CN1073047C - 车辆吊车的伸缩式转臂 - Google Patents

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Abstract

一种伸缩式转臂(22)包括一基础件(8)和至少一个在基础件(8)内可伸缩的伸缩件(1)。一移动机构(28)伸出和缩回每个伸缩件(1)。基础件(8)和每个伸缩件(1)包括一半盒形上方段截面(2)；基础件(8)和伸缩件(1)中至少之一包括一下方段截面(3)，该下方段截面(3)有互连的诸外壳分段(4、5、6和7)。每个外壳分段(4、5、6和7)呈朝外的弯曲形状。

Description

车辆吊车的伸缩式转臂
本发明涉及一种尤其适用于车辆吊车的伸缩式转臂，它包括一可旋转和可回转地安装的基础件，另有几个可缩回和可伸出的伸缩件位于该基础件内。
这样的伸缩式转臂对其正前方的满载负荷进行起吊，转臂的两个主要轴线上承受了弯曲负荷，即，在转臂的上侧出现拉应力，而在下侧则产生压应力。由于侧向力和偏心负荷，也发生水平弯曲和扭转。
这种转臂的设计者主要精力放在对在这种负荷条件下的伸缩件的横截面作最佳构形设计。
当最大应力在各处都是相等、并等于大致的允许应力时，最容易建立这样的横截面。如在薄壁圆管或矩形桁架结构的情况下，当在不同方向上的力是一致时，能满足这些要求。如一横截面当其垂直方向上的负荷比水平方向上的多时，则一最佳的圆截面变成一椭圆截面，一最佳的带角的横截面变成一矩形桁架结构；这两种情况时的横截面的高比宽大。
在尤其用于车辆吊车的伸缩式转臂的情况下，加载情况是已知的，合适的事是将其下方段截面与其上方的构形设计得不同，这是由于前者的稳定性较易遭到损害。
从欧洲专利EP0499208B1揭示的实例可了解到上述这种伸缩式转臂。这种伸缩式转臂的横截面是由一构形为一半盒的上方段截面和一全部构形如一半壳的下方段截面组成，上方段截面焊接于后者的诸自由脚上。尽管这样的全部圆的下方段截面在其负荷施加和稳定性方面的性能很好，但仍没有达到如矩形桁架结构所具备的刚度，它常需加入附件以改善其稳定性，如焊上一些加强筋以防止弯曲或将横截面设计得微厚一些，这样，却在转臂的整个重量方面带来负作用。
从欧洲专利EP0668233A1可了解到用于吊车和起重车的转臂部分，其中，焊接于上方段截面的诸脚的下方段截面的两上方脚被设计为直条。下方段截面的其余部分具有一弯曲的外壳形状。还提出的另一种方案是在下方段截面的另一点采用一直段截面。这些直条部分在它们的诸边缘处产生横截面扭曲。由于这些扭曲，这样一分段的加载特性又接近于矩形桁架结构的加载特性，能够增加刚度。然而，这部分设计的缺点是，尤其由于采用了直条的缘故，负荷施加和稳定性变得更坏，而对于诸弯曲分段来说，这些性能都是尤其的好。另一方面，还需要附加的加强筋或厚的材料规格，这两种情况均要不利地加大转臂的重量。
本发明目的是提供一种能克服上述已有技术的缺点的伸缩式转臂。尤其是要限定一种伸缩式转臂，它兼备了弯曲段截面的优良的负荷施加性能和稳定性与矩形桁架结构的高刚度特性，如此可将其制得尤其轻。
按照本发明可实现上述目的。在本发明中，基础件和伸缩式构件中至少之一包括一下方段截面，该段截面由几个彼此相连且呈向外弯曲形的外壳分段组成。
由于下方段截面采用了这样的构形设计，该转臂就兼备了弯曲外壳件的好的负荷施加性能和稳定性与桁架结构的高刚度特性。由于在诸外壳分段的边缘处产生的扭曲(Kink)，能改善其纵向弯曲情况。由于每个外壳分段是呈向外弯曲形的，故特别改善了负荷施加特性。弯曲的外壳分段的另一优点是：由于这种形状，该横截面的较多材料，尤其是扭曲点，离通过其重心的轴线更远，这样就提高了该截面的刚度和稳定性。
因此，相对于由已有技术诸段组成的横截面，本发明的伸缩式转臂的弯曲强度提高了。
最好是，本发明的伸缩式转臂的上方段截面和下方段截面由它们的连接脚彼此焊在一起。
按照本发明的伸缩式转臂的一最佳实施例，诸弯曲的外壳分段构形为圆弧形。这种大致的弧形具有良好的负荷施加特性。为了制造具有呈不同形状(如罩形)的圆弧曲率的诸外壳分段，这些圆弧形外壳分段的半径可彼此不同；由每个具有相同半径的圆弧形外壳分段构成的对称部分相对于通过纵向中心线的一垂直平面成镜象对称。
按本发明的伸缩式转臂的下方段截面包括至少两个弯曲的外壳分段。待使用的外壳分段的数量一方面取决于该转臂所需的形状，另一方面取决于预计的负荷情况。最好使用三、四或更多个外壳分段。当构形为一罩形时，例如可采用四个弯曲的外壳分段。
按本发明的伸缩式转臂包括对诸伸缩件的移动装置。根据有关的情况，该移动装置可为液压活塞/油缸机构或移动缆索装置(translated cable unit)。
通过后面的具体描述，对本发明的其它使用范围将有更清晰的了解。然而，可以理解的是，尽管具体的描述和实例中也包含了本发明的最佳实施例，然而这些描述和实例也只是用作说明，因为对于熟悉该领域的人员来说，显然能想到在本发明的精神和范围内可作出许多变化和修改。
