CN108313895A - 一种加强型组合式臂架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加强型组合式臂架，每个单臂节包括四根轴向平行的主弦杆和连接在主弦杆间的多根斜拉腹杆，每根主弦杆的两端均设置有连接板，使多个单臂节能通过连接板依次连接在一起，单臂节的截面宽度尺寸不小于截面高度尺寸，位于单臂节截面宽度方向上相邻的两根主弦杆的同一朝外的侧面上设置铰点耳板；两两单臂节设置连接铰点耳板的侧面相对时，能通过连接件将铰点耳板相叠连接组装形成至少两层的加强型臂架，该加强型臂架的截面宽度尺寸和截面高度尺寸均不小于单臂节的截面宽度尺寸和截面高度尺寸。本发明的加强型组合式臂架结构形式简单，克服了运输尺寸及运输重量的瓶颈，承载能力成倍提升。

Description

一种加强型组合式臂架

技术领域

本发明涉及一种起重设备上的臂架，属于起重设备技术领域。

背景技术

为满足国内石油、石化、核电、海洋工程、风电、钢铁等大型工程项目中对超大设备的吊装需求，起重机越来越向超大型发展，起升高度更高，工作幅度更大，起重能力更强。超大型起重设备是一种新形式的起重机，具有起重量和起重力矩大、接地比压小的优势，常被用在起重量较大的场合。随着国际能源和化工领域的快速发展，超大件施工越来越多。

臂架系统作为起重设备的关键承载结构件，其结构形式及自身的承载能力对起重设备的使用便利性及承载能力有着重要的影响。如图1a、图1b所示，起重设备的通用臂架结构形式一般采用由四根主弦杆1－1和若干腹杆1－2拼焊而成的桁架式结构。从受力方面讲，臂架属于双向压弯构件，即起重设备吊载工作时，臂架在变幅平面和回转平面内都承受轴向力和弯矩的作用，因此从臂架截面分析，需要足够的截面积，以保证臂架截面强度，从而抵抗轴向力的作用，需要足够的截面宽度B和高度H以保证两个平面内的惯性矩，从而抵抗弯矩的作用。为了提高臂架的承载能力，需要增大主弦杆的规格和臂架的截面尺寸，而道路运输的高度宽度限制又严重制约着其截面的增大，因此既要保证臂架足够的承载能力，又要满足运输尺寸要求，如何解决这对矛盾成为起重设备向超大型发展的一个关键问题。

随着大型起重设备的不断发展，现有臂架的结构形式已不能满足其对承载能力的要求，出现了复合式主弦杆，即由两根(如图2a、图2b)、三根(l图2c)、四根(图2d)或更多的组合方式代替原有的一根主弦杆，各主弦杆之间通过腹杆、腹板或直接焊接连接。

目前现有技术的缺点主要可以概括为以下几点：

1.臂架系统的截面尺寸及材料规格受运输尺寸及运输重量限制不可能无限的增大；提高材质增加成本，对材料自身要求较高，且提高材质对臂架系统承载能力提升有限；

2.复合式主弦杆臂架系统，臂节自身结构形式复杂，对工装及拼点要求较高；

3.复合式主弦杆臂架系统，各主弦杆之间靠焊接形式连接，对焊缝要求较高，且焊缝缺陷检查难度较复杂，存在一定的安全隐患；

4.复合式主弦杆臂架系统，各主弦杆之间为一整体，受运输重量的限制，主弦杆的数量不可能无限制的增加，因而臂架系统自身的承载能力也提升的有限；

5.臂架系统自身的重量会影响起重设备的起重性能，复合式主弦杆臂架系统，各主弦杆、腹杆之间为一焊接整体，其自身的重量无法根据实际吊装需求及吊装条件进行调节，自身的重量无法与整机性能达到良好的匹配，甚至会使整机的性能下降；

6.复合式主弦杆臂架系统，各主弦杆、腹杆之间为一焊接整体，其自身的承载能力无法根据实际吊装需求及吊装条件进行调节，自身的承载能力无法与实际吊装重量达到良好的匹配，会出现富余量较大的浪费情况；

7.复合式主弦杆臂架系统，各主弦杆、腹杆之间为一焊接整体，其自身的承载能力无法根据实际吊装需求及吊装条件进行调节，自身的承载能力无法与起重设备整体性能要求达到良好的匹配，会出现臂架系统承载能力余量较大的浪费情况；

