CN107140557B - 风电专用臂架结构及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风电专用臂架结构及起重机，其中风电专用臂架结构包括主臂架(1)、臂头(2)、超起装置(3)和第一连接装置，臂头(2)与主臂架(1)连接，超起装置(3)的一端与主臂架(1)的远离臂头(2)的一端连接，超起装置(3)的另一端与臂头(2)的远离主臂架(1)一端的端部之间通过第一连接装置连接，以使风电专用臂架结构的整体为超静定结构。本发明通过第一连接装置可以使风得电专用臂架结构的整体形成超静定结构，相比于现有技术中超静定结构加前端悬臂的结构，整体强度更高，臂架结构整体的稳定性更好，起升性能得到大幅提升。

Description

风电专用臂架结构及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种风电专用臂架结构及起重机。

背景技术

目前市场上，超大吨位起重机所从事的主要吊装工作为风机的安装，随着风电市场的发展，市场上出现了3.0WM及以上的风机，这种数量级的风机对安装提出了更高的要求。大型风机的吊装不仅重量比小功率风机大，并且对于起升高度的要求也大大增加，因此需要对传统的臂架形式进行整体优化，以提升整车性能，同时还需要满足整车重量轻、便于长途运输和短途转场等要求。

在早期，为提升臂架的整体稳定性，业内普遍推出了超起结构，使臂架形成超静定结构加前端悬臂结构的形式，如图1所示。超起a1 安装在箱型主臂的臂架a2上，配合钢丝绳共同作用，可以增加臂架刚度；前端悬臂靠近臂架a2的一端还设有支架a3，通过该支架a3可以增加超起钢丝绳的作用力臂，提升超起作用。但是，这种结构形式不能满足更大起升高度和更大吨位的吊装需求。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种风电专用臂架结构及起重机，以尽可能地满足更大起升高度和更大吨位的吊装需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种风电专用臂架结构，包括主臂架、臂头、超起装置和第一连接装置，所述臂头与所述主臂架连接，所述超起装置的一端与所述主臂架的远离所述臂头的一端连接，所述超起装置的另一端与所述臂头的远离所述主臂架一端的端部之间通过所述第一连接装置连接，以使所述风电专用臂架结构的整体为超静定结构。

进一步地，还包括支架，所述支架连接在所述第一连接装置与所述主臂架或所述臂头之间。

进一步地，所述第一连接装置包括拉板结构，所述拉板结构包括多节拉板，相邻两节所述拉板之间能够相对彼此转动，所述支架的一端连接在所述臂头的靠近所述主臂架的一端，所述支架的另一端与所述拉板结构连接，所述拉板结构的另一端与所述臂头的远离所述主臂架一端的端部连接。

进一步地，所述第一连接装置还包括钢丝绳，所述钢丝绳用于连接所述支架与所述超起装置以及所述超起装置与所述主臂架。

进一步地，所述拉板结构包括两组，两组所述拉板结构在一端相互靠近并在另一端相对彼此展开，两组所述拉板结构的最大展开宽度大于所述臂头的截面宽度。

进一步地，所述支架包括两组，每组所述支架与对应的所述拉板结构连接，每组所述支架包括两个杆件，两个所述杆件的一端与所述拉板结构连接，两个所述杆件的另一端分别连接在所述臂头的不同位置，以使两个所述杆件和所述臂头对所述拉板结构形成三角形支撑结构。

进一步地，还包括第二连接装置，所述拉板结构通过所述第二连接装置与所述臂头和所述支架连接，以使所述拉板结构能够分别相对于所述臂头和所述支架沿至少两个方向转动。

进一步地，所述第二连接装置包括连接板，所述连接板的两端各设有一组铰接点，两组所述铰接点的铰接轴相互垂直。

进一步地，所述臂头具有折弯，以在所述主臂架垂直于地面时防止吊起重物与所述主臂架发生干涉。

为实现上述目的，本发明还提供了一种起重机，包括上述的风电专用臂架结构。

基于上述技术方案，本发明设有第一连接装置，并且第一连接装置的一端连接在臂头的远离主臂架的一端的端部，相比于现有技术中超静定结构加前端悬臂的结构，本发明通过第一连接装置可以使风得电专用臂架结构的整体形成超静定结构，整体强度更高，臂架结构整体的稳定性更好，起升性能得到大幅提升。

