CN103287994A

CN103287994A - 臂筒及工程机械

Info

Publication number: CN103287994A
Application number: CN2013101902840A
Authority: CN
Inventors: 张晓广; 张传豹; 查铂
Original assignee: Sany Automobile Hoisting Machinery Co Ltd
Current assignee: Sany Automobile Hoisting Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: CN103287994B

Abstract

本发明提供了一种臂筒及工程机械。本发明提供的臂筒包括相连接的上盖板和下盖板，上盖板和/或下盖板的至少部分区域的表面设置有碳纤维加强层。采用本发明提供的臂筒，其上盖板和下盖板可以选择由较薄的钢板制成，可以大幅提升吊重性能，同时降低臂筒的重量，节约了成本。本发明还提供了一种应用有该臂筒的工程机械。

Description

臂筒及工程机械

技术领域

本发明涉及一种臂筒及工程机械。

背景技术

伸缩臂臂架结构的各节臂的臂筒一般由钢板折弯形成的上盖板和下盖板焊接在一起制成，各节臂臂筒筒体在工作过程中的受力并不均匀分布，例如，参见图1，示出了现有技术的起重机伸缩臂的一节臂（该节臂非末节臂）的立体结构，节臂的臂筒4由焊接在一起的上盖板41和下盖板42形成，臂筒4的两端分别安装臂头结构5和臂尾结构6，臂筒4上设置有多个与下一级节臂（套设在臂筒4内部的节臂）的臂销配合的臂销孔43，当下一级节臂的臂销插入臂筒4上某一臂销孔43中时，该某一臂销孔43所处的一个横向区域同时会由下一级节臂的臂尾滑块支撑，使得该横向区域局部承载较大，存在受力集中现象。再来看图2，示出了现有技术中伸缩臂末节臂的局部结构，臂筒4由上盖板41和下盖板42焊接形成，臂头连接附件7安装在臂筒4的端部，臂筒4其与臂头连接附件7配合的端部也存在局部承载较大、应力集中的现象。

为了满足臂筒应力集中处的力学性能，各节臂臂筒选用的钢板厚度比较厚，相应的，臂筒的重量比较重，伸缩臂臂架结构重量比较重，目前伸缩臂臂架的重量基本占起重机整机的20%到30%，一些承载较大的臂架结构占整机重量的比例更高，使得起重机的生产成本居高不下。

因此，如何在满足臂筒筒体应力集中处力学性能的同时降低臂筒重量是本领域技术人员亟需要解决的问题。

发明内容

本发明旨在提出一种在满足臂筒筒体应力集中处力学性能的同时，重量又较轻的臂筒。本发明还提出了一种工程机械。

本发明提供了一种臂筒，包括相连接的上盖板和下盖板，上盖板和/或下盖板的至少部分区域的表面设置有碳纤维加强层。

进一步地，碳纤维加强层为碳纤维布层或碳纤维板层。

进一步地，碳纤维加强层覆盖上盖板的外表面，和/或，碳纤维加强层覆盖下盖板的外表面。

进一步地，碳纤维加强层在上盖板和/或下盖板上分段布置。

进一步地，上盖板转弯处的外表面设置有碳纤维加强层，和/或，下盖板转弯处的外表面设置有碳纤维加强层。

进一步地，臂筒为伸缩臂的一节臂臂筒，其上盖板在下一级节臂臂尾滑块支撑的区域外表面上设置有碳纤维加强层。

进一步地，碳纤维加强层设置在上盖板和/或下盖板的内表面上。

进一步地，碳纤维加强层的固定方式采用粘接、铆接和螺接中的至少一种。

进一步地，碳纤维加强层两端延伸至上盖板两端的端面上，在上盖板的端面上还安装有穿设过碳纤维加强层的第一紧固螺钉或第一紧固螺栓，和/或，碳纤维加强层两端延伸至下盖板两端的端面上，在下盖板的端面上还安装有穿设过碳纤维加强层的第二紧固螺钉或第二紧固螺栓。

