CN104047321A - 装载机动臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装载机动臂，为解决现有装载机动臂横梁后端两侧焊缝处应力大易开裂的缺点，本发明装载机动臂横梁包括上盖板和下盖板，下盖板由钢板折弯形成由前侧板、底板、后侧板构成的开口向上的槽型结构，上盖板由钢板折弯形成由前侧板、顶板、后侧板构成的开口向下的槽型结构，上盖板盖于下盖板之上通过前端焊缝和后端焊缝连接，下盖板的底板与后侧板之间为圆弧过渡且底板与后侧板之间夹角大于90度，上盖板的顶板与后侧板之间为圆弧过渡且顶板与后侧板之间夹角大于90度小于150度。本发明装载机动臂横梁的承载能力加强，降低横梁上下盖板在后端两侧焊缝处的应力，减少焊缝开裂。

Description

装载机动臂

技术领域

本发明涉及一种装载机，尤其涉及一种装载机动臂。

背景技术

装载机动臂通常包括左动臂和右动臂及连接左右动臂的箱型结构的横梁,横梁除了连接左右动臂的功能外,还作为转斗摇臂的安装支座。现有装载机动臂的横梁包括下盖板、上盖板、左支撑板和右支撑板，如图1图2所示，其中下盖板5由一整块钢板折弯形成由下盖板前侧板51、下盖板底板52、下盖板后侧板53构成的开口向上的槽型结构，上盖板包括左上盖板6、右上盖板8和中上盖板7，左上盖板6、右上盖板8和中上盖板7各自由钢板折弯形成由前侧板、顶板、后侧板构成的开口向下的槽型结构，上盖板盖于下盖板之上通过焊接形成两端分别于左动臂1和右动臂2相焊接的箱型结构，其中上盖板中，中上盖板7位于左支撑板3和右支撑板4之间，左上盖板6位于左支撑板3的左侧，右上盖板8位于右支撑板4的右侧，上盖板的前侧板、顶板、后侧板均与左右支撑板通过焊缝连接，左右支撑板的底边与下盖板的底板内侧相焊接，下盖板的前侧板的前侧与左右支撑板通过焊缝连接对上盖板与下盖板之间的焊缝进行包络，由于左右支撑板外形与上盖板组装时过定位的因素，使支撑板只能包络横梁前端焊缝，后端未能包络上盖板和下盖板之间的焊缝。在现有的装载机动臂中，箱型结构的横截面近似呈矩形，即下盖板的前侧板、后侧板与底板之间虽然有圆弧过渡，但前侧板、后侧板与底板呈垂直的关系，上盖板也是如此，即上盖板的前侧板、后侧板与顶板呈垂直的关系。在装载机作业过程中，工作装置频繁操作使用，铲斗在低位收斗和高位卸料时，在限位块的作用下，分别对动臂和横梁进行撞击，冲击力很大，且根据不同工况，每次铲入物料质量的不均等，以及不同操作者有不同的操作习惯，造成横梁间接受到不同大小力的反复作用，结构疲劳，因此很容易导致横梁上下盖板的连接焊缝开裂，尤其是现有横截面呈近似矩形的横梁，其后端的上盖板和下盖板之间的焊缝处的应力较大，且该焊缝没有经左右支撑板包络。因此动臂横梁在频繁工作一定时间后，往往在该处的焊缝因应力大而开裂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有横梁横截面呈矩形的装载机动臂中横梁后端两侧上下盖板之间的焊缝容易开裂的缺点而提供一种动臂横梁后端两侧上下盖板间焊缝应力低、不易开裂的装载机动臂。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种装载机动臂，包括左动臂、右动臂及焊接于左动臂和右动臂之间呈箱型结构的横梁，所述横梁其特征在于上盖板和下盖板，所述下盖板由钢板折弯形成由前侧板、底板、后侧板构成的开口向上的槽型结构，上盖板由钢板折弯形成由前侧板、顶板、后侧板构成的开口向下的槽型结构，上盖板盖于下盖板之上通过前端焊缝和后端焊缝连接，其特征在于所述下盖板的底板与后侧板之间为圆弧过渡且底板与后侧板之间夹角大于90，小于150度，所述上盖板的顶板与后侧板之间为圆弧过渡且顶板与后侧板之间夹角大于90，小于150度。其中上盖板的顶板与后侧板之间的夹角优选为120±10度，下盖板的底板与后侧板之间的夹角优选为120±10度。

在上述装载机动臂中，上盖板的顶板与后侧板之间圆弧过渡半径R1优选为150毫米，下盖板的底板与后侧板之间圆弧过渡半径R1优选为150毫米。

在上述装载机动臂中，下盖板的底板与前侧板之间为圆弧过渡且底板与前侧板之间夹角等于90度，下盖板的底板与前侧板之间圆弧过渡半径R优选为80毫米，上盖板的顶板与前侧板之间为圆弧过渡且顶板与前侧板之间夹角等于90度，上盖板的顶板与前侧板之间圆弧过渡半径R优选为80毫米。

