CN103395709B - 一种起重机及其平衡重机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机及其平衡重机构，其平衡重油缸的缸杆设于缸筒的上方，所述缸杆顶端与卷扬支架连接，所述缸筒与平衡重块、平衡重底板连接。采用上述缸杆顶置式结构的平衡重油缸，第一行程中和第二行程中，缸杆仅承受的重量为卷扬支架的重量，第三行程小于第一行程，此时缸筒承受的重量为平衡重块重量与平衡重底板的重量之和。因此，该平衡重油缸承重较小时的行程较大，承重较大时的行程较小，大大缩短了满载行程，有效的减小了系统对同步性的要求，大大提高了挂接效率。此外，平衡重油缸在提升平衡重块和平衡重底板以完成最终挂接过程中，活塞杆受到的是拉力，从根本上解决油缸失稳的问题，保证挂接作业的安全可靠性。

Description

一种起重机及其平衡重机构

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种起重机及其平衡重机构。

背景技术

平衡重机构作为起重机吊装时的配重，是起重机的重要组成部分之一，因此，平衡重机构对起重机的起重性能起到决定性的作用。平衡重机构一般包括若干平衡重块、平衡重底板和卷扬支架，以及提升上述三者的平衡重油缸，通过调整平衡重块的数目可以达到调整平衡重重量的目的。

请参考图1，图1为现有技术中平衡重机构的结构示意图。

现有技术中，如图1所示，该平衡重机构的平衡重油缸为缸筒顶置式油缸，其包括缸筒1′和滑动配合设于缸筒1′内的缸杆2′，缸筒1′设于缸杆2′的上方，缸筒1′顶端与卷扬支架100连接，缸筒1′外部与平衡重块200连接，缸杆2′底端的法兰盘与平衡重底板300固定连接。

工作过程中，油缸的无杆腔进油，推动缸筒1′上升，缸筒1′带动平衡重块200、卷扬支架100一起上升，完成卷扬支架100与转台的挂接，此时缸筒1′的位置固定，然后油缸的有杆腔进油，推动缸杆2′上升，缸杆2′带动平衡重底板300上升，完成全部挂接过程。

上述结构的平衡重机构具有如下技术缺陷：

首先，卷扬支架100挂接过程中，缸筒顶置式平衡重油缸需要顶升的重量为G=G1+G2，其中G1为卷扬支架100的重量，G2为所有平衡重块200重量的总和。因此，卷扬支架100在挂接过程中，液压系统一直处于高压状态，且缸筒1′承载重量G运动的行程较大，这对于液压系统及元件性能均有较高的要求，且由于缸筒1′顶升的重量过大，此时若出现偏载力，将会极大影响液压系统的同步性，进而影响到挂接的效率，严重的甚至会造成油缸的损坏，对设备及人员安全都受到极大的威胁。

其次，卷扬支架100挂接过程中，缸筒1′顶置式平衡重油缸的缸杆2′受到一个向下的液压力，即为图1中的力F′，由材料力学原理可知，缸杆2′容易出现失稳的现象，若想解决这个问题，就必须增加缸杆2′的强度，势必增加油缸的重量，这与当前油缸轻量化的设计理念矛盾。

最后，当卷扬支架100、平衡重底板300全部挂接完成之后，有杆腔需存在一定的压力以支撑平衡重底板300的重量G3。但事实上，当平衡重底板300顶升、贴合于平衡重块200底端后，由于制造误差、机械震动等综合因素的影响，往往平衡重块200压在平衡重底板300上，因此缸杆2′会承受G2+G3的重量总和，故经常出现油缸内泄或法兰盘开焊等重大问题。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的平衡重机构进行优化设计，减小油缸满负载运动的行程、提高挂接效率，避免油缸失稳、油缸内泄或法兰盘开焊。