另一个方面，本发明还提供了一种工程机械，包括机体和安装在机体上的臂架结构，臂架结构包括上述的臂筒。

本发明提供的臂筒，臂筒的上盖板和/或下盖板可以采用厚度较薄的钢板制造，通过至少在上盖板和/或下盖板承载较大、应力集中的区域（比如臂筒头部端）设置碳纤维加强层，利用碳纤维加强层强度高，重量轻的特点局部增强臂筒筒体应力集中区域的力学性能和抗拉能力，使得由较薄钢板制成的臂筒也可以满足臂筒应力集中处的力学性能和吊载性能的需求，且选用较薄的钢板可以有效降低臂筒重量，节约耗材的同时降低了生产成本，同时，应用有该臂筒的工程机械（例如起重机）的整机重量也大大减轻。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中一节节臂的立体结构，该节臂内可套设下一级节臂；

图2示意性示出了现有技术中末节节臂的局部立体结构；

图3示意性示出了本发明提供的臂筒第一实施例中上盖板和碳纤维加强层的侧视结构；

图4示意性示出了本发明提供的臂筒第一实施例的立体结构；

图5示意性示出了本发明提供的臂筒第二实施例的立体结构；

图6示意性示出了本发明提供的臂筒第三实施例的侧视结构；

图7示意性示出了本发明提供的臂筒第四实施例的侧视结构；

图8示意性示出了本发明实施例提供的臂筒中碳纤维加强层的一种固定方式；

图9示意性示出了本发明实施例提供的臂筒中碳纤维加强层的另一种固定方式；

图10示意性示出了本发明实施例提供的臂筒中碳纤维加强层的第三种固定方式。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供的臂筒包括相连接的上盖板1和下盖板3，上盖板1和下盖板3可以分别由钢板折弯形成或者由钢板焊接制成。参见图3，臂筒的上盖板1通常包括顶板11、位于顶板11两侧的上侧板12、以及连接顶板11和上侧板12的上过渡板13，顶板11和上侧板12通过上过渡板13转弯过渡，本实施例中上过渡板13为弧形板，上盖板1大体呈倒U形。臂筒的下盖板3可以如图7所示出的，包括底板31和位于底板31两侧的下侧板32，底板31为弧形板直接与下侧板32连接；或者在一种未示出的方式中，下盖板可以包括底板、位于底板两侧的下侧板、连接底板和下侧板的下过渡板，底板和下侧板都是直板，下过渡板可以为弧形板或者斜置的直板，底板和下侧板通过下过渡板实现转弯过渡。下盖板3的下侧板32和上盖板1的上侧板12对焊在一起，使上盖板1和下盖板3连接成臂筒的筒体。

因臂筒在吊载作业过程中筒体受力不均匀，根据筒体受力特点，可以在上盖板1和/或下盖板的至少部分区域的表面设置碳纤维加强层，该至少部分区域为臂筒筒体应力集中、承载大的区域，利用碳纤维层强度高、重量轻且能在不同形状表面铺设的优点，局部加强臂筒筒体应力集中区域的力学性能和抗拉能力，使得上盖板1和/或下盖板3可以选择由较薄的钢板制造，进而可以有效降低臂筒重量，在节约耗材的同时降低了生产成本，同时，应用有该臂筒的工程机械（例如起重机）的整机重量也大大减轻。

设置在上述至少部分区域表面的碳纤维加强层的固定方式有很多种，例如采用粘接、螺接或铆接等方式固定。本文中以碳纤维加强层2固定至上盖板1为例进行说明，一种如图8所示，碳纤维加强层2通过粘胶层21粘接在上盖板1上，粘胶层21可以由胶粘剂或胶粘液形成；或者如图9中所示出的，碳纤维加强层2通过螺栓22与上盖板1螺接在一起；或者如图10中所示出的，碳纤维加强层2通过粘胶层21粘接在上盖板1上后，再通过螺栓22与上盖板1螺接；另外在一种未示出的方式中，碳纤维加强层2还可以通过铆接的方式与上盖板1连接，具体结构不在此赘述。