在上述装载机动臂中，横梁还包括左支撑板和右支撑板，上盖板包括左上盖板、中上盖板、右上盖板，中上盖板焊接在左支撑板和右支撑板之间，右上盖板焊接在右支撑板的右侧，左上盖板焊接在左支撑板的左侧，左支撑板和右支撑板的下部位于所述上盖板和下盖板所构成箱体内且左支撑板和右支撑板的底边与下盖板的底板内侧相焊接。

本发明与现有技术相比，本发明的优点：采用该新型结构，使横梁的承载能力加强，降低横梁上下盖板在后端两侧焊缝处的应力，减少焊缝开裂。同时，改变后的横梁截面面积加大，也就意味着横梁与动臂形成的箱型面积增大，也可以降低横梁上下盖板在后端两侧焊缝处的应力，提高动臂的使用质量。

附图说明

图1是现有装载机动臂横梁的横截面视图；

图2是图1在A-A方向上的剖视图；

图3是本发明装载机动臂横梁的上下盖板构成的箱型结构示意图；

图4是本发明装载机动臂横梁的横截面视图；

图5是图4在B-B方向上的剖视图；

图6是本发明装载机动臂横梁的立体结构示意图；

图7是本发明装载机动臂的结构示意图；

图8是现有传统装载机动臂横梁的上下盖板构成的箱型结构示意图；

图9是现有装载机动臂横梁后端焊缝处在正载工况和偏载工况下应力标记点的位置图；

图10是本发明装载机动臂横梁后端焊缝处在正载工况和偏载工况下应力标记点的位置图。

图中零部件名称及序号：

左动臂1、右动臂2、左支撑板3、右支撑板4、下盖板5、左上盖板6、中上盖板7、右上盖板8、内部加强板9、转斗摇臂10、下盖板前侧板51、下盖板底板52、下盖板后侧板53、左上盖板前侧板61、左上盖板顶板62、左上盖板后侧板63。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图3至图7所示，本发明中的装载机动臂的结构大致与现有装载机动臂的结构类似，装载机动臂由左动臂1和右动臂2及焊接连接左动臂1和右动臂2之间的箱型结构的横梁,横梁连接左右动臂增强其稳定性外,还作为转斗摇臂10的安装支座，摇臂10可转动连接在左支撑板3和右支撑板4之间。横梁包括下盖板5、上盖板、左支撑板3和右支撑板4，其中下盖板5由一整块钢板折弯形成由下盖板的前侧板51、底板52、后侧板53构成的开口向上的槽型结构，上盖板包括左上盖板6、右上盖板8和中上盖板7，左上盖板6也是由钢板折弯形成由左上盖板的前侧板61、顶板62、后侧板63构成的开口向下的槽型结构，中上盖板7和右上盖板8和左上盖板6一样也是由钢板折弯形成并由对应的前侧板、顶板、后侧板构成的开口向下的槽型结构，上盖板盖于下盖板之上通过焊接形成两端分别于左动臂1和右动臂2相焊接的箱型结构，其中上盖板中，中上盖板7位于左支撑板3和由支撑板4之间，左上盖板6位于左支撑板3的左侧，右上盖板8位于右支撑板4的右侧，左上盖板6、右上盖板8和中上盖板7的前侧板、顶板、后侧板的侧面均对应与左支撑板和/或右支撑板通过焊缝连接，但左支撑板3和右支撑板4的底边与下盖板底板52内侧相焊接，在左支撑板3和右支撑板4之间焊接有内部加强板9，内部加强板位于上盖板和下盖板所构成的箱型结构内。下盖板前侧板51的前侧与左支撑板3和右支撑板4通过焊缝连接对上盖板与下盖板之间的前端焊缝进行包络，由于左支撑板与右支撑板外形与上盖板组装时过定位的因素，使左支撑板和右支撑板只能包络横梁前端焊缝，后端未能包络上盖板和下盖板之间的后端焊缝。下盖板前侧板51与下盖板底板52之间为圆弧过渡，过渡圆弧半径为80毫米，下盖板前侧板51与下盖板底板52呈垂直的关系，上盖板也是如此，即上盖板中的左上盖板6、右上盖板8和中上盖板7各自的前侧板与顶板通过圆弧过渡且呈垂直的关系，过渡圆弧半径为80毫米。本发明在装载机动臂与现有装载机动臂不同的地方在于横梁后端的形状，如图3图4所示，本发明在装载机动臂横梁中，下盖板底板52与下盖板后侧板53之间通过圆弧过渡，过渡圆弧半径150毫米，下盖板底板52与下盖板后侧板53之间的夹角大于90度，优选120度，上盖板中的左上盖板6、中上盖板7、右上盖板8也是如此，各自的后侧板与顶板之间的叫夹角大于90度，优选120度，后侧板与顶板之间的过渡圆弧半径为150毫米。

