CN109210363A - 承力结构、机械部件和施工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及承力技术领域，公开一种承力结构、机械部件和施工设备。承力结构包括：具有第一表面的基础件；具有相对布置的第二表面和第三表面的承力部，承力部通过第二表面连接于第一表面形成的面面连接而连接在基础件上；第三表面的至少一部分上形成有多个间隔布置的朝向第一表面延伸的凹陷腔。相对现有焊缝而言，面面连接面积能够显著增加，承载力更大，在承受同样载荷条件下，本发明承力结构中的最大应力峰值更低，出现风险的可能性更小，承力结构更安全；同时，凹陷腔的布置可以使得承载力扩散分布到各个凹陷腔的腔壁上，从而更易于承受负载力，提升承力结构的安全性，除此之外，还可以降低承力部的重量，降低成本。

Description

承力结构、机械部件和施工设备

技术领域

本发明涉及承力技术领域，具体地，涉及一种承力结构，一种机械部件和一种施工设备。

背景技术

在关键零部件的设计中，通常采用贴焊凸台的方式形成承力结构，也就是，将承力凸台贴焊在基础件上，此时的承力凸台将承受载荷。由于贴焊凸台的成本较低，使用场合较广，因此，贴焊凸台的方式应用很广。

但是，由于焊缝多为贴角焊缝，因此焊缝承力面积小，且焊缝承担所有的力和力矩，往往由于焊缝有效承载面积较小造成承载应力过大。对于磨损件的焊缝，外漏的焊缝会被一层一层磨损掉，逐渐减薄的焊缝的承载性能将会降低，从而造成焊缝承载的疲劳性能很差。另外，焊缝在长时间使用过后，焊缝或多或少会产生细微裂纹，这些裂纹逐渐扩大后会显著降低承载性能，比如由于贴焊的承载面积不足，导致焊缝长久使用后出现大量开裂。焊缝一旦开裂，在力的作用下，承力结构将很快失效。

为此，为了克服上述缺陷，提升焊缝性能，贴焊时往往采用较昂贵的设备和焊条以及焊接工艺，从而导致贴焊的成本通常很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种承力结构，该承力结构相对于现有技术的贴焊焊缝而言，能够将承载力扩散分布，增加有效承力面积，降低截面承载应力，提高抗疲劳能力。

为了实现上述目的，本发明提供一种承力结构，该承力结构包括：基础件，所述基础件具有第一表面；承力部，所述承力部具有相对布置的第二表面和第三表面，所述承力部通过所述第二表面连接于所述第一表面形成的面面连接而连接在所述基础件上；其中，所述第三表面的至少一部分上形成有多个间隔布置的朝向所述第一表面延伸的凹陷腔。

通过上述技术方案，由于承力部的第二表面和基础件的第一表面之间形成面面连接(当然，这可以通过多种方式来实现，将在下文中详细说明)，这样，相对于现有技术的焊缝而言，面面连接面积能够显著增加，承载力更大，在承受同样载荷条件下，比如不管是承受拉应力、压应力、弯矩、扭矩或者其他任何形式的受力状态，本发明承力结构中的最大应力峰值更低，出现风险的可能性更小，承力结构更安全；同时，由于第三表面上的多个朝向第一表面延伸的凹陷腔的布置，可以使得承载力扩散分布到各个凹陷腔的腔壁上，从而更易于承受负载力，提升承力结构的安全性，除此之外，还可以降低承力部的重量，降低成本。

进一步地，多个所述凹陷腔相互靠近并邻接布置。

进一步地，至少一部分所述凹陷腔贯穿所述承力部延伸到所述第一表面。

更进一步地，多个所述凹陷腔的分布使得靠近所述承力部的承力侧的面面连接面积大于远离所述承力部的承力侧的面面连接面积。

进一步地，多个所述凹陷腔形成在所述第三表面的内部区域内，使得所述承力部的位于所述第二表面和第三表面之间的外周面上并未形成缺口。

更进一步地，所述第三表面的靠近承力侧和该承力侧的两侧的边缘上形成的多个沿着该边缘间隔布置的所述凹陷腔为三角形。

进一步地，多个所述凹陷腔为三角形、边数大于三的多边形、圆形、椭圆形中的至少一种。

另外，所述基础件上一体形成有所述承力部。

进一步地，所述承力部为设置在所述第一表面上的3D打印件。

另外，本发明提供一种机械部件，所述机械部件设置有以上任意所述的承力结构。此时，该机械部件可以作为独立的部件制造、销售和使用，比如，在使用时，直接将该机械部件的基础件固定设置在安装对象上即可。

最后，本发明还提供一种施工设备，所述施工设备设置有以上任意所述的承力结构，或者，所述施工设备设置有以上所述的机械部件。如上所述的，通过该承力结构，该施工设备的可靠性和安全性能得到显著提升。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的具体实施方式提供的一种承力结构的示意图；

图2是图1中的A-A剖视图。

附图标记说明

1-第一表面，2-基础件，3-承力部，4-凹陷腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参考图1和图2所示的一种实施例的结构，本发明提供的承力结构包括基础件2和承力部3，其中，基础件2具有第一表面1，该第一表面1可以为平直延伸的面，也可以为其他任何适当的曲面；承力部3具有相对布置的第二表面和第三表面，比如，第二表面和第三表面上下间隔布置，此时，第二表面和第三表面可以相互平行，或者，第三表面相对于第二表面倾斜布置，或者，倾斜布置的第三表面的一端可以连接于第二表面，承力部3通过第二表面连接于第一表面1形成的面面连接而连接在基础件2上；其中，第三表面的至少一部分上形成有多个间隔布置的朝向第一表面延伸的凹陷腔4。