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为现有技术中臂架结构的结构示意图。

图2为本发明风电专用臂架结构一个实施例的结构示意图。

图3为本发明风电专用臂架结构一个实施例的局部结构示意图。

图4为本发明风电专用臂架结构一个实施例中第二连接装置的结构示意图。

图5为本发明风电专用臂架结构一个实施例处于折叠状态的结构示意图。

图中：

a1、超起；a2、臂架；a3、支架；

1、主臂架；2、臂头；3、超起装置；4、钢丝绳；

5、支架；51、第一支架组；52、第二支架组；511、第一杆件； 512、第二杆件；521、第三杆件；522、第四杆件；

6、拉板结构；61、第一拉板组；62、第二拉板组；

7、第二连接装置；71、第一铰接孔；72、第二铰接孔；73、末节拉板；74、第一连接板；75、第二连接板；76、臂头连接板。

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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

对于现有臂架结构不能满足更大起升高度和更大吨位吊装需求的问题，发明人经过长期的观察和仔细的研究后发现，3.0WM及以上风机的吊装对起重机的性能要求相比以前大幅提高，同时受制于长途运输和转场方便性，起重机设计必须最大化的优化整车自重，这就意味着不能只通过增加臂架的规格来实现强度性能的提升；而且，对于 3.0WM风机的大高度、大起重量需求设计的超长臂来说，臂架整体的稳定性提升也极为重要。对此，针对3.0WM及以上风机的安装，要对臂架结构进行整体组合形式的优化，使臂架受力更合理。

基于以上思路，结合风电专用臂架结构的自身特点，发明人提出一种改进的风电专用臂架结构。

如图2所示，为风电专用臂架结构一个实施例的结构示意图，在该实施例中，风电专用臂架结构包括主臂架1、臂头2、超起装置3 和第一连接装置，臂头2与主臂架1连接，超起装置3的一端与主臂架1的远离臂头2的一端连接，超起装置3的另一端与臂头2的远离主臂架1一端的端部之间通过第一连接装置连接，以使风电专用臂架结构的整体为超静定结构。

具体来说，臂头2连接在主臂架1的顶端，超起装置3的一端连接在主臂架1的下部，但不是最底端，超起装置3可以增加臂架结构的稳定性，提高起升性能。

在上述实施例中，风电专用臂架结构设有第一连接装置，并且第一连接装置的一端连接在臂头2的远离主臂架1的一端的端部，即第一连接装置的一端连接在臂头2的最顶端，相比于现有技术中超静定结构加前端悬臂的结构，该实施例通过第一连接装置可以使风得电专用臂架结构的整体形成超静定结构，整体强度更高，臂架结构整体的稳定性更好，起升性能得到大幅提升。

在上述实施例中，超起装置3与臂头2的最顶端之间可以直接通过第一连接装置进行连接；在臂头2或主臂架1上可以设置用于支撑第一连接装置的支撑结构，该支撑结构可以设置在臂头2的最顶端，也可以设置在臂头2靠近主臂架1的一端，还可以设置在主臂架2上，具体可以根据实际情况而定。

优选地，风电专用臂架结构还包括支架5，支架5作为支撑结构连接在第一连接装置与主臂架1或臂头2之间。即，支架5的一端与第一连接装置连接，支架5的另一端与主臂架1或者臂头2连接。

通过设置支架5，除了能够对第一连接装置形成支撑作用之外，还可以增大超起装置的拉力力臂，同时防止第一连接装置与主臂架1 或臂头2发生干涉。支架5的高度可以适当增加，比如支架5的高度可以控制在8m～10m，而现有技术中的支架通常只有3m～5m，适当增加支架5的高度有利于提升超起拉力对臂架结构的起升性能。

支架5与臂头2之间优选地为铰接连接，这样在转场时，如图5 所示，支架5可以趴平在臂架结构上，臂架整体可以通过超起钢丝绳拉拽和油缸顶推，整体翻转到整体上部，以降低整车高度，方便运输，提高作业效率。

对于第一连接装置，其具体的结构形式比较灵活，比如可以为钢丝绳，也可以为钢丝绳与其他连接结构的组合结构等。

在本发明风电专用臂架结构的一个优选实施例中，第一连接装置包括拉板结构6，拉板结构6包括多节拉板，相邻两节拉板之间能够相对彼此转动，这样可以使得拉板结构6在处于非工作状态时方便收缩、折叠起来，方便转场运输。

优选地，支架5的一端连接在臂头2的靠近主臂架1的一端，支架5的另一端与拉板结构6连接，拉板结构6的另一端与臂头2的远离主臂架1一端的端部连接。拉板结构6承受拉力的强度更大，可靠性更高。

