CN103318782B - 起重臂主臂组合结构、起重机、起重臂主臂组合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重臂主臂组合结构、起重机、起重臂主臂组合方法。其中，起重臂主臂组合结构，第一节臂、第二节臂、第三节臂，……，第N节臂，N为自然数且N不小于2；在全伸臂工况下，第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度使各个节臂承受的应力水平趋于一致。本发明根据全伸臂工况下的应力大小，改变不同节臂的伸出长度，使在全伸臂状态下各节臂的伸出长度并不一致，进而使全伸臂工况下，各个节臂的应力趋于平衡，进一步提高了起重臂的吊载性能；同时，起重臂的刚度得到一定的改善。

Description

起重臂主臂组合结构、起重机、起重臂主臂组合方法

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，特别涉及一种起重臂主臂组合结构、起重机、起重臂主臂组合方法。

背景技术

对于大吨位起重机，起重臂主臂是由多节臂组成，例如，某一起重机的起重臂是由第一节臂、第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂和第六节臂组成。除末节臂外，每节臂上盖板一般都开有四个臂销孔，分别是第一臂销孔、第二臂销孔、第三臂销孔和第四臂销孔，通过不同的臂销孔的位置组合来达到不同臂长的组合。

在主臂全伸工况下，各节臂的全伸长度一致，臂架组合结构为各节臂伸出100％。但是，这种伸缩组合结构通常会使臂体在二、三节臂搭接位置出现较大应力区域，而最后五、六节臂体搭接位置应力偏小。

也就是说，对于由多节臂组成的起重臂主臂而言，各节臂100%全部伸出时，某些节臂会出现由于局部区域应力过大，导致全伸臂起重性能偏低或应力偏大区域容易失稳产生事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种起重臂主臂组合结构、起重机、起重臂组合方法，以使包含多个节臂的起重机主臂在全伸工况下，各节臂应力趋于平衡，进一步提高起重臂的吊载性能。

第一方面，本发明公开了一种起重臂主臂组合结构，包括：第一节臂、第二节臂、第三节臂，……，第N节臂，N为自然数且N不小于2；在全伸臂工况下，第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度使各个节臂承受的应力水平趋于一致。

进一步地，所述的起重臂主臂组合结构在全伸臂工况下，各个节臂的伸出长度不尽相同。

进一步地，所述的起重臂主臂组合结构中，各个节臂的伸出长度满足：1）所述第二节臂和中间节臂的全伸长度为所有N个节臂的平均伸出长度；2）所述第一节臂至所述中间节臂之间各个节臂的全伸长度小于平均伸出长度；以及，3）所述中间节臂至所述第N节臂之间各个节臂的伸出长度大于平均伸出长度；其中，所述中间节臂为所述N个节臂中，位于中间位置的节臂。

进一步地，所述的起重臂主臂组合结构中设置有多个臂销孔；所述第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度通过第N-1节臂的末位臂销孔的位置确定。

进一步地，所述的起重臂主臂组合结构中第N-1节臂的末位臂销孔设置于该节臂长度的90%至100%之间。

本发明起重臂主臂组合结构根据全伸臂工况下的应力大小，改变不同节臂的伸出长度，使在全伸臂状态下各节臂的伸出长度并不一致，进而使全伸臂工况下，各个节臂的应力趋于平衡，进一步提高起重臂的吊载性能。

第二方面，本发明还提供了起重机，该起重机设置有上述任何一种起重臂主臂组合结构。由于起重臂主臂组合结构具有上述技术效果，因此，具有该起重臂主臂组合结构的起重机也具有上述技术效果。本发明在此不再赘述。本发明在此不再赘述。

第三方面，本发明还提供了一种起重臂主臂组合方法，所述起重臂主臂第一节臂、第二节臂、第三节臂，……，第N节臂，N为自然数且N不小于2；所述方法包括如下步骤：步骤A）、以各个节臂最大应力趋于一致为目标，确定全伸臂工况下第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度；步骤B）、根据全伸臂工况下第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度，确定第N节臂与第N-1节臂的固定方式，完成起重臂主臂的组合。

