CN103395410B - 伸缩支腿及具有其的混凝土泵车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种伸缩支腿及具有其的混凝土泵车。其中伸缩支腿包括：第一级支腿，包括第一上盖板和第一下盖板；以及第二级支腿，可伸缩地嵌设在第一级支腿内，第二级支腿包括第二上盖板和第二下盖板；第一上盖板设置有锁止装置；第一下盖板的端部具有向上突起的上凸部；第二下盖板的位于第一级支腿内的端部具有向下突起的下凸部；第二级支腿伸出第一级支腿并伸展到位时，第二上盖板位于第一级支腿内的端部与锁止装置抵接，上凸部与下凸部抵接。本发明的技术方案可以在不加长原有两级支腿的情况下，延长两级支腿伸展到位后的有效长度。

Description

伸缩支腿及具有其的混凝土泵车

技术领域

本发明涉及工程机械，具体而言，涉及一种伸缩支腿及具有其的混凝土泵车。

背景技术

混凝土泵车通常具有伸缩支腿，伸缩支腿由两级或两级以上的支腿相互套接组合而成。第一级支腿套接在第二级支腿外部，第二级支腿套接在第三级支腿外部，以此类推。当混凝土泵车工作时，通过水平驱动油缸的作用，第二级支腿从第一级支腿中伸出，第三级支腿从第二级支腿中伸出，使伸缩支腿伸展至一定的有效长度，并通过一个竖直油缸作用于地面上，保证混凝土泵车工作时的稳定性。当混凝土泵车行驶时，在水平驱动油缸的作用下，第二级支腿收回到第一级支腿内部，第三级支腿收回到第二级支腿内部，此时伸缩支腿缩回至最短的长度，使混凝土泵车的空间体积最小，保证混凝土泵车的行驶通过性。

随着混凝土泵车的臂架长度越来越长、臂架重量越来越重，为了保证混凝土泵车的整车不倾翻，要求伸缩支腿的有效长度也越来越长，而由于伸缩支腿收回的空间又受到限制，所以不能依靠增加各级支腿自身的长度来增加伸缩支腿的有效长度，从目前的分析来看，现有的各级支腿之间的套接形式是影响伸缩支腿的有效长度的主要因素。

下面以图1和图2所示的两级伸缩支腿为例，分析支腿套接形式对伸缩支腿有效长度所造成的影响。

图1和图2分别为混凝土泵车的伸缩支腿在缩回状态以及伸展状态的示意图，其中第一级支腿20’通过底架销轴11’铰接在支腿底架10’上，第一级支腿20’套接在第二级支腿30’上，竖直油缸40’设置在第二级支腿30’的端部，水平驱动油缸50’一端与第一级支腿20’铰接，另一端与第二级支腿30’铰接，通过水平驱动油缸50’的伸缩带动第二级支腿30’伸出或缩回第一级支腿20’。

结合参见图1，第二级支腿30’缩回第一级支腿20’后，底架销轴11’的中心轴线与竖直油缸40’的中心轴线之间的水平距离为伸缩支腿的最短长度，设伸缩支腿的最短长度为L1’。

结合参见图2，第二级支腿30’伸出第一级支腿20’并伸展到位后，第一级支腿20’与第二级支腿30’有部分套接重合，此时底架销轴11’的中心轴线与竖直油缸40’的中心轴线之间的水平距离为伸缩支腿的有效长度，设套接重合部分的轴向长度为L0’，伸缩支腿的有效长度为L2’。

设第一级支腿20’的长度为LA’，第二级支腿30’的长度为LB’。

经过分析可知，由于受制于混凝土泵车的布局，在收回状态时，伸缩支腿的最短长度L1’越短越好，而展开状态时，伸缩支腿的有效长度L2’越长越有利于混凝土泵车的稳定性。

根据图1和图2可以列出：

L2′=LA′+LB′-2L0′（1）

在实际应用中：

${L0}^{\′}=(\frac{1}{6}~\frac{1}{4}){\mathrm{LB}}^{\′}---\left(2\right)$

竖直油缸40’支撑作用于地面后，地面会反作用于竖直油缸40’一个同样大小的支撑力，此支撑力即为竖直油缸40’对第二级支腿30’的作用力，方向竖直向上，设该作用力为T0’。