进一步地，第一连接装置还包括钢丝绳4，钢丝绳4用于连接支架5与超起装置3以及超起装置3与主臂架1。如图2所示，支架5 与超起装置3之间连接有钢丝绳4，超起装置3与主臂架1的最底端之间也连接有钢丝绳4。

如图3所示，拉板结构6包括两组，如第一拉板组61和第二拉板组62，两组拉板结构6在一端相互靠近并在另一端相对彼此展开，两组拉板结构6的最大展开宽度大于臂头2的截面宽度。这里的最大展开宽度指的是两组拉板结构6的末端之间所张开的宽度。这样，两组拉板结构6之间形成一定的夹角，可以提升超起拉力对臂架结构侧向稳定性的作用，提高臂架结构的侧向强度。其中，两组拉板结构6 之间的夹角大小优选地为50°～90°。

相应地，支架5也可以包括两组，如第一支架组51和第二支架组52，每组支架5与对应的拉板结构6连接，即第一拉板组61与第一支架组51连接，第二拉板组62与第二支架组52连接，以通过第一支架组51对第一拉板组61进行支撑，通过第二支架组52对第二拉板组62进行支撑。

每组支架5包括两个杆件，如第一支架组51包括第一杆件511 和第二杆件512，第二支架组52包括第三杆件521和第四杆件522，两个杆件的一端与拉板结构6连接，两个杆件的另一端分别连接在臂头2的不同位置，两个杆件之间形成一定的夹角，以使两个杆件和臂头2对拉板结构6形成三角形支撑结构。这种支撑结构的稳定性更好。

另外，两组支架5之间也张开一定的角度，以分散超起拉力，形成更加稳定的臂架结构，两组拉板结构6之间的连线与两组支架5之间也可以形成三角形结构，稳定性好。

由于支架5存在向两侧的展开角度，因此两侧的拉板结构6与臂头2的延伸方向不平行，在吊重时容易产生局部挤压扭曲应力，存在安全隐患。为保证拉板结构6承受单纯拉力，风电专用臂架结构还可以包括第二连接装置7，拉板结构6通过第二连接装置7与臂头2和支架5连接，以使拉板结构6能够分别相对于臂头2和支架5沿至少两个方向转动。

拉板结构6与臂头2之间通过第二连接装置连接，拉板结构6与支架5之间也可以通过第二连接装置连接，以使得拉板结构6能够相对于臂头2沿至少两个方向转动，使得拉板结构6相对于支架5也可以沿至少两个方向转动，这样可以消除弯矩影响，保证拉板结构6只承受拉力，使拉板结构6与臂头2或支架5之间连接处的受力更加合理，降低安全隐患。

作为第二连接装置的一种具体实施方式，第二连接装置7包括连接板，连接板的两端各设有一组铰接点，两组铰接点的铰接轴相互垂直。

具体地，如图4所示，第二连接装置7包括第一连接板74和第二连接板75，第一连接板74和第二连接板75相互垂直地交叉连接。第一连接板74的端部设有第二铰接孔72，该第二铰接孔72与末节拉板73上的铰接孔对齐，形成能够使拉板结构6与第一连接板74连接的铰接点，该铰接点内的铰接轴水平设置；第二连接板75的端部设有第一铰接孔71，该第一铰接孔71与臂头连接板76上的铰接孔对齐，形成能够使第二连接板75与臂头2连接的铰接点，该铰接点内的铰接轴竖直设置，这样，拉板结构6就可以相对于臂头2绕第一铰接孔71 内的铰接轴左右摆动，还可以相对于臂头2绕第二铰接孔72内的铰接轴上下摆动，有利于消除弯矩影响，克服由于拉板结构6与臂头2之间具有夹角而造成的应力集中问题，使拉板结构6可以只承受拉力，优化受力情况，降低安全隐患。

如图2和图3所示，臂头2具有折弯，以在主臂架1垂直于地面时防止吊起重物与主臂架1发生干涉，这样主臂架1可以提升至与地面大致垂直的位置，提高重物提升高度。而如图1所示的现有技术中的臂架结构只能使主臂提升至与地面呈85°左右夹角的位置，提升高度有限。