优选地，碳纤维加强层为碳纤维布层或碳纤维板层。下面例举出碳纤维布层或碳纤维板层的一种形成方式：在上盖板和/或下盖板需要加强的位置进行表面糙化处理，通过胶粘剂粘贴在该位置的一层或多层碳纤维布就形成碳纤维布层，同理，通过胶粘剂粘贴在该位置的一层或多层碳纤维板就形成碳纤维板层。碳纤维布层或碳纤维板层均具有高强高效、重量轻、厚度薄的优点，都能够适应上盖板1和下盖板3的表面形状铺设，便于实施，不会增加上盖板、下盖板的结构复杂程度，且对上盖板和下盖板的重量影响不大。需要说明的是，粘贴在上盖板1和/或下盖板3的碳纤维布层或碳纤维板层经过固化处理后方可使用。当然，碳纤维布层和碳纤维板层的形成方式有很多种，例如，通过螺接方式固定在上盖板1和/或下盖板3上的一层或叠置的多层碳纤维布同样形成碳纤维布层，通过螺接方式固定在上盖板和/或下盖板3上的一层或叠置的多层碳纤维板同样形成碳纤维板层。

图3和图4示出了本发明的第一实施例，对应碳纤维加强层2的一种局部设置形式，由图中可以看出，碳纤维加强层2设置在上盖板1转弯处的外表面上，具体地，碳纤维加强层2覆盖过渡板13外表面的同时还搭接在过渡板13两侧的顶板11、侧板12的外表面上，以加强上盖板转弯处的力学性能和承载能力。

需要说明的是，碳纤维加强层2局部设置的位置并不限于图3所示出的位置，只要是筒体应力集中、载荷大的地方以及根据实际需要需加强的位置都可以设置碳纤维加强层2，臂筒筒体的其他应力集中区域例如有：设有下过渡板的下盖板转弯处；靠近上盖板1端部的区域；靠近下盖板端部的区域；以及，当臂筒为伸缩臂的内套有下一级节臂的节臂臂筒（以下称为上一级节臂臂筒）时，当下一级节臂处于一个伸缩位置时，下一级节臂的臂销插入该上一级节臂臂筒的臂销孔（插销孔位于上盖板上）中，同时下一级节臂臂尾上的滑块支撑该上一级节臂臂筒臂销孔所在的一个横向区域，该横向区域也是一个应力集中的区域；在上述的应力集中区域的外表面均可以选择性地设置碳纤维加强层。即，可以在下盖板转弯处的外表面设置碳纤维加强层，和/或在靠近上盖板端部的区域的外表面设置碳纤维加强层，和/或靠近下盖板端部的区域的外表面设置碳纤维加强层，和/或上盖板在下一级节臂臂尾滑块支撑的区域外表面上设置碳纤维加强层。

图5示出了本发明的第二实施例，该实施例中，碳纤维加强层2沿上盖板1的轴向分段设置。图6示出了本发明的第三实施例，该实施例中，碳纤维加强层2沿上盖板1和下盖板3的周向分段设置。

再来看图7，示出了本发明的第四实施例，示出了碳纤维加强层2的一种整体粘贴形式。由图中可以看出，本实施例中，碳纤维加强层2覆盖上盖板1的外表面，在吊载作业中上盖板主要承受拉伸载荷，通过在上盖板1上整体设置碳纤维加强层2的方式，可以从整体上减薄臂筒上盖板1的厚度，这样既可以提高臂筒的力学性能，又可以降低臂筒的重量。在下盖板的外表面上也覆盖碳纤维加强层2，以达到降低下盖板厚度，进一步降低筒体重量的效果。