8.复合式主弦杆臂架系统，各主弦杆、腹杆之间为一焊接整体，一旦起重设备要进行性能提升改进，臂架系统改进较困难，甚至无法改进，使臂架系统与整机性能不相匹配，影响整机系统的性能提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种加强型组合式臂架，克服了运输尺寸及运输重量的瓶颈，提升了臂架承载能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种加强型组合式臂架，每个单臂节包括四根轴向平行的主弦杆和连接在主弦杆间的多根斜拉腹杆，每根主弦杆的两端均设置有连接板，使多个单臂节能通过连接板依次连接在一起，单臂节的截面宽度尺寸B1不小于截面高度尺寸H1，其特征是，位于单臂节截面宽度B1方向上相邻的两根主弦杆的同一朝外的侧面上设置铰点耳板；两两单臂节设置连接铰点耳板的侧面相对时，能通过连接件将铰点耳板相叠连接组装形成至少两层的加强型臂架，该加强型臂架的截面宽度尺寸和截面高度尺寸均不小于单臂节的截面宽度尺寸B1和截面高度尺寸H1。

单臂节的截面宽度尺寸B1大于截面高度尺寸H1。

将所述加强型臂架的宽度和高度方向尺寸进行互换，形成新的截面宽度尺寸B2和截面高度尺寸H2，且B2>B1、H2＝B1>H1。

每个单臂节中的四根主弦杆上均设置铰点耳板；多个单臂节通过铰点耳板连接组装形成多层的加强型臂架。

每个单臂节中仅两根主弦杆上设置铰点耳板；两两单臂节通过铰点耳板连接组装形成两层的加强型臂架。

所述主弦杆采用圆管、矩形管或方管。

本发明所达到的有益效果：

1.加强型组合式臂架使得臂架系统的运输尺寸及运输重量不再成为束缚臂架系统自身重量、自身承载能力的因素，使得臂架系统的自身承载能力成倍提升；

2.加强型组合式臂架的单臂节结构形式简单，大大降低了工装及生产难度；

3.加强型组合式臂架其自身的承载能力可以根据实际吊装需求及吊装条件进行调节，自身的承载能力可以与实际吊装重量达到良好的匹配，使得臂架系统承载能力的利用率得到提高；

4.组合式超强臂其自身的承载能力可以根据实际吊装需求及吊装条件进行调节，自身的承载能力可以与其中设备的整体性能达到良好的匹配，使得整机性能及臂节系统自身的性能得到良好的利用；

5.组合式臂架系统中单根主弦杆的规格比原有一根主弦杆的规格减小，其下料加工难度大大降低，也使得主弦杆自身的性能利用率得到提高；

6.加强型组合式臂架的单臂节采用一种臂节，臂节的利用率较高，也减少了用户的使用及管理成本。

7.加强型组合臂架的方案使得臂架变幅面和回转面的承载能力都得到提升。

附图说明

图1a起重设备臂架常见结构形式；

图1b图1a的剖面图；

图2a、图2b、图2c、图2d分别为四种复合式主弦杆臂架结构剖面图；

图3a、图3b、图3c分别为本申请的单臂节结构主视图、右视图和立体示意图；

图4 基本型臂架组装效果示意图；

图5a 加强型臂架主视图；

图5b 图5a的俯视图；

图5c 图5a的右视图；

图5d 加强型臂架组合效果立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明是一种加强型组合式臂架，打破以往臂架系统的设计思维，将焊接式整体臂架变为装配式组合臂架，使得臂架系统不再受运输尺寸、运输重量等限制。并可以根据实际的吊装需求及吊装条件组合出通用型臂架及加强型臂架。通用型臂架和加强型臂架所使用的臂节均为相同的臂节，臂节利用率高。

图3a、图3b、图3c为本发明的单臂节结构示意图，每个单臂节100包括四根轴向平行的主弦杆1和连接在主弦杆1间的多根斜拉腹杆2，每根主弦杆1的两端均设置有连接板4，使多个单臂节可以通过连接板连接在一起，其连接与传统臂节无异，主弦杆和腹杆间可以是焊接式也可以装配式，保证单个臂节的重量及尺寸符合运输要求。由臂架受力性质决定臂架的截面宽度B1尺寸大于截面高度尺寸H1。位于截面宽度B1方向上相邻的两根主弦杆1的同一朝外的侧面上设置铰点耳板3。