设第一级支腿20’的第一上盖板21’与第二级支腿30’的第二上盖板31’间的作用力为F1’，第一级支腿20’的第一下盖板22’与第二级支腿30’的第二下盖板32’间的作用力F2’，则由力矩和力平衡方程很容易得出：

${F1}^{\′}={T0}^{\′}\×\frac{{\mathrm{LB}}^{\′}}{{L0}^{\′}}---\left(3\right)$

${F2}^{\′}={T0}^{\′}(\frac{{\mathrm{LB}}^{\′}}{{L0}^{\′}}-1)---\left(4\right)$

根据上述方程组可知，F1’>F2’。现对F1’进行分析：

从方程（3）可以看出F1’与L0’成反比例关系，即当L0’越小，则F1’越大，所以，如果要减小L0’来增加有效长度L2’，在现有结构中会相应地导致F1’增大，如果F1’过大，则现有材料的强度往往不能满足力学要求。

综上所述，现有的伸缩支腿的套接方式要求伸展开的各级支腿之间需要有较长的套接重合部分才能满足强度要求，从而减小了伸缩支腿的有效长度。随着目前长臂架混凝土泵车的不断开发生产，在伸缩支腿的收回空间又受到限制的情况下，如果能提高伸缩支腿伸展后的有效长度，那将对混凝土泵车向更长臂架的发展起到巨大的推动作用。

发明内容

本发明旨在提供一种伸缩支腿及具有其的混凝土泵车，可以在不加长原有两级支腿的情况下，延长两级支腿伸展到位后的有效长度。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种伸缩支腿，包括：第一级支腿，包括第一上盖板和第一下盖板；以及第二级支腿，可伸缩地嵌设在第一级支腿内，第二级支腿包括第二上盖板和第二下盖板；第一上盖板设置有锁止装置；第一下盖板的端部具有向上突起的上凸部；第二下盖板的位于第一级支腿内的端部具有向下突起的下凸部；第二级支腿伸出第一级支腿并伸展到位时，第二上盖板位于第一级支腿内的端部与锁止装置抵接，上凸部与下凸部抵接。

进一步地，第一上盖板具有竖孔；锁止装置包括锁止销轴，锁止销轴沿竖孔可运动地设置；第二级支腿伸展到位时，锁止销轴通过竖孔伸入第一级支腿内并与第二上盖板的内端面抵接。

进一步地，锁止装置还包括安装座，安装座固定于第一上盖板上，锁止销轴设置在安装座上。

进一步地，上凸部在第一下盖板上一体成形设置。

进一步地，下凸部在第二下盖板上一体成形设置。

进一步地，伸缩支腿还包括水平驱动油缸，水平驱动油缸的一端与第一级支腿的外侧面相连接，水平驱动油缸的另一端与第二级支腿的外侧面相连接。

进一步地，伸缩支腿还包括竖直油缸，竖直油缸的缸筒设置于第二级支腿上且缸口朝向地面设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种混凝土泵车，包括伸缩支腿，伸缩支腿为前述的伸缩支腿。

应用本发明的技术方案，改进了伸缩支腿的两级支腿之间的套接方式，使伸缩支腿在伸展到位时，第一级支腿的上盖板与第二级支腿的上盖板之间通过锁止装置定位连接，且第二级支腿位于第一级支腿的内端面与锁止装置抵接，第一级支腿的下盖板与第二级支腿的下盖板之间通过凹凸定位配合，且第一级支腿的上凸部与第二级支腿的下凸部抵接，这种连接方式，能够将第一级支腿和第二级支腿之间的受力方向由原来的竖直方向改为水平方向为主的状态，使第一级支腿与第二级支腿之间的受力大小尽量与第一级支腿和第二级支腿之间的重合部分的长度无关，这样就可以减小重合部分的长度而不会较大幅度地增加第一级支腿与第二级支腿之间的受力，进而使第二级支腿可以进一步伸出第一级支腿，可以在保持第一级支腿和第二级支腿原有长度不变的情况下，增加伸缩支腿在伸展状态下的有效长度，更好地支撑混凝土泵车，同时又不会增加伸缩支腿在回收状态下所占用的空间

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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示出了根据现有技术的伸缩支腿在收缩状态下的示意图；

图2示出了根据现有技术的伸缩支腿在伸展状态下的示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的伸缩支腿在收缩状态下的示意图；

