CN103711313B - 臂架、臂架制作方法以及混凝土设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臂架、臂架制作方法以及混凝土设备，涉及工程机械技术领域，用于解决现有技术中臂架箱形结构成型困难的问题。上述臂架包括铝合金箱形结构，所述铝合金箱形结构包括第一凹形件和第二凹形件；所述第一凹形件和所述第二凹形件都具有开口端，所述第一凹形件的开口端和所述第二凹形件的开口端对接且两者焊接固定。上述技术方案采用第一凹形件和第二凹形件拼凑形成铝合金箱形结构，铝合金箱形结构更易成型，降低了制造难度。另外，铝合金箱形结构的材质为铝合金，强度高，密度小，可以降低整个臂架的重量。

Description

臂架、臂架制作方法以及混凝土设备

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种臂架、臂架制作方法以及混凝土设备。

背景技术

目前市场上的混凝土泵车臂架或是混凝土布料机的臂架，大多为由钢板拼焊而成的箱形结构，由于钢材的技术积累较丰富，制造工艺成熟，所以泵车上广泛采用钢制臂架。在泵车发展初期，泵车的臂架长度都是小米数级的，质量较轻，泵车底盘的负荷较小。

但是随着混凝土机械自身的发展和高层建筑施工的迫切需求，大米数的超长臂架应运而生。随着臂架长度的增加，钢制臂架的质量严重超标，这就需要桥数更多、更长的汽车底盘来承载，同时支腿的跨距会增大，施工时需要更大的空间。但这样会出现一系列问题：工地留的空间较小，泵车无法施工；不满足上路条件。

专利申请号为CN201210349315.8，名称为“一种布料臂架、布料臂架的制造方法和泵送设备”的专利提出利用一体成型的铝合金臂架技术，以达到减轻臂架重量的目的。该专利布料臂架全部采用铝合金，其侧板、底板和顶板利用铝合金一次成型，臂头和臂尾之间的油缸铰点处的侧板凸出底板，形成油缸座。臂头和臂尾采用折弯的形式成型。

上述技术方案中，铝合金臂架的侧板、底板和顶板均是一次成型，具有以下几个问题：

1）、经济成本高，无论采用挤压成型还是铸造，其成本都很高；

2）、其所述箱形结构一次成型的工艺复杂，质量难以保证，难以实现批量化；

3）、臂头和臂尾采用折弯的形式成型，实现困难；

4）、臂头和臂尾之间的油缸铰点处侧板外凸于底板形成油缸座，如损坏，难以修复。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种臂架、臂架制作方法以及混凝土设备，解决了现有技术中臂架箱形结构成型困难的问题。

本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果将在后文详述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种臂架，包括铝合金箱形结构，所述铝合金箱形结构包括第一凹形件和第二凹形件；

所述第一凹形件和所述第二凹形件都具有开口端，所述第一凹形件的开口端和所述第二凹形件的开口端对接且两者焊接固定。

在优选或可选的实施例中，

所述第一凹形件的开口端的端部形成有沿第一凹形件的宽度方向朝所述第一凹形件的内部凸出的第一凸台，所述第二凹形件的开口端的端部形成有沿第二凹形件的宽度方向朝所述第二凹形件的内部凸出的第二凸台；其中：