发明内容

本发明的目的为提供一种起重机及其平衡重机构，该平衡重机构采用缸杆顶置式油缸，减小了油缸大负载运动的行程，提高了挂接效率，并且解决了油缸失稳、油缸内泄和法兰盘开焊的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种起重机的平衡重机构，包括卷扬支架、平衡重块和平衡重底板，以及用于提升上述三者的平衡重油缸，所述油缸包括缸筒和滑动配合设于所述缸筒内的缸杆；所述缸杆设于所述缸筒的上方，所述缸杆顶端与所述卷扬支架连接，所述缸筒与所述平衡重块、平衡重底板连接。

采用上述缸杆顶置式结构的平衡重油缸，第一行程中和第二行程中，缸杆仅承受的重量为卷扬支架的重量，第三行程小于第一行程，此时缸筒承受的重量为平衡重块重量与平衡重底板的重量之和。其中，卷扬支架的重量大约为20t，平衡重块与平衡重底板的重量大约为120t。因此，上述平衡重油缸承重较小时的行程较大，承重较大时的行程较小，与现有技术中承重较大时的行程较大、承重较小时的行程较小的缸筒顶置式平衡重油缸相比，本发明提供的缸杆顶置式平衡重油缸的满载行程大大缩短，有效的减小了系统对同步性的要求，大大提高了挂接效率。

此外，平衡重油缸在提升平衡重块和平衡重底板以完成最终挂接过程中，活塞杆受到的是拉力，与现有技术中活塞杆受压力的结构相比，本发明提供的平衡重油缸可以从根本上解决油缸失稳的问题，保证挂接作业的安全可靠性。

优选地，所述缸杆顶端连接有杆头体，所述杆头体设有第二销轴孔，所述缸筒顶端设有耳板，所述耳板设有与所述第二销轴孔对应的第三销轴孔，以便当所述第二销轴孔与所述第三销轴孔重合时插装第二销轴。

优选地，所述第二销轴孔为圆孔，所述第三销轴孔为椭圆孔，所述椭圆孔的横截面的竖向轴长大于横向长度，且其横向轴长与所述圆孔直径相同。

优选地，所述杆头体在第二销轴孔的远离所述耳板的一侧设有轴挡板，所述轴挡板连接于所述第二销轴孔的底端、遮挡部分所述第二销轴孔；

所述第二销轴包括轴体、连接于轴体端部的连接头，所述连接头的横截面为与遮挡后的所述第二销轴孔相适配的帽型，且所述连接头与所述轴体之间设有卡槽。

优选地，所述杆头体上还设有第一销轴孔，所述缸杆通过插装于所述第一销轴孔内的第一销轴与所述卷扬支架连接。

优选地，所述第一销轴孔为在所述第一销轴的周向设有活动余量的孔。

优选地，所述缸筒的外壁设有至少两个隔离条，所述隔离条沿所述缸筒的轴向延伸。

优选地，所述平衡重油缸的无杆腔油道包括第一通道和第二通道，所述第一通道沿所述法兰盘的径向延伸，所述第二通道一端与第一通道连通、另一端与无杆腔连通；

所述平衡重油缸的有杆腔油道包括第三通道、第四通道和第五通道，所述第三通道沿所述法兰盘的径向延伸，所述第四通道一端与第三通道连通、另一端与所述缸杆的芯管、所述缸杆侧壁之间的空腔连通，所述第五通道贯穿所述缸杆侧壁、连通所述空腔和所述有杆腔。

本发明还提供一种起重机，包括车架和设于所述车架上的转台，所述车架尾部设有平衡重机构；所述平衡重机构采用如上所述的结构，所述平衡重机构的卷扬支架可选择地与所述转台挂接。

由于上述平衡重机构具有如上技术效果，因此，包括该平衡重机构的起重机也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中平衡重机构的结构示意图；