图4示出了根据图3的A处放大图；

图5示出了根据本发明的实施例的伸缩支腿在伸展状态下的示意图；

图6示出了根据图5的B处放大图；

图7示出了根据图5的C处放大图；

图8示出了根据本发明的实施例的第一级支腿的上凸部的示意图；

图9示出了根据本发明的实施例的第二级支腿的下凸部的示意图；

图10示出了根据本发明的实施例的第二级支腿的示意图；

图11示出了根据本发明的实施例的第二级支腿的力学模型图；

图12示出了根据本发明的实施例的伸缩支腿在伸展状态下的受力分析示意图；

图13示出了根据图12的D处放大图；以及

图14示出了根据图12的E处放大图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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。

如图3至图9所示，根据本发明的实施例，提供了一种伸缩支腿，包括第一级支腿20以及第二级支腿30，其中第一级支腿20通过底架销轴11铰接在支腿底架10上，第一级支腿20套设在第二级支腿30外，第二级支腿30可以在第一级支腿20内运动，伸出或缩回第一级支腿20，第二级支腿30的伸缩运动通过水平驱动油缸50实现，水平驱动油缸50的一端连接在第一级支腿20的外侧面上，水平驱动油缸50的另一端连接在第二级支腿30的外侧面上，通过水平驱动油缸50的活塞杆运动带动第二级支腿30在第一级支腿20内做伸缩运动，第二级支腿30连接有竖直油缸40，竖直油缸40的缸筒42连接在第二级支腿30上且缸口朝向地面，结合参见图3，当第二级支腿30缩回第一级支腿20并收缩到位时，竖直油缸40的活塞杆41缩回缸筒42内，减少伸缩支腿整体体积，结合参见图5，当第二级支腿30伸出第一级支腿20并伸展到位时，竖直油缸40的活塞杆41向下伸出并支撑在地面上，给予混凝土泵车稳固的支撑。

第一级支腿20和第二级支腿30都是箱体结构，其中第一级支腿20包括上下相对设置的第一上盖板21和第一下盖板22，第二级支腿30包括上下相对设置的第二上盖板31和第二下盖板32，在第一上盖板21上设置有锁止装置60，在第一下盖板22远离底架销轴11的端部具有向上突起的上凸部23，在第二下盖板32位于第一级支腿20内的端部具有向下突出的下凸部33。当第二级支腿30伸出第一级支腿20并伸展到位时，第二级支腿30的一部分伸出第一级支腿20，另一部分位于第一级支腿20中，即第二级支腿30与第一级支腿20有一部分套接重合，在第二级支腿30伸展到位后，第二上盖板31位于第一级支腿20内的端部与锁止装置60抵接，通过锁止装置60锁止定位，第一下盖板22的上凸部23与第二下盖板32的下凸部33之间形成钩挂配合的定位结构，上凸部23与下凸部33抵接。

由于在第一上盖板21上增设了锁止结构、在第一下盖板22上增设了上凸部23以及在第二下盖板32上增设了下凸部33，当第二级支腿30伸展到位后，第一级支腿20与第二级支腿30之间的受力方向改变为水平方向为主，使得第二级支腿30与第一级支腿20的套接重合部分可以相应地减少，这样，在不增加第一级支腿20与第二级支腿30长度的情况下，可以使第二级支腿30更进一步伸出第一级支腿20，从而大幅度增加了伸缩支腿的有效长度。

现有技术中的缺陷在于，第一级支腿20与第二级支腿30之间没有类似于上凸部和下凸部的这种止挡定位结构，第一级支腿20与第二级支腿30之间的受力方向为竖直方向，此时该受力大小与第二级支腿30和第一级支腿20的套接重合长度成反比，如果通过减少重合长度来增加伸缩支腿的有效长度，必然会增加第一级支腿20与第二级支腿30之间的受力，而第一级支腿20与第二级支腿30的材料强度不足以满足受力要求时，第一级支腿20与第二级支腿30很容易损坏，影响伸缩支腿的性能。所以，现有技术不适合通过减少重合长度来增加伸缩支腿的有效长度。而本发明克服了现有技术中的缺陷，可以通过减少第二级支腿30与第一级支腿20的套接重合长度来增加伸缩支腿的有效长度，取得了良好的技术效果。