所述第一凸台在所述第一凹形件的高度方向上的尺寸在所述第一凹形件的长度方向上呈线性变化；和/或，

所述第二凸台在所述第二凹形件的高度方向上的尺寸在所述第二凹形件的长度方向上呈线性变化。

在优选或可选的实施例中，所述铝合金箱形结构长度方向的每一端都固定有弯板和两块立板；

两块所述立板对称固定在所述铝合金箱形结构的两个侧面上，所述弯板固定在所述铝合金箱形结构的顶面或底面上。

在优选或可选的实施例中，

各个所述立板与所述铝合金箱形结构之间螺栓连接或者铆接；和/或，

所述弯板与所述铝合金箱形结构之间螺栓连接或者铆接。

在优选或可选的实施例中，所述弯板宽度方向上的两个边棱分别与一所述立板焊接固定。

在优选或可选的实施例中，所述臂架还包括油缸铰点立板，所述油缸铰点立板固定在所述铝合金箱形结构中部的侧面上。

在优选或可选的实施例中，所述油缸铰点立板与所述铝合金箱形结构之间螺栓连接或者铆接。

本发明实施例还提供一种混凝土设备，包括本发明任一技术方案所提供的臂架。

本发明实施例再提供一种上述任一技术方案所提供的臂架制作方法，包括以下步骤：

制作铝合金箱形结构；

在所述铝合金箱形结构长度方向上的两端中的每一端都固定弯板和两块立板；

在所述铝合金箱形结构的中部的侧面上固定油缸铰点立板。

在优选或可选的实施例中，所述制作铝合金箱形结构的方法，具体包括以下步骤：

制作第一凹形件和第二凹形件；其中，所述第一凹形件和所述第二凹形件的材质都为铝合金材质且都具有开口端，所述第一凹形件的开口端的端部形成有第一凸台，所述第二凹形件的开口端的端部形成有第二凸台；

对所述第一凸台进行机械加工，以使得所述第一凸台的高度在所述第一凹形件的长度方向上呈线性变化；和/或，对所述第二凸台进行机械加工，以使得所述第二凸台的高度在所述第二凹形件的长度方向上呈线性变化；

通过焊接的方式将所述第一凸台和所述第二凸台焊接在一起，以形成所述铝合金箱形结构。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：上述技术方案采用第一凹形件和第二凹形件拼凑形成铝合金箱形结构，铝合金箱形结构更易成型，降低了制造难度。另外，铝合金箱形结构的材质为铝合金，强度高，密度小，可以降低整个臂架的重量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明实施例提供的臂架的立体结构示意图；

图2为图1的A局部放大示意图；

图3为图1的B局部放大示意图；

图4为本发明实施例提供的臂架的铝合金箱形结构的剖面示意图；

图5为本发明实施例提供的臂架的铝合金箱形结构的第一凹形件的剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的臂架的分解结构示意图；

图7为本发明实施例提供的臂架的铝合金箱形结构的分解结构示意图；

图8为本发明实施例提供的臂架制作方法的流程示意图；

附图标记：1、铝合金箱形结构；11、第一凹形件；12、第二凹形件；13、第一凸台；14、第二凸台；2、弯板；3、立板；4、油缸铰点立板；5、螺栓；6、螺栓；H、高度。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图8以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

下面结合图1～图8对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供一种臂架，包括铝合金箱形结构1，铝合金箱形结构1包括第一凹形件11和第二凹形件12；第一凹形件11和第二凹形件12都具有开口端，第一凹形件11的开口端和第二凹形件12的开口端对接且两者焊接固定。

此处的铝合金箱形结构是指：用焊接的方式、挤压成型的方式或弯曲成形的方式将两个凹形铝合金挤压件焊接在一起形成矩形截面的箱体，焊接比如为氩弧焊，优选采用搅拌摩擦焊。铝合金箱形结构1可以进行机械加工。

搅拌摩擦焊（FrictionStirWelding，简称FSW）是一种固相焊接新技术，可用于铝合金、镁合金等轻金属结构领域，或高熔点材料领域。

第一凹形件11和第二凹形件12的材质都为铝合金，优选为超高强铝合金。第一凹形件11和第二凹形件12的结构可以相同，也可以不相同，优选两者结构基本对称，以降低加工制造的难度和复杂性。以将上述臂架使用在六节臂的泵车上为例，后三节可以采用上述臂架。

超高强铝合金主要是指以7000系合金中的某些Al-Zn-Mg-Cu合金为主的可热处理强化铝合金。它具有高的强度和硬度、良好的热加工性、优良的焊接性能、较好的耐腐蚀性能和较高的韧性等优点，是重要的结构材料。

与现有技术相比，上述技术方案采用第一凹形件11和第二凹形件12拼凑形成铝合金箱形结构1，铝合金箱形结构1更易成型，降低了制造难度。另外，铝合金箱形结构1的材质为铝合金，强度高，密度小，可以降低整个臂架的重量。

此处，为了充分利用材料，减轻重量，将臂架的铝合金箱形结构1的截面设计成变截面的形式。变截面箱体是指截面尺寸（高度和宽度）沿着长度的方向变化的箱体。变截面有单向变截面和双向变截面之分：单向变截面是高度或是宽度沿着长度方向变化；双向变截面是高度和宽度都沿着长度方向变化。此处，铝合金箱形结构1为单向变截面：高度沿着长度方向变化。