优选地，当碳纤维加强层2以如图4或图7的方式粘贴在上盖板1上时，可以将碳纤维加强层2的两端延伸至上盖板1两端的端面上，然后在上盖板1的端面上安装穿设过碳纤维加强层的第一紧固螺钉或第一紧固螺栓，这相当于以锚固的方式将碳纤维布层或碳纤维板层固定到上盖板1上，使碳纤维加强层2和上盖板1的连接更为稳固可靠。同理，布置在下盖板上的碳纤维加强层的两端也可以延伸至下盖板两端的端面上，然后在下盖板的端面上安装穿设过碳纤维加强层的第二紧固螺钉或第二紧固螺栓，使碳纤维加强层与下盖板的连接更为稳固可靠。

需要说明的是，本发明的上述实施例中，碳纤维加强层2均是设置在上盖板1和/或下盖板3的外表面，实际应用中，根据需要还可以将碳纤维加强层2设置在上盖板1和/或下盖板3的内表面上。

本发明实施例还提供了一种伸缩臂，该伸缩臂设置有多节依次套设在一起的节臂，其中至少一节节臂的臂筒采用上述的臂筒。现有技术中为减轻臂架重量，相邻节臂之间的空间较小，而采用本发明实施例提供的技术方案，在加强臂筒力学性能的同时不需要额外扩大相邻节臂之间的空间，还降低了伸缩臂的整体重量和成本。

本发明实施例还提供了一种工程机械，该工程机械包括机体和安装在机体上的臂架结构，臂架结构包括上述的臂筒或者上述的伸缩臂，该工程机械例如为起重机，相应地，该机体例如为转台。应用上述的臂筒或者伸缩臂的工程机械，臂架结构的重量得以大幅减轻，相应地，整机的重量和成本也都得以降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种臂筒，包括相连接的上盖板（1）和下盖板（3），其特征在于，所述上盖板（1）和/或所述下盖板（3）的至少部分区域的表面设置有碳纤维加强层（2）。

2.根据权利要求1所述的臂筒，其特征在于，所述碳纤维加强层（2）为碳纤维布层或碳纤维板层。

3.根据权利要求2所述的臂筒，其特征在于，所述碳纤维加强层（2）覆盖所述上盖板（1）的外表面，和/或，所述碳纤维加强层（2）覆盖所述下盖板（3）的外表面。

4.根据权利要求2所述的臂筒，其特征在于，所述碳纤维加强层（2）在所述上盖板（1）和/或所述下盖板（3）上分段布置。

5.根据权利要求2所述的臂筒，其特征在于，所述上盖板（1）转弯处的外表面设置有所述碳纤维加强层（2），和/或，所述下盖板转弯处的外表面设置有所述碳纤维加强层（2）。

6.根据权利要求2所述的臂筒，其特征在于，所述臂筒为伸缩臂的一节臂臂筒，其上盖板在下一级节臂臂尾滑块支撑的区域外表面上设置有所述碳纤维加强层。

7.根据权利要求2所述的臂筒，其特征在于，所述碳纤维加强层（2）设置在所述上盖板（1）和/或所述下盖板（3）的内表面上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的臂筒，其特征在于，所述碳纤维加强层（2）的固定方式采用粘接、铆接和螺接中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的臂筒，其特征在于，所述碳纤维加强层（2）两端延伸至所述上盖板（1）两端的端面上，在所述上盖板的端面上还安装有穿设过所述碳纤维加强层（2）的第一紧固螺钉或第一紧固螺栓，和/或，所述碳纤维加强层两端延伸至所述下盖板两端的端面上，在所述下盖板的端面上还安装有穿设过所述碳纤维加强层的第二紧固螺钉或第二紧固螺栓。

10.一种工程机械，包括机体和安装在所述机体上的臂架结构，其特征在于，所述臂架结构包括权利要求1至9中任一项所述的臂筒。