图2、图3分别为本发明所提供平衡重机构的一种具体实施方式的外形主视图、侧视图；

图4至图7分别为图2所示的油缸在挂接过程中各个阶段的位置关系图；

图8为图6的剖视图；

图9、图10分别为图2中的缸杆的主视图、侧视图；

图11、12为图9中第二销轴孔与第二销轴连接的结构示意图；

图13、图14分别为图2中的缸筒的主视图、侧视图；

图15为图2的剖视图；

图16为图15中F-F向剖视图；

图17为图2所示平衡重油缸与平衡重块连接的仰视图。

其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

缸筒1′；缸杆2′；卷扬支架100；平衡重块200；平衡重底板300；

图2至图17中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

卷扬支架100；平衡重块200；平衡重底板300；

缸筒1；耳板11；第三销轴孔111；隔离条112；无杆腔油道12；第一通道121；第二通道122；有杆腔油道13；第五通道131；法兰盘14；

缸杆2；杆头体21；第二销轴孔211；轴挡板212；第一销轴孔213；

第二销轴3；轴体31；连接头32；卡槽33；

平衡阀4。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种起重机及其平衡重机构，该平衡重机构采用缸杆顶置式油缸，通过缸杆提升卷扬支架、缸筒提升平衡重块和平衡重底板，减小了油缸满负载运动的行程，提高了挂接效率，并且解决了油缸失稳、油缸内泄和法兰盘开焊的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2至图7，图2、图3分别为本发明所提供平衡重机构的一种具体实施方式的外形主视图、侧视图；图4至图7分别为图2所示的油缸在挂接过程中各个阶段的位置关系图。

在一种具体实施方式中，如图2至图7所示，本发明提供一种起重机的平衡重机构，包括卷扬支架100、平衡重块200和平衡重底板300，以及提升上述三者的平衡重油缸。该油缸包括缸筒1和滑动配合设于缸筒1内的缸杆2，缸杆2包括活塞和活塞杆。该平衡重油缸为缸杆顶置式结构，即如图5所示，缸杆2设于缸筒1的上方，初始状态下，油缸的无杆腔进油时，缸杆2相对于缸筒1做上升运动。该油缸的缸杆2顶端与卷扬支架100连接，缸筒1与平衡重块200、平衡重底板300连接。

下面结合附图具体说明该平衡重机构的具体工作过程：

初始状态时：如图4所示，油缸处于收缩状态，卷扬支架100、平衡重块200和平衡重底板300均位于最低位置。

第一行程：向平衡重油缸的无杆腔通入压力油，如图5所示，压力油推动缸杆2向上运动，缸杆2带动与之连接的卷扬支架100同时向上运动，以使卷扬支架100略高于挂接位置；

第二行程：转动起重机的转台，使其运动至挂接位置，然后向平衡重油缸的有杆腔中通入压力油，如图6所示，有杆腔中的压力油推动缸杆2向下运动，带动卷扬支架100运动至与转台配合的挂接位置，实现卷扬支架100与转台的挂接，此时缸杆2的位置也固定；

第三行程：再向平衡重油缸的有杆腔通入压力油，如图7所示，由于缸杆2在卷扬支架100与转台挂接后的位置固定，因此此时有杆腔的压力油驱使缸筒1相对于缸杆2向上运动，缸筒1带动与之连接的平衡重块200、平衡重底板300同时向上运动至挂接位置，能够完成平衡重块200、平衡重底板300的挂接。

由上述工作过程可知，采用上述缸杆顶置式结构的平衡重油缸，第一行程中和第二行程中，缸杆2仅承受的重量G=G1，G1为卷扬支架100的重量，第三行程小于第一行程，此时缸筒1承受的重量G=G2+G3，G2为平衡重块200的重量，G3为平衡重底板300的重量。其中，卷扬支架100的重量G1大约为20t，平衡重块200与平衡重底板300的重量G2+G3大约为120t。因此，上述平衡重油缸承重较小时的行程较大，承重较大时的行程较小，与现有技术中承重较大时的行程较大、承重较小时的行程较小的缸筒1顶置式平衡重油缸相比，本发明提供的缸杆顶置式平衡重油缸的满载行程大大缩短，有效的减小了系统对同步性的要求，大大提高了挂接效率。

