CN105804134A - 一种建筑机械的悬臂结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种建筑机械的悬臂结构及其制造方法，具有渐变的矩形截面尺寸，即每一截面与其相邻的截面的尺寸是不同的，其特征在于：所述悬臂结构的所述每一截面处的惯性矩的中性轴的位置连线形成中性轴线，所述悬臂结构分别形成所述中性轴线的上部和下部，所述上部与所述下部在沿着所述悬臂结构纵向延伸的所述中性轴线处，焊接成一体。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑机械，尤其涉及一种建筑机械的悬臂。
背景技术
在建筑机械中，作业装置如铲斗、抓斗等通常都耦接于悬臂上，以执行各种作业并支承各种作业荷载。因此悬臂是建筑机械的最重要的结构部件之一。同时，由于悬臂通常在建筑机械中突出于主体部分相当大的一个距离，以便于执行各种作业，因此为使得建筑机械主体与悬臂及作业荷载之间的重量平衡关系，建筑机械中通常需要在主体中设置相当大重量的配重以进行平衡。如此，悬臂在各种作业中承受相当大的、并且反复的荷载，而建筑机械的作业和释放作业之间又存在巨大的能量差别，因此有必要使得重要的结构构件：悬臂，在保证充分强度的同时，使其轻量化。
目前悬臂的制造中通常采用焊接工艺，而焊接部分在受垂直于焊接线方向的应力时，强度与被焊接的钢材本身相比明显降低，因此通常需要在焊接部分加厚或设置加强构件，由此导致悬臂本身的重量增加，难以达到轻量化的目的。
对此技术问题，业界已经进行了一定程度的研究。
如中国发明专利CN1480596A公开了一种建筑机械的悬臂结构及其制造方法，沿着悬臂纵向设置有第1直线部、第2直线部、以及曲线部，在曲线部中使得位于悬臂结构的矩形截面中上下至少其中之一处的角部由具有闭合截面的管形成。由于采用了具有闭合截面的管形部件，使得焊接部分设置在离开角部的位置，提高了强度，同时管形部件作为加强部件，又避免了加厚部分，从而实现轻量化。但该方案中，焊缝形成在侧面垂直侧壁中，仍然不可避免的使得焊缝成为薄弱点，而同时管形件实质上仍然相当于加强构件，难以有效实现轻量化的目的。
又如中国发明专利CN104114772A公开了一种工程机械用悬臂，使用侧板形成箱型结构体的悬臂，其中使用部分厚板和部分薄板形成悬臂。但该方案加工复杂，厚钢板与薄钢板的接合处的焊缝成为明显的薄弱部分，而且由于两侧钢板厚度不同，对于焊接工艺的难度要求更加高。
综上所述，现有技术中各种实现悬臂轻量化方法都存在一定的局限，因此提供一种实现轻量化制造悬臂的方法是本领域所需求的。
发明内容
由此出发，本发明的一个要解决的技术问题是：提供一种方便的实现轻量化制造的建筑机械的悬臂及制造方法。
本发明提供一种建筑机械的悬臂结构，具有渐变的矩形截面尺寸，即每一截面与其相邻的截面的尺寸是不同的，其特征在于：所述悬臂结构的所述每一截面处的惯性矩的中性轴的位置连线形成中性轴线，所述悬臂结构分别形成所述中性轴线的上部和下部，所述上部与所述下部在沿着所述悬臂结构纵向延伸的所述中性轴线处，焊接成一体。
优选的，本发明提供一种悬臂结构，其特征在于：所述上部与所述下部分别使用钢板弯曲后再切割成形，或者使用铸造工艺一体成形。
优选的，本发明提供一种悬臂结构，其特征在于：所述悬臂结构包括第一直线部、第二直线部、以及连接所述第一直线部、所述第二直线部的曲线部，所述悬臂结构的所述每一截面的钢板厚度是不同的，根据悬臂承受的荷载，在远离所述曲线部的所述第一直线部的一端，钢板的厚度相对较小，在靠近所述曲线部的所述第一直线部的另一端，钢板的厚度相对增大，在远离所述曲线部的所述第二直线部的一端，钢板的厚度相对较大，在靠近所述曲线部的所述第二直线部的另一端，钢板的厚度相对较小。