本实施例中的装载机动臂通过上述结构的变化，在转斗正载和转斗偏载的工况下，都能很好地降低动臂横梁后端焊缝处的应力，减少焊缝开裂。同时，改变后的横梁截面面积加大，也就意味着横梁与动臂形成的箱型面积增大，可以降低动臂与横梁处的焊缝应力，整体提高动臂的使用质量。本发明装载机动臂与现有结构装载机动臂在转斗正载和转斗偏载的工况下横梁后端焊缝处的应力比较如下：其中现有结构装载机动臂横梁的主要结构尺寸如下（参见图8）：上下盖板的厚度d=20毫米,横梁外部高度H=270毫米，外部前后宽度L1=487毫米，所有的圆弧过渡半径R=80毫米，上下盖板的前侧板和后侧板均与顶板和底板垂直。本实施例中装载机动臂横梁的主要结构尺寸如下（参见图3）：上下盖板的厚度d=20毫米,横梁外部高度H=270毫米，外部前后宽度L1=487毫米，外部前端焊缝和后端焊缝距离L2=560毫米,下盖板的底板与前侧板之间夹角等于90度，过渡圆弧半径R=80毫米，上盖板的顶板与前侧板之间夹角为90度，过渡圆弧半径R=80毫米；下盖板的底板与后侧板之间夹角a等于120度，过渡圆弧半径R1=150毫米，上盖板的顶板与后侧板之间夹角a为120度，过渡圆弧半径R1=150毫米；在其他参数相同的情况下通过力学模拟，得出现有结构装载机动臂横梁后端两侧焊缝处在转斗正载和转斗偏载的工况下的应力，因动臂横梁左右对称，故取一边四个标记点的应力值作为对比，图9表示为对应的应力点的位置；以及本发明装载机动臂横梁后端两侧焊缝处在转斗正载和转斗偏载的工况下的应力，取对应点的应力值，图10表示为对应的应力标记点的位置。对应点上应力值的对比如下表：

应力标记点在上盖板63与下盖板53的后端交汇焊缝处，以动臂中面为基准，依次从左到右分别为A、B、C、D四个点, 其中A点距动臂横梁中面250毫米、B点距动臂横梁中面300毫米、C点距动臂横梁中面350毫米、D点距动臂横梁中面400毫米，R1=5毫米为应力点的标识区域范围，以半径表示，如图9至图10所示。

通过上表中本发明装载机动臂横梁后端两侧焊缝处的应力与传统传动装载机动臂横梁后端两侧焊缝处应力对比可知，转斗正载工况下，本发明装载机动臂横梁后端两侧焊缝处的平均应力值降低47.22%；转斗偏载工况下，本发明装载机动臂横梁后端两侧焊缝处的平均应力值降低62.10%。焊缝处应力的降低能够很好地减少焊缝开裂。

Claims (8)

1.一种装载机动臂，包括左动臂、右动臂及焊接于左动臂和右动臂之间呈箱型结构的横梁，所述横梁包括上盖板和下盖板，所述下盖板由钢板折弯形成由前侧板、底板、后侧板构成的开口向上的槽型结构，上盖板由钢板折弯形成由前侧板、顶板、后侧板构成的开口向下的槽型结构，上盖板盖于下盖板之上通过前端焊缝和后端焊缝连接，其特征在于所述下盖板的底板与后侧板之间为圆弧过渡且底板与后侧板之间夹角大于90度、小于150度，所述上盖板的顶板与后侧板之间为圆弧过渡且顶板与后侧板之间夹角大于90度、小于150度。

2. 根据权利要求1所述的装载机动臂，其特征在于所述上盖板的顶板与后侧板之间的夹角为120±10度。

3. 根据权利要求2所述的装载机动臂，其特征在于所述上盖板的顶板与后侧板之间圆弧过渡半径R1为150毫米。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的装载机动臂，其特征在于所述下盖板的底板与后侧板之间的夹角为120±10度。

5. 根据权利要求1所述的装载机动臂，其特征在于所述下盖板的底板与后侧板之间圆弧过渡半径R1为150毫米。

6. 根据权利要求1所述的装载机动臂，其特征在于所述下盖板的底板与前侧板之间为圆弧过渡且底板与前侧板之间夹角等于90度，所述上盖板的顶板与前侧板之间为圆弧过渡且顶板与前侧板之间夹角等于90度。

7. 根据权利要求1所述的装载机动臂，其特征在于所述上盖板的顶板与前侧板之间圆弧过渡半径R为80毫米；所述下盖板的底板与前侧板之间圆弧过渡半径R为80毫米。

8. 根据权利要求1所述的装载机动臂，其特征在于所述横梁还包括左支撑板和右支撑板，所述上盖板包括左上盖板、中上盖板、右上盖板，所述中上盖板焊接在左支撑板和右支撑板之间，所述右上盖板焊接在右支撑板的右侧，所述左上盖板焊接在左支撑板的左侧，左支撑板和右支撑板的下部位于所述上盖板和下盖板所构成箱体内且左支撑板和右支撑板的底边与下盖板的底板内侧相焊接。