CN104192732A - 一种能双钩吊装的履带起重机及结构设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能双钩吊装的履带起重机及结构设计方法，其中，能双钩吊装的履带起重机包括主臂和副臂，所述主臂的臂端悬挂主钩，所述副臂的臂端悬挂副钩，所述主钩和副钩均能够单独吊装，或者，同时配合吊装。本发明提供的履带起重机可根据客户的特殊吊装需求，提高履带起重机的作业效率，在副臂工况下同时挂两个吊钩，既可以发挥主臂及副臂的吊装能力，又能实现双钩同时吊装作业，充分拓展了产品的使用范围，提高了产品的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种能双钩吊装的履带起重机及结构设计方法。
背景技术
履带起重机的作业工况一般分为主臂工况和副臂工况。履带起重机的主臂起重量大，但其吊装作业范围及就位高度有一定限制。履带起重机的副臂(包含固定副臂或塔式副臂)，作为履带起重机臂架系统的关键承载结构件，可较大程度地拓展履带起重机吊装作业范围，是用户常用工况之一。副臂系统一般由副臂各臂节、副臂支架、副臂前拉板(拉索)、副臂后拉板(拉索)及副臂防倾装置组成，安装于主起重臂顶端，较主臂工况安装复杂。
如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示，履带起重机在主臂工况、固定副臂工况或塔式副臂工况下进行吊装作业时，只能使用一个吊钩，即副臂工况只能实现副臂臂端副钩的单钩作业，主臂工况只能实现主臂臂端主钩的单钩作业。选择何种吊装工况，只能提前做好选择，如需要更换时，只能再次将臂架落于地面，提前安装好，因此，履带起重机在工况间的互换必须进行臂架的拆装，操作复杂，工作效率较低。并且在某些特殊吊装领域，例如：盾构机吊装、长条形化工构件的吊装等，就需要两台吊机同时抬吊，双钩配合动作，实现被吊装物的翻转动作等(如图2(a)、图2(b)、图2(c)所示)，两台吊机同时抬吊，需要不同的操作人员之间的配合，具有一定的配合难度，工作效率较低。
由此可见，目前的履带起重机实际工程适应性范围较小，局限性较大，操作复杂，工作效率低，而且在目前的起重机设计规范中，考虑到结构强度和整机稳定性等因素，各个作业工况下也只允许挂一个吊钩。
发明内容
针对上述问题，本发明的其中一个目的是提出一种能双钩吊装的履带起重机，其工作效率较高，适用范围较宽。
本发明的另一个目的是提出一种能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法，其能够满足在履带起重机上设置双钩的结构强度要求和整机稳定性要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种能双钩吊装的履带起重机，其包括主臂和副臂，所述主臂的臂端悬挂主钩，所述副臂的臂端悬挂副钩，所述主钩和副钩均能够单独吊装，或者，同时配合吊装。
在一优选或可选实施例中，包括带副臂的主钩工况、带主钩的副臂工况，以及主钩和副钩复合吊装工况。
在一优选或可选实施例中，所述副臂为固定副臂或塔式副臂。
为实现上述目的，本发明还提供了一种能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法，其包括：
1)主臂主钩吊装作业的计算，将主臂系统与副臂系统分开计算，在每种主臂工况下，计算对应的副臂系统的受力，再作用于主臂上，与主臂的吊装量叠加后，根据力矩平衡原理求出相应的性能表；
2)副臂副钩吊装作业的计算，将主臂系统与副臂系统分开，将主钩上的载荷的力矩与副臂副钩的力矩相叠加后，根据力矩平衡原理求出性能表；
3)双钩同时作业时，将主臂系统和副臂系统分别计算后叠加，根据力矩平衡原理求出性能表。
在一优选或可选实施例中，性能表的计算包括：
①臂架承载能力的计算：
A、臂架线性稳定性计算额定载荷；
B、臂架非线性稳定性计算额定载荷；
C、臂架臂头侧向位移计算额定载荷；
D、臂架分肢管稳定性计算额定载荷；
计算以上四种额定载荷值，通过比较四个数值的大小，取其中最小值作为臂架承载能力计算的额定载荷；
②整机额定载荷的计算：
E、获取臂架承载能力计算的额定载荷；
F、计算由回转支承能力决定的额定载荷；
G、计算由整机稳定性决定的额定载荷；
H、计算由拉板、桅杆决定的额定载荷；