为了满足这个要求，可以将其中一个凹形件的接触面进行机械加工后，再与另一个凹形件进行焊接，形成高度随着长度方向变化的箱形结构，具体实现方式如下。

进一步地，第一凹形件11的开口端的端部形成有沿第一凹形件11的宽度方向朝第一凹形件11的内部凸出的第一凸台13，第二凹形件12的开口端的端部形成有沿第二凹形件12的宽度方向朝第二凹形件12的内部凸出的第二凸台14；其中：第一凸台13在第一凹形件11的高度方向上的尺寸在第一凹形件11的长度方向上呈线性变化；和/或，第二凸台14在第二凹形件12的高度方向上的尺寸在第二凹形件12的长度方向上呈线性变化。

此处，铝合金箱形结构1在沿自身长度方向的尺寸（即高度）最好是有变化的，优选是线性变化的以提高铝合金箱形结构1的承载能力。即铝合金箱形结构1优选为变截面结构。为了实现铝合金箱形结构1的这种结构，第一凹形件11和第二凹形件12两者其中之一在高度方向上的尺寸（即高度）最好是呈线性变化。当然，第一凹形件11和第二凹形件12在高度方向上的尺寸（即高度）都呈线性变化也能实现上述铝合金箱形结构1。当然，两者都有变化的加工复杂性会高于只有其中一个有变化的加工复杂性。

第一凹形件11和第二凹形件12此处都一体成型，优选通过焊接（更优选为搅拌摩擦焊）的方式焊接在一起（焊缝共两道，左右对称），形成铝合金箱形结构1。其中，焊缝位置的凸台是为了增强结构强度的需要。同时，可以将其中一个凹形件与另一个凹形件的接触面进行机械加工，使凸台的高度H（参见图5）沿着该凹形件的长度方向逐渐减小到预定的值,然后再焊接在一起，形成变截面的铝合金箱形结构1。在与其它零件联接前，需要根据结构的具体形式对焊接成型的箱形结构进行机械加工。对于超高强铝合金，利用搅拌摩擦焊焊接，焊缝强度约是其母材的70%，由于焊缝靠近箱体高度的中心位置，根据材料力学知识可知，此处弯曲应力较小，焊缝强度可以满足臂架设计的强度要求。

此处，铝合金箱形结构1长度方向的每一端都固定有弯板2和两块立板3；两块立板3对称固定在铝合金箱形结构1的两个侧面上，弯板2固定在铝合金箱形结构1的顶面或底面上。弯板2和各立板3的材质可以为铝合金或钢。臂架上臂头和臂尾的结构形式是一样的。臂架各零件联接固定好后，需要对各立板3上的铰点孔机械加工。

各个立板3与铝合金箱形结构1之间通过螺栓5连接或者铆接，参见图2；和/或弯板2与铝合金箱形结构1之间螺栓连接或者铆接，此处以螺栓连接为例。

为增强整个臂架的可靠性，弯板2宽度方向上的两个边棱分别与一立板3焊接固定。

臂架优选还包括油缸铰点立板4，油缸铰点立板4固定在铝合金箱形结构1中部的侧面上。具体地，油缸铰点立板4与铝合金箱形结构1之间通过螺栓6连接或者铆接，参见图3。此处以采用螺栓连接为例。油缸铰点立板4有两个，左右对称布置。

上述技术方案提供的臂架，利用铝合金相对钢材密度较小的特点，达到减重的目的，实现泵车臂架的轻量化；由于采用凹形件对焊的形式，铝合金箱形结构1的制造工艺简单，生产周期短，易于实现批量化；经济成本相对较低；由于采用螺栓联接，装配工艺简单，易于更换零件，容易修复。需要说明的是，铝合金箱形结构1在使用之前，需要根据臂架结构的具体形式进行机械加工。

本发明实施例还提供一种混凝土设备，包括本发明任一技术方案所提供的臂架。

上述技术方案提供的混凝土设备，由于具有上述臂架，质量较轻，成型简单，便于批量化制造生产。

本发明实施例再提供一种上述任一技术方案所提供的臂架制作方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1、制作铝合金箱形结构1。