进一步地，上述起重臂主臂组合方法的所述步骤A）中，所述第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度通过有限元分析计算，并且，控制各个节臂的伸出长度不尽相同。

进一步地，上述起重臂主臂组合方法的所述步骤A）中，各个节臂的伸出长度满足：1）所述第二节臂和中间节臂的全伸长度为所有N个节臂的平均伸出长度；2）所述第一节臂至所述中间节臂之间各个节臂的全伸长度小于平均伸出长度；以及，3）所述中间节臂至所述第N节臂之间各个节臂的伸出长度大于平均伸出长度；其中，所述中间节臂为所述N个节臂中，位于中间位置的节臂。

进一步地，上述起重臂主臂组合方法中，每一节臂设置有多个臂销孔；所述步骤B）中，所述第N节臂与第N-1节臂通过如下步骤固定：步骤B1）、依据第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度，确定第N-1节臂的末位臂销孔的位置；且第N-1节臂的末位臂销孔设置于该节臂长度的90%至100%之间；步骤B2）、将第N-1节臂的末位臂销孔与第N节臂的第一臂销孔通过连接销可拆卸连接。

本发明起重臂主臂组合方法根据全伸臂工况下的应力大小，改变不同节臂的伸出长度，使在全伸臂状态下各节臂的伸出长度并不一致，进而使全伸臂工况下，各个节臂的应力趋于平衡，进一步提高起重臂的吊载性能；同时，起重臂的刚度得到一定的改善。

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为本发明起重臂主臂组合结构实施例的结构示意图；

图2为本发明起重臂主臂组合结构实施例各个节臂的多个臂销孔的结构示意图；

图3为本发明起重臂主臂组合方法实施例的步骤流程图。

附图标记说明

1  第一臂销孔

2  第二臂销孔

3  第三臂销孔

4  第四臂销孔

11 第一节臂

12 第二节臂

13 第三节臂

14 第四节臂

15 第五节臂

16 第六节臂

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。

参照图1和图2，为本发明起重臂主臂组合结构实施例的结构示意图。

如图1所示，本发明起重臂主臂组合结构实施例包括六个节臂，第一节臂11、第二节臂12、第三节臂13、第四节臂14、第五节臂15和第六节臂16。在全伸臂工况下，除第一节臂11外，其他各个节臂相对前一相邻节臂的伸出长度通过有限元分析确定，有限元分析的目标是使各个节臂应力水平趋于一致。

具体来讲，有限元分析包括如下步骤：

1.建立有限元分析模型；

2.假定各节臂全伸工况下伸出长度一致，进行有限元计算；

3.根据第2步的计算结果，判断需要进行调整伸出长度的臂以及预估调整量，并重新提交计算；

4.校验步骤3的计算结果是否满足应力水平一致的要求，不满足则循环步骤3，直至满足要求。

在本实施例中，通过有限元分析计算，确定第二节11臂至第六节臂16的伸长量，计算结果如表1所示：

表1全伸臂工况下各节臂伸长量

	全伸臂工况各节臂长度
		第二节臂12	L
第三节臂13	0.97*L
		第四节臂14	L
第五节臂15	1.01*L
		第六节臂16	1.02*L

第二节臂12伸长量为L，第三节臂13伸长量＜L，第四节臂14伸长量为L，第五节臂15伸长量＞L，第六节臂16伸长量＞L，起重臂全伸总长度为5L。

本实施例以六节臂为例，但本发明对节臂的数量不做限制。起重臂主臂可以多个节臂，例如，包括第一节臂、第二节臂、第三节臂，……，第N节臂，N为自然数且N不小于2即可。

经多次试验和论证，申请人发现：多节臂情况下，一般取第二节臂12和中间节臂为平均伸出长度（例如，六节臂的主臂，其中间节臂为第四节臂14），第一节臂11至中间臂之间的臂节全伸长度一般小于平均伸出长度，其余臂节伸出长度大于平均伸出长度。起重臂伸缩程序可根据各节臂的具体长度进行调整和控制。