此外，请参考图8，图8为图6的剖视图，该图中，平衡重油缸在提升平衡重块200和平衡重底板以完成最终挂接过程中，活塞杆受到的是拉力，与现有技术中活塞杆受压力的结构相比，本发明提供的平衡重油缸可以从根本上解决油缸失稳的问题，保证挂接作业的安全可靠性。

还可以进一步设置上述油缸的缸杆2和缸筒1的具体结构形式。

请参考图9、图10、图13和图14，图9、图10分别为图2中的缸杆2的主视图、侧视图；图13、图14分别为图2中的缸筒的主视图、侧视图。

在另一种具体实施方式中，如图9、图10所示，上述平衡重油缸的缸杆2顶端连接有杆头体21，杆头体21设有第二销轴孔211，如图13、图14所示，缸筒1顶端设有耳板11，耳板11设有与第二销轴孔211对应的第三销轴孔111，以便当第二销轴孔211与第三销轴孔111重合时插装第二销轴3。

采用这种结构，提升平衡重块200、平衡重底板300的过程中，当缸筒1运动至第二销轴孔211、第三销轴孔111重合时，将第二销轴3插装在第二销轴孔211和第三销轴孔111中，实现平衡重块200、平衡重底板300的挂接。挂接完成后，平衡重块200和平衡重底板300的重量由第二销轴3承担，而油缸本身无任何载荷，与现有技术中液压油的压力承担上述重量的结构相比，本发明提供的油缸用机械承重代替了现有技术的液压承重，解决了油缸内泄或缸筒1法兰盘14开焊的问题，大大增强了平衡重油缸的工作稳定性。

具体的方案中，如图9和图13所示，并结合图15，图15为图2的剖视图。上述第二销轴孔211为圆孔，第三销轴孔111为椭圆孔，椭圆孔的横截面的竖向轴长大于横向长度，且其横向轴长与圆孔直径相同。

采用这种结构，由于第三销轴孔111的竖向长度大于第二销轴孔211，因此，在缸筒1相对于缸杆2向上运动的过程时，可以先向有杆腔中充入液压油，以使缸筒1上升至略高于挂接位置，当第二销轴孔211和第三销轴孔111的底部同心时，穿上第二销轴3，然后再向无杆腔中充入适量压力油，以使缸筒1和平衡重底板300向下运动，释放油缸的压力，直至第二销轴3和第三销轴孔111的顶部同心时，完成整个挂接过程，第二销轴3承担平衡重块200和平衡重底板300的重量。

由此可见，将第三销轴孔111设置为竖向较长的椭圆孔后，使第二销轴孔211和第三销轴孔111在重合的同时具有一定上、下活动的空间，以使缸筒1实现先上升、再稍稍回落的运动，第二销轴孔211和第三销轴孔111的位置也可以具有调整的空间。如果将第二销轴孔211、第三销轴孔111设置为相同的圆形孔，则必须保证第二销轴孔211和第三销轴孔111完全重合，才能保证第二销轴3能够插装入重合的两个通孔中，这就对油缸的微动性能要求很高，造成挂接效率会大大降低。因此，采用上述特殊形状的销轴孔能够简单、方便地提高平衡重油缸的可操作性，保证其工作稳定性。

更进一步的方案中，如图11和图12所示，图11、12为图9中第二销轴孔与第二销轴连接的结构示意图；上述杆头体21在第二销轴孔211的远离耳板11的一侧还设有轴挡板212，轴挡板212连接于第二销轴孔211的底端、遮挡部分第二销轴孔211；第二销轴3包括轴体31、轴体31端部的连接头32，连接头32的横截面呈与遮挡后的第二销轴孔211相适配的帽型，且连接头32与轴体31之间设有卡槽33。