优选的，本发明提供一种悬臂结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：构建所述悬臂结构的整体尺寸，并确定所述每一截面的尺寸，以得到所述中性轴线；
步骤2：形成相对于所述中性轴线独立的所述上部和所述下部；
步骤3：将所述上部和所述下部在沿着所述悬臂结构纵向延伸的所述中性轴线处，焊接成一体得到所述悬臂结构。
优选的，本发明提供一种悬臂结构的制造方法，其特征在于：所述悬臂结构包括第一直线部、第二直线部、以及连接所述第一直线部、所述第二直线部的曲线部，所述悬臂结构的所述每一截面的钢板厚度是不同的，根据悬臂承受的荷载，在远离所述曲线部的所述第一直线部的一端，钢板的厚度相对较小，在靠近所述曲线部的所述第一直线部的另一端，钢板的厚度相对增大，在远离所述曲线部的所述第二直线部的一端，钢板的厚度相对较大，在靠近所述曲线部的所述第二直线部的另一端，钢板的厚度相对较小。
本发明的有益效果为：焊缝设置在远离角部和上下表面的中心轴处，焊缝承受的应力最小，避免其成为受力结构的薄弱处，而其他部分结构又无需额外的设置加强结构，从而实现悬臂的轻量化。
附图说明
图1是本发明悬臂结构的示意图
图2是图1所示的悬臂结构的A-A截面的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
申请人注意到，悬臂主要的荷载作用方向于与悬臂截面是一致的。因此申请人意识制造悬臂时，焊缝可以沿着截面的惯性矩的中性轴位置设置，在此位置上，焊缝承受的应力最小。
实施例1
本发明提供一种悬臂结构10，其具有大致矩形截面，根据建筑机械类型预先设计好悬臂的整体尺寸，如图1所示，悬臂具有两个弯曲的形状，并且具有渐变的矩形截面尺寸。
通常每一截面与其相邻的截面的尺寸是不同的。
根据每一截面的尺寸计算出在此截面处的惯性矩的中性轴的位置，将悬臂结构10每一截面处的惯性矩的中性轴的位置连线形成中性轴线20。
分别形成中性轴线20的上部101、下部102，然后将上部101与下部102沿着悬臂纵向延伸的中性轴线20焊接成一体。
所述上部101、下部102可以分别使用钢板弯曲后，再切割成形，或者使用铸造工艺一体成形。
该悬臂结构10的制造方法包括如下步骤：
步骤1：构建悬臂结构的整体尺寸，并确定每一截面的尺寸，以得到中性轴线20；
步骤2：形成相对于中性轴线20独立的上部101和下部102；
步骤3：将上部101与下部10沿着悬臂纵向延伸的中性轴线202焊接成一体得到悬臂结构10。
如此，焊缝30设置在远离角部和上下表面的中心轴处，焊缝30承受的应力最小，避免其成为受力结构的薄弱处，而其他部分结构又无需额外的设置加强结构，从而实现悬臂的轻量化。
实施例2
悬臂结构10具有大致矩形地截面，沿着悬臂纵向设置有第一直线部11、第二直线部12、以及曲线部13，用于连接第一直线部11与第二直线部12。所述第一直线部11与第二直线部可以分别使用钢板弯曲后，再切割成形，以简化生产工艺。
实施例3
本发明提供一种悬臂结构10，其具有大致矩形截面，根据建筑机械类型预先设计好悬臂的整体尺寸，如图1所示，悬臂具有两个弯曲的形状，并且具有渐变的矩形截面尺寸。