现在通过结合附图对实施例的说明较详细地介绍本发明。其中的附图为：
图1表示了按照本发明的一伸缩式转臂的一伸缩件的横截面；
图2表示了按照本发明的一伸缩式转臂的横截面，该转臂具有一基础件和五个呈套进状态的伸缩件；
图3是多个伸缩件横截面的组合视图，其中一个按照本发明的截面在其下方段截面有三个弯曲的外壳分段；以及
图4是一具有一如图2所示横截面的伸缩式转臂的吊车。
图1所示的横截面表示了一总的用标号“1”示出的伸缩件。该伸缩件1由一半盒形上方段截面(section part)2和由其脚部连接向下笔直延伸部分的下方段截面3组成。图1表示的主要内容是下方段截面3的按照本发明的构形设计。该下方段截面3是由相对于通过所示的纵轴线的一垂直平面呈对称地设置的四个弯曲的外壳分段(shell segment)4,5,6和7组成。分段4和7或5和6中的每个形状相同，呈镜象对称。在这一实施例中，分段4-7弯曲成一圆弧，其中分段4和7具有一图示的较小的半径R1，而分段5和6具有一图示的较大的半径R2。在外壳分段4,5,6和7的诸结合边缘处，在每个状况中，与圆弧相切的诸假想的切线彼此成一钝角；诸扭曲边(Kink edge)形成在诸分段范围(segment Limit)。
上述这些扭曲边为下方段截面3赋予了只有桁架段截面结构才能达到的稳定性及刚度，这些扭曲边在吊车工作时受到压缩和扭转负荷。
在下方段截面3中没有直的外壳分段(shell segment)。弯曲的分段4,5,6和7的每个都具有这种转臂的弧形段截面的如上所述的优点，这些优点是关于力的施加，抗纵向弯曲(buckling)和在横截面外形(cross-sectional contour)内从该截面的重心轴线向外偏移也对稳定性产生有利的影响。
在上方段截面2与下方段截面3的分段4和7的外边相结合的结合边处，将两段截面彼此相连；这尤其可用焊接方法办到。
按照图1中明显图示的实施例构成的伸缩式转臂可按照激光材料厚度制作。这是由于它的良好的刚度和稳定性，并与已有技术相比，还有在压缩负荷范围内较少发生纵向变曲的优点。至此，实际上并不需要提高稳定性用的措施，如使用焊上去的角撑板和加强筋以防止纵向弯曲。这样，可制出轻量的转臂，是特别有利的。
图4表示了具有按照本发明的正处于缩回状态的一伸缩式转臂22的一吊车20。该伸缩式转臂22的一端安装于一转台24上，而该转台又安装在吊车20的上部结构21上。一提升油缸26将该转臂22升起和放下。该伸缩式转臂22包括一基础件或基础组件8和一个在另一个内可伸缩的五个伸缩件或组件1。一移动机构28将五个伸缩件1伸出和缩回。具体说，该移动机构28可为熟知的液压活塞/油缸装置和/或移动缆索装置。
图2是沿图4所示伸缩式转臂22中的“Ⅱ-Ⅱ”线剖取的横截面图。在该结构中，基础件8和五个伸缩件1与图1所示的实施例的情况相一致。
从图2可明显看出：一个在另一个内可伸缩的诸伸缩件1的紧密的结构使这种转臂的体积变得较紧凑。可旋转和可回转地装在一车辆上的诸伸缩件1和基础件8尤其以相互之间较小的间隔进行伸缩，这是因为可以不用上面提到的有关增强措施，如焊上可防止纵向弯曲的加强筋的原因，并可用薄壁材料制成。如此，就获得又稳定又轻的转臂。
尽管图2所示的基础件8和所有五个伸缩件1具有按如图1所举例说明的本发明的横截面，而本发明并不限于这种方案。例如，只将基础件8的构形采用本发明的横截面构形，或者，只取五个中一个伸缩件1采用本发明的横截面构形，即，至少是基础件8与伸缩件1中之一具有本发明的横截面构形。
图3最后表示的是诸段截面形状与一按本发明的一伸缩件9的横截面形状的结合起来的视图，其中的伸缩件9的横截面具有组成下方段截面的弯曲外壳分段10、11和12。
图中用虚线“14”表示的是作为半个椭圆部的一个纯圆弧形的下方段截面的极端情况。正如已经说过的，尽管这种椭圆在力施加性能方面很好，还是存在有桁架形状在刚度方面的固有缺点。图3中还用点划线“13”表示出矩形桁架结构的情况。正如已经提到的，尽管这种构形的刚度好，但在力施加性能方面是不足的。
图3中的标号“15”表明了一截面形状，它在其下方外侧边处有斜面。尽管这种构形是“桁架结构”与椭圆系统之间的折衷方案，但是，由于存在直的分段(straight segment)的原因，在力施加方面还是发生问题。
图3中用标号“9”表示的本发明的转臂截面将圆弧形的可靠的力施加特性与桁架结构的刚度相结合，此情况表示的实施例包括三个圆弧形的弯曲的外壳分段10,11和12。所有三个圆弧都有所示的“R1”半径。与图1所示的实施例相比，在这个构形的截面的最低点实现了大致上的平面轮廓。至此，与已有技术相比，该方案具有了体现本发明的转臂在力的施加、刚度、防止纵向弯曲和稳定性方面的优点。
对本发明已作了描述，很显然，同一个内容可以许多方式作出变化。这些变化不被看作是对本发明精神和范围的背离。这些对于熟悉该领域技术的人员来说是显而易见的修改将被包含在下面的权利要求范围之内。