采用这种结构，安装第二销轴3的过程中，首先将连接头32转动到与被遮挡后的第二销轴孔211相适配的角度，然后将第二销轴3插装入第二销轴孔211和第三销轴孔111中，再将连接头32旋转，以使轴挡板212卡接与连接头32和轴体31之间的卡槽33中，起到轴向定位的作用，避免第二销轴3从第二销轴孔211和第三销轴孔111中脱出，进一步保证了平衡重油缸的工作稳定性。

在另一种具体实施方式中，上述杆头体21上还设有第一销轴孔213，缸杆2通过插装于第一销轴孔213内的第一销轴与卷扬支架100连接。

采用这种结构，第一销轴插装于卷扬支架100和缸杆2，简单、方便地实现了缸杆2和卷扬支架100的连接，保证挂接过程的稳定性。

进一步的方案中，如图9所示，上述第一销轴孔213在第一销轴的周向设有活动余量。具体的方案中，如图15所示，上述第一销轴孔213可以为梨形孔，该梨形孔的横截面的宽度从上到下逐渐增大、再逐渐减小。

采用这种结构，由于挂接过程中，卷扬支架100在吊具的作用下可能会产生向各个方向的小幅晃动，将上述第一销轴孔213设置为梨形的不规则孔后，能够增强卷扬支架100与缸杆2之间的活动空间，以避免卷扬支架100与缸杆2之间产生附加作用力，甚至发生缸杆2变形等不稳定现象。

具体的方案中，上述梨形孔的横截面为以45mm、25mm、55mm为半径的三个圆弧，以及与以45mm为半径的圆弧、以25mm为半径的圆弧相切的直线连接而形成的孔。当然，还可以将其设置为其他尺寸的梨形孔。

在另一种具体实施方式中，如图2和图3所示，缸筒1的外侧还设有至少两个隔离条112，隔离条112沿缸筒1的轴向延伸。

采用这种结构，平衡重块200套装于缸筒1外部后，隔离条112能够起到隔离的作用，避免平衡重块200的内壁磕碰缸筒1外壁，进一步保证平衡重油缸的工作稳定性。具体的方案中，上述隔离条112可以为三个，三个隔离条112均布于缸筒1的外部。当然，还可以设置其他数目的隔离条112。

在另一种具体实施方式中，请结合图15和图16，图16为图15的F-F向剖视图；上述平衡重油缸的无杆腔油道12的注油口设于法兰盘14的侧壁，该无杆腔油道12具体包括第一通道121和第二通道122，第一通道121沿法兰盘14的径向延伸，第二通道122一端与第一通道121连通、另一端与无杆腔连通。平衡重油缸的有杆腔油道13的注油口也设于法兰盘14的侧壁，该有杆腔油道13具体包括第三通道、第四通道和第五通道131，第三通道沿法兰盘14的径向延伸，第四通道一端与第三通道连通、另一端与所述缸杆2的芯管、所述缸杆1侧壁之间的空腔连通，第五通道131贯穿缸杆2侧壁、连通上述空腔和有杆腔。

采用这种结构，操作人员可以通过第一通道121的外端向油缸的无杆腔注油，通过第三通道的外端向油缸的有杆腔注油，操作简单、方便，更重要的是，由于无杆腔通道12和有杆腔通道13的注油口均设于法兰盘的14侧壁，因此，如图17所示，图17为图2所示平衡重油缸与平衡重块连接的仰视图，与该平衡重油缸连接的平衡阀4可以贴合安装于法兰盘14的侧壁上，这样，能够空出法兰盘14的顶壁，以使平衡重底板300能够贴合连接于法兰盘14的顶壁。而在现有技术中，有杆腔油道13、无杆腔油道12的注油口均设于法兰盘14的顶壁，平衡阀4也只能贴合安装于法兰盘14的顶壁，从而影响平衡重底板300和法兰盘14的连接。因此，采用上述结构还具有空间布局合理的优点。