通常每一截面与其相邻的截面的尺寸是不同的。进一步优化的，悬臂结构10的每一截面的钢板厚度是不同的，根据悬臂承受的荷载，在远离曲线部13的第一直线部11的一端，钢板的厚度相对较小，在靠近曲线部13的第一直线部11的另一端，钢板的厚度相对增大，在远离曲线部13的第二直线部12的一端，钢板的厚度相对较大，在靠近曲线部13的第二直线部12的另一端，钢板的厚度相对较小。因此使得悬臂10进一步实现轻量化的目标。
根据每一截面的尺寸计算出在此截面处的惯性矩的中性轴的位置，将悬臂结构10每一截面处的惯性矩的中性轴的位置连线形成中性轴线20。
分别形成中性轴线20的上部101、下部102，然后将上部101与下部102沿着悬臂纵向延伸的中性轴线20焊接成一体。
所述上部101、下部102可以分别使用铸造工艺一体成形。
该悬臂结构10的制造方法包括如下步骤：
步骤1：构建悬臂结构的整体尺寸，并确定每一截面的尺寸，以得到中性轴线20；
其中，在远离曲线部13的第一直线部11的一端，钢板的厚度相对较小，在靠近曲线部13的第一直线部11的另一端，钢板的厚度相对增大，在远离曲线部13的第二直线部12的一端，钢板的厚度相对较大，在靠近曲线部13的第二直线部12的另一端，钢板的厚度相对较小；
步骤2：形成相对于中性轴线20独立的上部101和下部102；
步骤3：将上部101与下部10沿着悬臂纵向延伸的中性轴线202焊接成一体得到悬臂结构10。
上述具体实施例只是对本发明内容的示意性说明，不代表对本发明内容的限制。本领域技术人员可以想到的是，本发明中具体结构可以有很多的变化形式，但其采用技术方案的主要技术特征与本发明相同或相似，均应涵盖于本发明保护范围内。
Claims (5)
1.一种建筑机械的悬臂结构，具有渐变的矩形截面尺寸，即每一截面与其相邻的截面的尺寸是不同的，其特征在于：所述悬臂结构的所述每一截面处的惯性矩的中性轴的位置连线形成中性轴线，所述悬臂结构分别形成所述中性轴线的上部和下部，所述上部与所述下部在沿着所述悬臂结构纵向延伸的所述中性轴线处，焊接成一体。
2.根据权利要求1所述的悬臂结构，其特征在于：所述上部与所述下部分别使用钢板弯曲后再切割成形，或者使用铸造工艺一体成形。
3.根据权利要求1所述的悬臂结构，其特征在于：所述悬臂结构包括第一直线部、第二直线部、以及连接所述第一直线部、所述第二直线部的曲线部，所述悬臂结构的所述每一截面的钢板厚度是不同的，根据悬臂承受的荷载，在远离所述曲线部的所述第一直线部的一端，钢板的厚度相对较小，在靠近所述曲线部的所述第一直线部的另一端，钢板的厚度相对增大，在远离所述曲线部的所述第二直线部的一端，钢板的厚度相对较大，在靠近所述曲线部的所述第二直线部的另一端，钢板的厚度相对较小。
4.根据权利要求1所述的悬臂结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：构建所述悬臂结构的整体尺寸，并确定所述每一截面的尺寸，以得到所述中性轴线；
步骤2：形成相对于所述中性轴线独立的所述上部和所述下部；
步骤3：将所述上部和所述下部在沿着所述悬臂结构纵向延伸的所述中性轴线处，焊接成一体得到所述悬臂结构。
5.根据权利要求4所述的悬臂结构的制造方法，其特征在于：所述悬臂结构包括第一直线部、第二直线部、以及连接所述第一直线部、所述第二直线部的曲线部，所述悬臂结构的所述每一截面的钢板厚度是不同的，根据悬臂承受的荷载，在远离所述曲线部的所述第一直线部的一端，钢板的厚度相对较小，在靠近所述曲线部的所述第一直线部的另一端，钢板的厚度相对增大，在远离所述曲线部的所述第二直线部的一端，钢板的厚度相对较大，在靠近所述曲线部的所述第二直线部的另一端，钢板的厚度相对较小。
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