I、计算由提升卷扬机构决定的额定载荷；
J、计算由主变幅卷扬机构决定的额定载荷；
分别得出以上六种计算的额定载荷值，通过比较六个数值的大小，取其中最小值作为整机额定载荷。
在一优选或可选实施例中，稳定性的计算方法为：力矩代数和大于等于零，即：
∑M＝MQ-MB≥0
其中：M为合力矩；MQ为整机起重力矩，MB为吊重起重力矩。
基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
本发明在履带起重机的副臂工况下，在主臂的臂端和副臂的臂端同时悬挂吊钩，既可实现在双钩工况下，主臂的主钩和副臂的副钩单独吊装，免去了原来工况间的切换，需要重新组装臂架的时间，提高了工作效率；还能实现两吊钩同时吊装一个吊装物，实现吊装物的翻转等动作，具有广泛的实际吊装价值和较宽的适用范围。
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(a)为现有技术中的履带起重机在主臂工况下进行吊装的结构示意图；
图1(b)为现有技术中的履带起重机在固定副臂工况下进行吊装的结构示意图；
图1(c)所为现有技术中的履带起重机在塔式副臂工况下进行吊装的结构示意图；
图2(a)为现有技术中的两台履带起重机同时配合抬吊的第一状态示意图；
图2(b)为现有技术中的两台履带起重机同时配合抬吊的第二状态示意图；
图2(c)为现有技术中的两台履带起重机同时配合抬吊的第三状态示意图；
图3(a)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用固定副臂时带副臂的主钩吊装示意图；
图3(b)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用固定副臂时带主钩的副钩吊装示意图；
图4(a)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用塔式副臂时带副臂的主钩吊装示意图；
图4(b)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用塔式副臂时带主钩的副钩吊装示意图；
图5(a)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用固定副臂时双钩复合吊装翻转吊装物的第一状态示意图；
图5(b)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用固定副臂时双钩复合吊装翻转吊装物的第二状态示意图；
图5(c)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用固定副臂时双钩复合吊装翻转吊装物的第三状态示意图；
图6(a)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用塔式副臂时双钩复合吊装翻转吊装物的第一状态示意图；
图6(b)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用塔式副臂时双钩复合吊装翻转吊装物的第二状态示意图；
图6(c)为本发明提供的能双钩吊装的履带起重机采用塔式副臂时双钩复合吊装翻转吊装物的第三状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对本发明用到的技术术语进行解释：
履带起重机：采用履带行走底盘的桁架式臂架结构起重机。
固定副臂：履带起重机上安装于主起重臂顶端且与其成固定角度的桁架式臂架系统，在作业过程中，不可以改变其与主臂的夹角。
塔式副臂：履带起重机上安装于主起重臂顶端的桁架式臂架系统，在作业过程中，可以改变其与主臂的夹角。
性能表：吊装性能表，是指导吊装的参数文件，所有起重机都有吊装性能表，在做吊装方案时需要用吊装性能表，实际吊装过程中也必须用到吊装性能表。