主臂架1和/或臂头2均可以设置为桁架式臂架结构，这种结构的臂架可以在保证足够的结构强度的前提下，尽可能地减轻臂架的整体重量。

如图3所示，臂头2包括四节基本臂架，各相邻基本臂架之间通过连接总成进行连接。与主臂架1连接的第一节基本臂架较短，方便连接；与第一节基本臂架连接的第二节基本臂架较长，以增大臂架的整体长度；与第二节基本臂架连接的第三节基本臂架较短，且与第二节基本臂架之间形成夹角，以使臂头2整体形成折弯结构；与第三节基本臂架连接的第四节基本臂架也比较长，第四节基本臂架的顶部设有用于吊重的滑轮组。

基于上述各个实施例中的风电专用臂架结构，本发明还提出一种起重机，包括上述的风电专用臂架结构。上述各个实施例中风电专用臂架结构所具有积极效果同样适用于起重机，这里不再赘述。

通过对本发明风电专用臂架结构及起重机的多个实施例的说明，可以看到本发明风电专用臂架结构及起重机实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、通过优化臂架结构形式，将臂架部分超静定结构优化为臂架整体超静定结构，兼顾了性能提升和整车轻量化，整体强度更高，臂架整体稳定性更好，起升性能得到大幅提升，使臂架可以满足3.0WM 以上风机的吊装作业要求；

2、通过设置支架，增大超起的拉力力臂，使超起拉力对臂架起升性能的提升更加明显；

3、两个支架组左右展开，两个支架组的展开宽度远大于臂架截面宽度，大大提升了超起拉力对于臂架侧向稳定性的作用，提升了臂架侧向强度；

4、通过设置连接支架与臂头的拉板结构，分担了绝大部分载荷在垂直于臂头方向的分力，使臂头主要承受沿轴线方向的正压力，在不增加臂架结构规格的前提下，大大增加了臂架结构的强度性能。

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)

1.一种风电专用臂架结构，其特征在于，包括主臂架(1)、臂头(2)、超起装置(3)和第一连接装置，所述臂头(2)与所述主臂架(1)连接，所述超起装置(3)的一端与所述主臂架(1)的远离所述臂头(2)的一端连接，所述超起装置(3)的另一端与所述臂头(2)的远离所述主臂架(1)一端的端部之间通过所述第一连接装置连接，以使所述风电专用臂架结构的整体为超静定结构；还包括支架(5)，所述第一连接装置包括拉板结构(6)，所述支架(5)的一端连接在所述臂头(2)的靠近所述主臂架(1)的一端，所述支架(5)的另一端与所述拉板结构(6)连接，所述拉板结构(6)的另一端与所述臂头(2)的远离所述主臂架(1)一端的端部连接；还包括第二连接装置(7)，所述拉板结构(6)通过所述第二连接装置(7)与所述臂头(2)连接，以使所述拉板结构(6)能够相对于所述臂头(2)沿至少两个方向转动。

2.根据权利要求1所述的风电专用臂架结构，其特征在于，所述拉板结构(6)包括多节拉板，相邻两节所述拉板之间能够相对彼此转动。

3.根据权利要求1所述的风电专用臂架结构，其特征在于，所述第一连接装置还包括钢丝绳(4)，所述钢丝绳(4)用于连接所述支架(5)与所述超起装置(3)以及所述超起装置(3)与所述主臂架(1)。

4.根据权利要求1所述的风电专用臂架结构，其特征在于，所述拉板结构(6)包括两组，两组所述拉板结构(6)在一端相互靠近并在另一端相对彼此展开，两组所述拉板结构(6)的最大展开宽度大于所述臂头(2)的截面宽度。

5.根据权利要求1所述的风电专用臂架结构，其特征在于，所述支架(5)包括两组，每组所述支架(5)与对应的所述拉板结构(6)连接，每组所述支架(5)包括两个杆件，两个所述杆件的一端与所述拉板结构(6)连接，两个所述杆件的另一端分别连接在所述臂头(2)的不同位置，以使两个所述杆件和所述臂头(2)对所述拉板结构(6)形成三角形支撑结构。

6.根据权利要求3所述的风电专用臂架结构，其特征在于，所述拉板结构(6)通过所述第二连接装置(7)与所述支架(5)连接，以使所述拉板结构(6)能够相对于所述支架(5)沿至少两个方向转动。

7.根据权利要求1所述的风电专用臂架结构，其特征在于，所述第二连接装置(7)包括连接板，所述连接板的两端各设有一组铰接点，两组所述铰接点的铰接轴相互垂直。

8.根据权利要求1所述的风电专用臂架结构，其特征在于，所述臂头(2)具有折弯，以在所述主臂架(1)垂直于地面时防止吊起重物与所述主臂架(1)发生干涉。

9.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的风电专用臂架结构。

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