本发明还提供一种起重机，包括车架和设于所述车架上的转台，车架尾部设有平衡重机构；所述平衡重机构采用如上所述的结构，所述平衡重机构的卷扬支架100可选择地与转台挂接。

由于上述平衡重机构具有如上技术效果，因此，包括该平衡重机构的起重机也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种起重机及其平衡重机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种起重机的平衡重机构，包括卷扬支架(100)、平衡重块(200)和平衡重底板(300)，以及用于提升上述三者的平衡重油缸，所述油缸包括缸筒(1)和滑动配合设于所述缸筒(1)内的缸杆(2)；其特征在于，所述缸杆(2)设于所述缸筒(1)的上方，所述缸杆(2)顶端与所述卷扬支架(100)连接，所述缸筒(1)与所述平衡重块(200)、平衡重底板(300)连接；

所述平衡重油缸的无杆腔油道(12)包括第一通道(121)和第二通道(122)，所述第一通道(121)沿法兰盘(14)的径向延伸，所述第二通道(122)一端与第一通道(121)连通、另一端与无杆腔连通；

所述平衡重油缸的有杆腔油道(13)包括第三通道、第四通道和第五通道(131)，所述第三通道沿所述法兰盘(14)的径向延伸，所述第四通道一端与第三通道连通、另一端与所述缸杆(2)的芯管、所述缸杆(2)侧壁之间的空腔连通，所述第五通道(131)贯穿所述缸杆(2)侧壁、连通所述空腔和所述有杆腔。

2.根据权利要求1所述的起重机的平衡重机构，其特征在于，所述缸杆(2)顶端连接有杆头体(21)，所述杆头体(21)设有第二销轴孔(211)，所述缸筒(1)顶端设有耳板(11)，所述耳板(11)设有与所述第二销轴孔(211)对应的第三销轴孔(111)，以便当所述第二销轴孔(211)与所述第三销轴孔(111)重合时插装第二销轴(3)。

3.根据权利要求2所述的起重机的平衡重机构，其特征在于，所述第二销轴孔(211)为圆孔，所述第三销轴孔(111)为椭圆孔，所述椭圆孔的横截面的竖向轴长大于横向长度，且其横向轴长与所述圆孔直径相同。

4.根据权利要求2所述的起重机的平衡重机构，其特征在于，所述杆头体(21)在第二销轴孔(211)的远离所述耳板(11)的一侧设有轴挡板(212)，所述轴挡板(212)连接于所述第二销轴孔(211)的底端、遮挡部分所述第二销轴孔(211)；

所述第二销轴(3)包括轴体(31)、连接于轴体(31)端部的连接头(32)，所述连接头(32)的横截面为与遮挡后的所述第二销轴孔(211)相适配的帽型，且所述连接头(32)与所述轴体(31)之间设有卡槽(33)。

5.根据权利要求2所述的起重机的平衡重机构，其特征在于，所述杆头体(21)上还设有第一销轴孔(213)，所述缸杆(2)通过插装于所述第一销轴孔(213)内的第一销轴与所述卷扬支架(100)连接。

6.根据权利要求5所述的起重机的平衡重机构，其特征在于，所述第一销轴孔(213)为在所述第一销轴的周向设有活动余量的孔。

7.根据权利要求1-6任一项所述的起重机的平衡重机构，其特征在于，所述缸筒(1)的外壁设有至少两个隔离条(112)，所述隔离条(112)沿所述缸筒(1)的轴向延伸。

8.一种起重机，包括车架和设于所述车架上的转台，所述车架尾部设有平衡重机构；其特征在于，所述平衡重机构采用如权利要求1-7任一项所述的起重机的平衡重机构，所述平衡重机构的卷扬支架(100)可选择地与所述转台挂接。