如图3(a)、图3(b)、图4(a)、图4(b)所示，本发明提供的能双钩吊装的履带起重机包括主臂1和副臂2，主臂1的臂端悬挂主钩3，副臂2的臂端悬挂副钩4，主钩3和副钩4均能够单独吊装，或者，同时配合吊装。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机，打破传统的副臂工况只能实现副臂2的臂端副钩4的单钩作业，主臂工况只能实现主臂1的臂端主钩3的单钩作业的结构形式，使履带起重机在副臂工况下，在主臂1的臂端和副臂2的臂端同时悬挂吊钩，即可实现在双钩工况下，主臂1的主钩3和副臂2的副钩4单独吊装，扩大了吊机的吊装范围，免去了原来工况间的切换，需要重新组装臂架的时间，提高了工作效率；还能实现主钩3和副钩4同时吊装一个吊装物，实现吊装物的翻转等动作，具有广泛的实际吊装价值，可用一台起重机即实现原来需要两台起重机的工作，降低了吊装成本，提高了作业效率，扩展了产品的吊装范围，满足客户的需要，提高产品的市场竞争力。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机包括带副臂2的主钩3工况、带主钩3的副臂工况，以及主钩3和副钩4复合吊装工况，拓展了履带起重机的吊装工况，具有广泛的工程应用性。
上述实施例中，副臂2可以为固定副臂或塔式副臂。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机在副臂工况下，在主臂1的臂端挂主钩3，副臂2的臂端挂副钩4，实现在副臂工况下挂两个吊钩，每个吊钩可单独吊装作业，如下：
A)在固定副臂工况下：带副臂2的主钩3吊装，如图3(a)所示，以及带主钩3的副钩4吊装，如图3(b)所示。
B)在塔式副臂工况下：带副臂2的主钩3吊装，如图4(a)所示，以及带主钩3的副钩4吊装，如图4(b)所示。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机，双钩复合吊装的实现，在副臂工况下，将主钩3挂于主臂1的臂端，副钩4挂于副臂2的臂端，同时将主钩3和副钩4挂于吊装物上，在主钩3与副钩4交替起落过程中，实现被吊装物件的翻转动作。
A)在固定副臂工况下：双钩复合吊装翻转吊装物的实现过程，如图5(a)、图5(b)和图5(c)所示，主钩3和副钩4同时吊装物件，物件翻转，释放副钩4。
B)在塔式副臂工况下：双钩复合吊装翻转吊装物的实现过程，如图6(a)、图6(b)和图6(c)所示，主钩3和副钩4同时吊装物件，物件翻转，释放副钩4。
本发明可以通过不同主臂1的长度和不同副臂2的长度的组合来增大覆盖起重机的吊装范围和吊装高度。
现有技术为主钩和副钩各自单独设置，只能独立使用，本发明提供的能双钩吊装的履带起重机，把主钩3和副钩4同时放在一起使用，其对比臂端单滑轮结构，固定副臂和塔式副臂工况下，臂架的连接及组成形式发生了很大的变化，固定副臂工况和塔式副臂工况，其臂架系统构成复杂，起重量大，受力复杂，计算臂架结构强度的起重性能，对臂架整体结构与桁架结构中分肢管的线性计算、非线性计算和相应的侧向位移等进行计算分析，在原来单钩吊装作业中，计算量大且复杂，特别是结构非线性的计算。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法需要考虑以下因素：
1)主臂1主钩3吊装作业计算时，需考虑整个副臂系统作用于主臂1上的力及对主臂1的影响；
2)副臂2副钩4吊装作业计算时，需考虑主臂1主钩3对臂架系统的受力；
3)双钩同时吊装作业时，同时考虑副臂2副钩4和主臂1主钩3同时作用于臂架系统的受力。
以上三种计算中，特别是对在二力的叠加作业下，整个臂架系统的力传递与作用将发生很大的变化，特别是非线性与非线性间的叠加及相互作用的计算。
4)对上述臂架系统的计算还需要考虑主臂1与副臂2在不同的臂架长度下的组合工况计算。
由整机稳定性决定的起重量，因为主臂1和副臂2长度不是固定的，臂架长度都可以自由增加或减少，各种臂架长度间的组合都需要计算。在现有单钩吊装作业中，在各种臂架组合工况下求得整个臂架系统的受力后，即可根据力矩平衡原理求出相应的性能表。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法，性能表的计算包括：
1)主臂1主钩3吊装作业的计算，需将主臂系统与副臂系统分开计算，在每种主臂工况下，对应的副臂系统的受力都要计算后，再作用于主臂1上，与主臂1的吊装量叠加后，再根据力矩平衡原理求出相应的性能表。
2)副臂2副钩4吊装作业的计算，同理也需要将主臂系统与副臂系统分开，将主钩3上的载荷的力矩与副臂2副钩4的力矩相叠加后，根据力矩平衡原理求出性能表。