结合参见图4和图6，优选地，锁止装置60包括锁止销轴61以及安装座62，安装座62固定于第一上盖板21的外侧面上，锁止销轴61可伸缩地设置在安装座62上，第一上盖板21远离底架销轴11的端部具有竖孔，锁止销轴61穿设在竖孔中，当第二级支腿30向第一级支腿20内收缩时，锁止销轴61缩回在竖孔中，不会与第二级支腿30发生干涉，当第二级支腿30伸出第一级支腿20并伸展到位时，锁止销轴61沿竖孔运动并伸出竖孔，从而与第二上盖板31的内端面抵接。

锁止销轴61的伸缩动作可以通过电磁控制实现。

结合参见图7至图9，优选地，上凸部23在第一下盖板22上一体成形，下凸部33在第二下盖板32上一体成形，这种成形工艺简单且造价低廉。

当然，上凸部23也可以是可拆卸地连接在第一下盖板22上，下凸部33也可以是可拆卸地连接在第二下盖板32上，这种连接方式的优点是比较灵活，适应性较强。

当混凝土泵车工作时，本实施例的伸缩支腿的运动过程为：

在水平驱动油缸50的驱动下，第二级支腿30从第一级支腿20中伸出，当下凸部33碰到上凸部23时，第二级支腿30停止伸出动作，第二级支腿30伸展到位，同时，锁止销轴61伸出竖孔并与第二上盖板31的内端面抵接，然后，竖直油缸40的活塞杆41在液压油的推动下伸出缸筒42并作用于地面，伸缩支腿的运动完成。

结合参见图10至图14，下面对本发明的技术方案进行力学分析：

设第一级支腿20的长度为LA，第二级支腿30的长度为LB。

第二级支腿30缩回第一级支腿20并收缩到位后，底架销轴11的中心轴线与竖直油缸40的中心轴线之间的水平距离为伸缩支腿的最短长度，设伸缩支腿的最短长度为L1。

第二级支腿30伸出第一级支腿20并伸展到位后，第一级支腿20与第二级支腿30有部分套接重合，此时底架销轴11的中心轴线与竖直油缸40的中心轴线之间的水平距离为伸缩支腿的有效长度，设套接重合部分的轴向长度为L0，伸缩支腿的有效长度为L2。

为了更明确地对比本发明的技术方案与背景技术提及的技术方案的优劣，设L1=L1’，L2=L2’，LA=LA’，LB=LB’。

由于受制于混凝土泵车的布局，在收回状态时，伸缩支腿的最短长度L1越短越好，而展开状态时，伸缩支腿的有效长度L2越长越有利于混凝土泵车的稳定性。

从图12可知：

L2=LA+LB-2L0（5）

对于本发明来说，L0可以相对于LA和LB做的很小，也就是说L0→0。

假设L0→0（6）

所以方程（4）可以近似改写为：

L2=LA+LB（7）

结合背景技术中的方程（1）和（2）可知：

$L2=\mathrm{LA}+\mathrm{LB}={L2}^{\′}+2{L0}^{\′}={L2}^{\′}+2(\frac{1}{6}~\frac{1}{4})\mathrm{LB}---\left(8\right)$

从方程（8）可以看出，在伸缩支腿的第一级支腿20的长度LA、第二级支腿30的长度LB以及最短长度L0均不变的情况下，本发明的伸缩支腿的有效长度L2远远大于现有技术的伸缩支腿的有效长度L2’。

对于假设L0→0成立的论述如下：

当竖直油缸40的活塞杆41支撑作用于地面时，地面会反作用于竖直油缸40一个支撑力，此支撑力与竖直油缸40对第二级支腿30的作用力相同，方向竖直向上，设该作用力为T0，结合参见图11对第二级支腿30建立力学模型图如下：

以图11中第二级支腿30的左下角为点a，以竖直油缸40的中心轴线与第二下盖板32的交点为点b，以第二上盖板31、第一上盖板21以及锁止销轴61的相交处为点c，这样三点建立一个第二级支腿30的力学模型图。