有若干节单臂节100通过主弦杆1两端的连接板4依次连接，可以形成基本型臂架，基本型臂架组装效果如图4所示。加强型臂架组装效果如图5a、图5b、图5c和图5d所示，将两个基本型臂架设置连接铰点耳板3的侧面相对，将铰点耳板3相叠通过销轴5连接组装成上下两层后而成。加强型臂架组装时，也可以先将两两单臂节100设置连接铰点耳板3的侧面相对，将铰点耳板3相叠通过销轴连接组装成上下两层的多组臂架后，再将多组两层的臂架通过两端的连接板4依次连接同样可以形成加强型臂架。最后形成的加强型臂架的截面宽度B2，截面高度尺寸H2。

为了保证加强型臂架的高度和宽度尺寸均增加，具体使用时将基本型臂架臂节的截面宽度和高度转换方向组装，使得B2>B1、H2＝B1>H1。

为提高臂架系统的承载能力，发明了加强型组合式臂架系统，通过将原臂架宽度和高度方向尺寸转换、上下两节单臂架组合而成，使得臂架系统的截面得到增大，臂架的承载能力得到提升，同时运输时将上、下两节臂架分开单独运输，解决了臂架系统中受运输尺寸和运输重量的难题。

具体原理如下：

加强型臂架主弦杆1数量增加，主弦杆1承力面积增大是显而易见的事情，在此不再证明，仅证明臂架截面惯性矩的变化。

传统臂架回转面和变幅面的惯性矩分别为：

本发明的加强型组合臂架回转面和变幅面的惯性矩分别为：

I_x2＝8I_dg+2A²A_dg+2B²A_dg

I_y2＝8I_dg+2H²A_dg

其中：B为单臂架截面宽度尺寸，H为单臂架截面高度尺寸，因此

I_x2＝8I_dg+2A²A_dg+2H₁ ²A_dg

I_y2＝8I_dg+2H₂ ²A_dg

式中，A_dg——单根主弦杆面积，D、d分别为圆管型的主弦杆外直径、内直径；

I_dg——单根主弦杆的惯性矩，

A——双臂架中心距。

由此可知：

I_y2＞I_y1。

本方案的加强型臂架，无论是变幅平面还是回转平面的惯性矩都得到大幅度的提升，因此承载能力也会得到大幅度的提升。

本发明中臂架系统主弦杆采用圆管型式，同样可以采用方管、矩形管或其它异型管来达到本发明目的；而且本发明中加强型组合式臂架只装配有两层臂架，同样为了增强臂架自身的承载能力可以采用更多层臂架的组合形式；组合式臂架间的连接不局限于销轴连接，可以是螺栓连接等达到本发明目的的其他连接形式；本方案中为了使得臂架变幅面和回转面的承载能力都得到提升，组装式臂架时选择原臂架宽度和高度方向尺寸转换，亦可以不转换，也可以使得臂架承载能力得到提升。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种加强型组合式臂架，每个单臂节包括四根轴向平行的主弦杆和连接在主弦杆间的多根斜拉腹杆，每根主弦杆的两端均设置有连接板，使多个单臂节能通过连接板依次连接在一起，单臂节的截面宽度尺寸B1不小于截面高度尺寸H1，其特征是，位于单臂节截面宽度B1方向上相邻的两根主弦杆的同一朝外的侧面上设置铰点耳板；两两单臂节设置连接铰点耳板的侧面相对时，能通过连接件将铰点耳板相叠连接组装形成至少两层的加强型臂架，该加强型臂架的截面宽度尺寸和截面高度尺寸均不小于单臂节的截面宽度尺寸B1和截面高度尺寸H1。

2.根据权利要求1所述的一种加强型组合式臂架，其特征是，单臂节的截面宽度尺寸B1大于截面高度尺寸H1。

3.根据权利要求1或2所述的一种加强型组合式臂架，其特征是，将所述加强型臂架的宽度和高度方向尺寸进行互换，形成新的截面宽度尺寸B2和截面高度尺寸H2，且B2>B1、H2=B1>H1。

4.根据权利要求1所述的一种加强型组合式臂架，其特征是，每个单臂节中的四根主弦杆上均设置铰点耳板；多个单臂节通过铰点耳板连接组装形成多层的加强型臂架。

5.根据权利要求1所述的一种加强型组合式臂架，其特征是，每个单臂节中仅两根主弦杆上设置铰点耳板；两两单臂节通过铰点耳板连接组装形成两层的加强型臂架。

6.根据权利要求1所述的一种加强型组合式臂架，其特征是，所述主弦杆采用圆管、矩形管或方管。