Claims (14)

1．一种伸缩式转臂(22)，它包括：
一基础件(8)；
至少一在所述基础件(8)中可伸缩的伸缩件(1)；
一可将每个伸缩件(1)伸出和缩回用的移动机构(28)；以及，其中：
所述基础件(8)和每个伸缩件(1)包括一半盒形上方段截面(2)；
其特征在于，所述基础件(8)和所述伸缩件(1)中至少之一包括一下方段截面(3)，该下方段截面(3)具有至少两个彼此相连的外壳分段(4,5,6和7)，每个外壳分段(4,5,6和7)呈朝外弯曲的形状。
2．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，
多个伸缩件(1)，它们中的一个在另一个中可伸缩，并均可缩进所述基础组件(8)中；以及
所述基础件(8)和所述伸缩件(1)中至少之一包括所述下方段截面(3)。
3．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，只有所述基础件(8)包括有所述下方段截面(3)。
4．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，只有所述伸缩件(1)包括有所述下方段截面(3)。
5．如权利要求2所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，多于一个但非所有所述伸缩件(1)包括有所述下方段截面(3)。
6．如权利要求2所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，所有的所述伸缩件(1)包括有所述下方段截面(3)。
7．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，所述的下方段截面(3)焊接于相应的一个所述上方段截面(2)。
8．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，每个外壳分段(4、5、6和7)呈圆弧形。
9．如权利要求8所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，至少两个所述外壳分段(4、5、6和7)是呈带有不同半径的圆弧形。
10．如权利要求2所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，所述下方段截面(3)有三个外壳分段(10、11和12)。
11．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，所述下方段截面(3)有四个外壳分段(4、5、6和7)。
12．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，所述移动机构(28)包括液压活塞/油缸装置。
13．如权利要求1所述的伸缩式转臂(22)，其特征在于，所述移动机构(28)包括移动缆索装置。
14．一种吊车(20)，它包括：
一上部结构(21)；
一回转台(24)，它可旋转地安装于所述上部结构(21)；
一伸缩式转臂(22)，它有一枢轴转动地安装于所述回转台(24)的端部；
一提升油缸(26)，用来相对于所述上部结构(21)提升和下降所述伸缩式转臂(22)；以及，其中：
所述伸缩式转臂(22)包括：一基础件(8)；
至少一个在所述基础件(8)中可伸缩的伸缩件(1)；
一伸出和缩回每个伸缩件(1)的移动机构(28)；以及，其中的所述基础件(8)和每个伸缩件(1)包括一半盒形上方段截面(2)，
其特征在于，所述基础件(8)和所述伸缩件(1)中至少之一包括一下方段截面(3)，该段截面(3)有至少两个互连的外壳分段(4、5、6和7)，每个外壳分段(4、5、6和7)呈朝外的弯曲形状。
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