以点a为原点进行分析，点b处的力T0会产生一个相对于a点的力矩M1，大小为：

M1=T0×LB（9）

由于力矩平衡，在点c处会产生一个反力矩M2，且M2=M1，所以作用于点c处的水平力F3方向向右，且：

$F3=\frac{M2}{H}=\frac{T0\×\mathrm{LB}}{H}---\left(10\right)$

其中H为第二上盖板31的外侧面与第二下盖板32的外侧面之间的距离。

F3即为锁止销轴61作用于第二级支腿30的反力。

由于力的平衡，在点c处也会产生一个反力T，方向向下，大小与竖直油缸40作用于第二级支腿30的力相等，即

T=T0（11）

T即为第一上盖板21作用于第二上盖板31的反力。

根据力的平衡，上凸部23对下凸部33也作用一个水平向左的力F4：

$F4=F3=\frac{T0\×\mathrm{LB}}{H}---\left(12\right)$

第二级支腿30、第一级支腿20以及锁止销轴61之间的作用力结合参见图12至图14所示。

从方程（10）、（11）、（12）可以看出，第二级支腿30与第一级支腿20以及锁止销轴61之间的作用力F3、F4以及T都是与L0无关的量，所以L0→0成立。

从以上分析可以得出以下结论：

在伸缩支腿的第一级支腿20的长度LA、第二级支腿30的长度LB以及最短长度L0均不变的情况下，本发明的伸缩支腿的展开有效长度L2最大，L2=LA+LB，即有效长度可以约等于第一级支腿20和第二级支腿30的长度之和。

本实施例以具有两级支腿的伸缩支腿为例，对本发明的原理以及结构进行了详细描述，但是本发明的技术方案不限于应用在具有两级支腿的伸缩支腿中，具有两级以上支腿的伸缩支腿也可以采用本发明的技术方案。

对于具有两级以上支腿的伸缩支腿来说，任意相连的两级支腿中，将套在外面的一个支腿作为前述的第一级支腿，将位于内部的一个支腿作为前述的第二级支腿即可，此时，伸缩支腿的有效长度等于各级支腿的长度之和。

本发明还提供了一种混凝土泵车，包括伸缩支腿，该伸缩支腿为前述的伸缩支腿。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、可以通过减少两级支腿之间的套接重合长度来增加伸缩支腿的有效长度；

2、有效提高混凝土泵车的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种伸缩支腿，包括：

第一级支腿(20)，包括第一上盖板(21)和第一下盖板(22)；以及

第二级支腿(30)，可伸缩地嵌设在所述第一级支腿(20)内，所述第二级支腿(30)包括第二上盖板(31)和第二下盖板(32)；

其特征在于，所述第一上盖板(21)设置有锁止装置(60)；

所述第一下盖板(22)的端部具有向上突起的上凸部(23)；

所述第二下盖板(32)的位于所述第一级支腿(20)内的端部具有向下突起的下凸部(33)；

所述第二级支腿(30)伸出所述第一级支腿(20)并伸展到位时，所述第二上盖板(31)位于所述第一级支腿(20)内的端部与所述锁止装置(60)抵接，所述上凸部(23)与所述下凸部(33)抵接。

2.根据权利要求1所述的伸缩支腿，其特征在于，

所述第一上盖板(21)具有竖孔；

所述锁止装置(60)包括锁止销轴(61)，所述锁止销轴(61)沿所述竖孔可运动地设置；

所述第二级支腿(30)伸展到位时，所述锁止销轴(61)通过所述竖孔伸入所述第一级支腿(20)内并与所述第二上盖板(31)的内端面抵接。

3.根据权利要求2所述的伸缩支腿，其特征在于，所述锁止装置(60)还包括安装座(62)，所述安装座(62)固定于所述第一上盖板(21)上，所述锁止销轴(61)设置在所述安装座(62)上。

4.根据权利要求1所述的伸缩支腿，其特征在于，所述上凸部(23)在所述第一下盖板(22)上一体成形设置。

5.根据权利要求1所述的伸缩支腿，其特征在于，所述下凸部(33)在所述第二下盖板(32)上一体成形设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的伸缩支腿，其特征在于，所述伸缩支腿还包括水平驱动油缸(50)，所述水平驱动油缸(50)的一端与所述第一级支腿(20)的外侧面相连接，所述水平驱动油缸(50)的另一端与所述第二级支腿(30)的外侧面相连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的伸缩支腿，其特征在于，所述伸缩支腿还包括竖直油缸(40)，所述竖直油缸(40)的缸筒(42)设置于所述第二级支腿(30)上且缸口朝向地面设置。

8.一种混凝土泵车，包括伸缩支腿，其特征在于，所述伸缩支腿为权利要求1至7中任一项所述的伸缩支腿。