3)双钩同时作业时，此工况特别需要考虑主钩3与副钩4在同时吊装时，所受力的交替变化对整车稳定性的影响，主臂系统和副臂系统分别计算后叠加，根据力矩平衡原理求出性能表。
在副臂双钩作业工况下，一是不同臂架间的组合种类较多，二是主臂1上的主钩3与副臂2上的副钩4，所用吊钩的种类是可以变化的，种类的变化而导致吊钩重量发生变化，进而导致对作用于臂架系统的力的大小发生变化，因而需要进一步，对在各种臂架组合下，进行各种吊钩的组合的计算。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法，上述每种性能表的计算均具体需要计算以下参数：
①臂架承载能力的计算：
A、臂架线性稳定性计算额定载荷；
B、臂架非线性稳定性计算额定载荷；
C、臂架臂头侧向位移计算额定载荷；
D、臂架分肢管稳定性计算额定载荷；
计算以上四种额定载荷值，通过比较四个数值的大小，取其中最小值作为臂架承载能力计算的额定载荷。
②整机额定载荷的计算：
E、获取臂架承载能力计算的额定载荷；
F、计算由回转支承能力决定的额定载荷；
G、计算由整机稳定性决定的额定载荷；
H、计算由拉板、桅杆决定的额定载荷；
I、计算由提升卷扬机构决定的额定载荷；
J、计算由主变幅卷扬机构决定的额定载荷。
分别得出以上六种计算的额定载荷值，通过比较六个数值的大小，取其中最小值作为整机额定载荷。
其中，上述计算中，稳定性的计算方法为：力矩代数和大于等于零，即：
∑M＝MQ-MB≥0
其中：M为合力矩；MQ为整机起重力矩，MB为吊重起重力矩。
本发明提供的能双钩吊装的履带起重机在副臂工况下，主臂1的臂端和副臂2的臂端同时悬挂吊钩，拓展出了履带起重机的三种新的吊装工况：带副臂的主钩工况、带主钩的副臂工况和主副钩复合吊装工况；三种工况具有广泛的工程应用性，提高了吊机的作业效率，降低了吊装成本，满足市场发展需要。
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 (6)
1.一种能双钩吊装的履带起重机，其特征在于：包括主臂和副臂，所述主臂的臂端悬挂主钩，所述副臂的臂端悬挂副钩，所述主钩和副钩均能够单独吊装，或者，同时配合吊装。
2.如权利要求1所述的能双钩吊装的履带起重机，其特征在于：包括带副臂的主钩工况、带主钩的副臂工况，以及主钩和副钩复合吊装工况。
3.如权利要求1或2所述的能双钩吊装的履带起重机，其特征在于：所述副臂为固定副臂或塔式副臂。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法，其包括：
1)主臂主钩吊装作业的计算，将主臂系统与副臂系统分开计算，在每种主臂工况下，计算对应的副臂系统的受力，再作用于主臂上，与主臂的吊装量叠加后，根据力矩平衡原理求出相应的性能表；
2)副臂副钩吊装作业的计算，将主臂系统与副臂系统分开，将主钩上的载荷的力矩与副臂副钩的力矩相叠加后，根据力矩平衡原理求出性能表；
3)双钩同时作业时，将主臂系统和副臂系统分别计算后叠加，根据力矩平衡原理求出性能表。
5.如权利要求4所述的能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法，其特征在于，性能表的计算包括：
①臂架承载能力的计算：
A、臂架线性稳定性计算额定载荷；
B、臂架非线性稳定性计算额定载荷；
C、臂架臂头侧向位移计算额定载荷；
D、臂架分肢管稳定性计算额定载荷；
计算以上四种额定载荷值，通过比较四个数值的大小，取其中最小值作为臂架承载能力计算的额定载荷；
②整机额定载荷的计算：
E、获取臂架承载能力计算的额定载荷；
F、计算由回转支承能力决定的额定载荷；
G、计算由整机稳定性决定的额定载荷；
H、计算由拉板、桅杆决定的额定载荷；
I、计算由提升卷扬机构决定的额定载荷；
J、计算由主变幅卷扬机构决定的额定载荷；
分别得出以上六种计算的额定载荷值，通过比较六个数值的大小，取其中最小值作为整机额定载荷。
6.如权利要求5所述的能双钩吊装的履带起重机的结构设计方法，其特征在于：
稳定性的计算方法为：力矩代数和大于等于零，即：
∑M＝MQ-MB≥0
其中：M为合力矩；MQ为整机起重力矩，MB为吊重起重力矩。
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