换句话说，各个节臂的伸出长度满足：

1）所述第二节臂和中间节臂为所有N个节臂的平均伸出长度；及

2）所述第一节臂至所述中间节臂之间各个节臂的全伸长度小于平均伸出长度；以及

3）所述中间节臂至所述第N节臂之间各个节臂的伸出长度大于平均伸出长度；

其中，所述中间节臂为所述N个节臂中，位于中间位置的节臂。N为自然数，且N不小于2。

参照图2，在一个优选实施例中，每一节臂包括多个臂销孔；相邻节臂的臂销通过连接销可拆卸连接。例如，除末节臂外，每节臂上盖板可以开有四个臂销孔，分别是第一臂销孔1、第二臂销孔2、第三臂销孔3和第四臂销孔4，通过不同的臂销孔的位置组合来达到不同臂长的组合，以满足全伸臂工况下，各节臂应力平衡的目标。

进一步地，在一个具体的实施例中，在全伸臂工况下，第N节臂的第一臂销孔与第N-1节臂的末位臂销孔（第四臂销孔）通过连接销可拆卸连接；第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度由第N-1节臂的第四臂销孔的位置确定。也就是说，对全伸臂工况，调整各节臂100%处臂销孔的位置，降低应力偏大臂段的应力，适当提高低应力区域的应力，使起重臂全伸时各节臂搭接处应力趋于一致。优选地，第N-1节臂的末位臂销孔设置于该节臂长度的90%至100%之间。

本发明起重臂主臂组合结构打破了全伸臂工况各节臂伸出长度一致的常规设计思路，使应力大的臂段应力得到降低，应力小的臂段应力得到适当提高，有效改善了局部搭接应力，使起重臂整个臂段最大应力趋于一致，同时，起重臂的刚度得到一定的改善。

需要说明的是，本实施例给出了六节臂起重臂主臂的组合情况，但本发明并不局限于六节臂，起重臂主臂的节臂数目也可以为五个、七个，或其他数目。本发明对此不作限定。

第二方面，本发明还提供了起重机的实施例，该起重机设置有上述任何一种起重臂主臂组合结构。由于起重臂主臂组合结构具有上述技术效果，因此，具有该起重臂主臂组合结构的起重机也具有上述技术效果。在此不再赘述。

第三方面，本发明还提供了一种起重臂主臂组合方法的实施例，起重臂主臂第一节臂、第二节臂、第三节臂，……，第N节臂，N为自然数且N不小于2。本实施例以六节臂为例，进行说明。参照图3，本实施例起重臂主臂组合方法如下步骤：

步骤S110、以各个节臂最大应力趋于一致为目标，确定全伸臂工况下第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度；

步骤是S120、根据全伸臂工况下第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度，确定第N节臂与第N-1节臂的固定方式，完成起重臂主臂的组合。

在一个优选是实施例中，所述第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度通过有限元分析计算，并且，控制各个节臂的伸出长度不尽相同。如上所述，有限元分析包括如下步骤：

1、建立有限元分析模型；

2、假定各节臂全伸工况下伸出长度一致，进行有限元计算；

3、根据第2步的计算结果，判断需要进行调整伸出长度的臂以及预估调整量，并重新提交计算；

4、校验步骤3的计算结果是否满足应力水平一致的要求，不满足则循环步骤3，直至满足要求。

在一个优选是实施例中，相邻两节臂的固定方式为采用连接销固定。每一节臂包括多个臂销孔；第N节臂与第N-1节臂的固定方式为，第N节臂的臂销孔与第N-1节臂的臂销孔通过连接销可拆卸连接。

在一个实施例中，每一节臂可以包括四个臂销孔，可以设定每一节臂依次设置有第一臂销孔、第二臂销孔、第三臂销孔和第四臂销孔；第N节臂与第N-1节臂通过如下步骤固定：

步骤B1）、依据第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度，确定第N-1节臂的末位臂销孔（第四臂销孔）的位置；且第N-1节臂的第四臂销孔设置于该节臂长度的90%至100%之间；