在步骤S1具体包括以下步骤：

制作第一凹形件11和第二凹形件12；其中，第一凹形件11和第二凹形件12的材质都为铝合金材质且都具有开口端，第一凹形件11的开口端的端部形成有第一凸台13，第二凹形件12的开口端的端部形成有第二凸台14；

对第一凸台13进行机械加工，以使得第一凸台13的高度在第一凹形件11的长度方向上呈线性变化；和/或，对第二凸台14进行机械加工，以使得第二凸台14的高度在第二凹形件12的长度方向上呈线性变化；

通过焊接的方式将第一凸台13和第二凸台14焊接在一起，以形成铝合金箱形结构1。

步骤S2、在铝合金箱形结构1长度方向上的两端中的每一端都固定弯板2和两块立板3。

立板3通过螺栓5与铝合金箱形结构1固定。

步骤S3、在铝合金箱形结构1的中部的侧面上固定油缸铰点立板4。

油缸铰点立板4通过螺栓6与铝合金箱形结构1固定。

上述技术方案提供的臂架制作方法，制造工艺简单，生产周期短，易于实现批量化生产。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种臂架，其特征在于，包括铝合金箱形结构(1)，所述铝合金箱形结构(1)包括第一凹形件(11)和第二凹形件(12)；

所述第一凹形件(11)和所述第二凹形件(12)都具有开口端，所述第一凹形件(11)的开口端和所述第二凹形件(12)的开口端对接且两者焊接固定；

所述第一凹形件(11)的开口端的端部形成有沿第一凹形件(11)的宽度方向朝所述第一凹形件(11)的内部凸出的第一凸台(13)，所述第二凹形件(12)的开口端的端部形成有沿第二凹形件(12)的宽度方向朝所述第二凹形件(12)的内部凸出的第二凸台(14)；其中：

所述第一凸台(13)在所述第一凹形件(11)的高度方向上的尺寸在所述第一凹形件(11)的长度方向上呈线性变化；所述第二凸台(14)在所述第二凹形件(12)的高度方向上的尺寸在所述第二凹形件(12)的长度方向上呈线性变化。

2.根据权利要求1所述的臂架，其特征在于，所述铝合金箱形结构长度方向的每一端都固定有弯板和两块立板；

两块所述立板对称固定在所述铝合金箱形结构的两个侧面上，所述弯板固定在所述铝合金箱形结构的顶面或底面上。

3.根据权利要求2所述的臂架，其特征在于，

各个所述立板与所述铝合金箱形结构之间螺栓连接或者铆接；和/或，所述弯板与所述铝合金箱形结构之间螺栓连接或者铆接。

4.根据权利要求2所述的臂架，其特征在于，所述弯板宽度方向上的两个边棱分别与一所述立板焊接固定。

5.根据权利要求1所述的臂架，其特征在于，所述臂架还包括油缸铰点立板，所述油缸铰点立板固定在所述铝合金箱形结构中部的侧面上。

6.根据权利要求5所述的臂架，其特征在于，所述油缸铰点立板与所述铝合金箱形结构之间螺栓连接或者铆接。

7.一种混凝土设备，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的臂架。

8.一种权利要求1-6任一所述的臂架制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

制作铝合金箱形结构；

在所述铝合金箱形结构长度方向上的两端中的每一端都固定弯板和两块立板；

在所述铝合金箱形结构的中部的侧面上固定油缸铰点立板。

9.根据权利要求8所述的臂架制作方法，其特征在于，所述制作铝合金箱形结构的方法，具体包括以下步骤：

制作第一凹形件和第二凹形件；其中，所述第一凹形件和所述第二凹形件的材质都为铝合金材质且都具有开口端，所述第一凹形件的开口端的端部形成有第一凸台，所述第二凹形件的开口端的端部形成有第二凸台；

对所述第一凸台进行机械加工，以使得所述第一凸台的高度在所述第一凹形件的长度方向上呈线性变化；和/或，对所述第二凸台进行机械加工，以使得所述第二凸台的高度在所述第二凹形件的长度方向上呈线性变化；

通过焊接的方式将所述第一凸台和所述第二凸台焊接在一起，以形成所述铝合金箱形结构。