步骤B2）将第N-1节臂的末位臂销孔与第N节臂的第一臂销孔通过连接销可拆卸连接。

如上起重臂主臂组合结构实施例所阐述，经多次试验和论证，发现：多节臂情况下，一般取第二节臂12和中间节臂为平均伸出长度（例如，六节臂的主臂，其中间节臂为第四节臂14），第一节臂11至中间臂之间的臂节全伸长度一般小于平均伸出长度，其余臂节伸出长度大于平均伸出长度。起重臂伸缩程序根据各节臂具体长度进行调整和控制。

换句话说，第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度满足：

1）所述第二节臂和中间节臂为所有N个节臂的平均伸出长度；及

2）所述第一节臂至所述中间节臂之间各个节臂的全伸长度小于平均伸出长度，所述中间节臂至所述第N节臂之间各个节臂的伸出长度大于平均伸出长度。

其中，中间节臂为所述N个节臂中，位于中间位置的节臂。这里N为自然数，且N不小于2即可。

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 (9)

1.一种起重臂主臂组合结构，其特征在于，包括：

第一节臂、第二节臂、第三节臂，……，第N节臂，N为自然数且N不小于2；其特征在于，

在全伸臂工况下，第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度使各个节臂承受的应力水平趋于一致；

各个节臂的伸出长度满足：

1)所述第二节臂和中间节臂的全伸长度为所有N个节臂的平均伸出长度；

2)所述第一节臂至所述中间节臂之间各个节臂的全伸长度小于平均伸出长度；以及

3)所述中间节臂至所述第N节臂之间各个节臂的伸出长度大于平均伸出长度；

其中，所述中间节臂为所述N个节臂中，位于中间位置的节臂。

2.根据权利要求1所述的起重臂主臂组合结构，其特征在于，

在全伸臂工况下，各个节臂的伸出长度不尽相同。

3.根据权利要求1所述的起重臂主臂组合结构，其特征在于，

每一节臂设置有多个臂销孔；所述第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度通过第N-1节臂的末位臂销孔的位置确定。

4.根据权利要求3所述的起重臂主臂组合结构，其特征在于，

第N-1节臂的末位臂销孔设置于该节臂长度的90％至100％之间。

5.一种起重机，其特征在于，设置有如权利要求1至4中任一项所述的起重臂主臂组合结构。

6.一种起重臂主臂组合方法，其特征在于，所述起重臂主臂第一节臂、第二节臂、第三节臂，……，第N节臂，N为自然数且N不小于2；其特征在于，

所述方法包括如下步骤：

步骤A)、以各个节臂最大应力趋于一致为目标，确定全伸臂工况下第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度；

步骤B)、根据全伸臂工况下第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度，确定第N节臂与第N-1节臂的固定方式，完成起重臂主臂的组合。

7.根据权利要求6所述的起重臂主臂组合方法，其特征在于，

所述步骤A)中，所述第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度通过有限元分析计算，并且，控制各个节臂的伸出长度不尽相同。

8.根据权利要求7所述的起重臂主臂组合方法，其特征在于，

所述步骤A)中，各个节臂的伸出长度满足：

1)所述第二节臂和中间节臂的全伸长度为所有N个节臂的平均伸出长度；

2)所述第一节臂至所述中间节臂之间各个节臂的全伸长度小于平均伸出长度；以及

3)所述中间节臂至所述第N节臂之间各个节臂的伸出长度大于平均伸出长度；

其中，所述中间节臂为所述N个节臂中，位于中间位置的节臂。

9.根据权利要求8所述的起重臂主臂组合方法，其特征在于，

每一节臂设置有多个臂销孔；

所述步骤B)中，所述第N节臂与第N-1节臂通过如下步骤固定：

步骤B1)、依据第N节臂相对于第N-1节臂的伸出长度，确定第N-1节臂的末位臂销孔的位置；且第N-1节臂的末位臂销孔设置于该节臂长度的90％至100％之间；

步骤B2)、将第N-1节臂的末位臂销孔与第N节臂的第一臂销孔通过连接销可拆卸连接。