在该承力结构中，由于承力部3的第二表面和基础件2的第一表面1之间形成面面连接(当然，这可以通过多种方式来实现，将在下文中详细说明)，这样，相对于现有技术的焊缝而言，面面连接面积能够显著增加，承载力更大，在承受同样载荷条件下，比如不管是承受拉应力、压应力、弯矩、扭矩或者其他任何形式的受力状态，本发明承力结构中的最大应力峰值更低，出现风险的可能性更小，承力结构更安全；同时，由于第三表面上的多个朝向第一表面延伸的凹陷腔4的布置，可以使得承载力扩散分布到各个凹陷腔4的腔壁上，从而更易于承受负载力，即便是面面连接的一些区域失效，面面连接的其他区域也可以单独起到连接支撑作用，提升承力结构的安全性，避免了现有技术中一旦焊缝开裂，承力结构在力作用下很快失效的缺陷，除此之外，还可以降低承力部的重量，降低成本。

当然，应当理解，多个凹陷腔4在第三表面上可以根据需求适当地布置，以使得凹陷腔之间的壁具有所需的适当厚度。比如，多个凹陷腔4相互之间的距离可以适当地较远，使得多个凹陷腔4之间的壁的厚度较厚；或者，多个所述凹陷腔4相互靠近并邻接布置，使得多个凹陷腔4之间的壁的厚度相对较薄，以能够更好地传递扩散承载力，比如第三表面上的多个凹陷腔4成蜂窝状布置，或者如图1中所示的结构那样，凹陷腔4之间具有较薄的壁。不论凹陷腔4之间的壁的厚度如何，技术人员都可以根据所需适当地选择。

第三表面可以部分形成有多个凹陷腔4，或者，第三表面上可以全部形成有多个凹陷腔4，比如，多个凹陷腔4可以均匀分布在整个第三表面上。

进一步地，至少一部分凹陷腔4贯穿承力部3延伸到第一表面1，优选地，全部凹陷腔4贯穿承力部3，这样，承力部3就相当于一镂空结构，此时，该镂空结构的外围侧壁和相互连接的内部骨架(该骨架即为多个凹陷腔4之间的侧壁)全部与第一表面1面面连接，并能够将承受的载荷力扩散分布，当然，内部骨架是连接于外围侧壁的。

更进一步地，承力结构在实际承受载荷时，沿着外部压力或者拉力承载下，沿着力线方向会出现一定程度的衰减，因此，如图1所示的，多个凹陷腔4的分布使得靠近承力部3的承力侧(如图2中所示的承受力F的一侧)的面面连接面积大于远离承力部3的承力侧的面面连接面积。比如，靠近承力侧的凹陷腔4的数量少于其他位置处的凹陷腔4的数量，或者，靠近承力侧的凹陷腔4的截面尺寸小于其他位置处的凹陷腔4的截面尺寸。

另外，凹陷腔4可以形成在第三表面的边缘处，使得承力部3的边缘形成缺口。或者，可选择地，如图1所示的，为了提升承力部3的整体性能，以使得载荷力能够顺着承力部3传递，优选地，多个凹陷腔4形成在第三表面的内部区域内，即第三表面的四周边缘围成的区域内，使得承力部3的位于第二表面和第三表面之间的外周面上并未形成缺口，也就是，该外周面连续延伸形成完整的封闭壁，这样，由于承力部3的四周边缘连续完整延伸，能够确保承力部3更好地承受载荷。

进一步地，如图1所示的，第三表面的靠近承力侧和承力侧的两侧的边缘上形成的多个沿着该边缘间隔布置的凹陷腔4为三角形，此时，由于三角形的稳固性，在承受载荷时，承力部3边缘的承受强度得到有效提升。

当然，凹陷腔4的形状可以根据实际需求来选择，比如，多个凹陷腔4为三角形、边数大于三的多边形(比如如图1所示的菱形)、圆形、椭圆形中的至少一种。比如，承力部3的承力侧的边缘和承力侧两侧的边缘上形成的多个沿着边缘间隔布置的凹陷腔4为三角形的情形下，剩余位置处的凹陷腔4相互之间形成蜂窝状结构。

此外，为了实现100％的截面承力，降低截面承载应力，优选地，如图2中剖面线所示的，基础件2上一体形成有承力部3，此时，第二表面将作为第一表面的至少一部分。

当然，基础件2上一体形成有承力部3可以机加工形成，或者，承力部3为设置在第一表面1上的3D打印件，比如，在第一表面1上直接3D打印形成具有镂空结构的承力部3。

应当理解，对于一些无法通过机加工来实现的大型结构，可以通过3D打印的方式来实现。

此外，承力部3可以粘结或者熔接在基础件2上。

当然，该承力结构可以通过以下适当成型方法来形成。该承力结构成型方法包括：将承力部3通过承力部的第二表面连接于基础件2的第一表面1形成的面面连接而连接在基础件2上；在承力部3的与第二表面相对布置的第三表面的至少一部分上形成多个间隔布置的朝向第二表面延伸的凹陷腔4。

为了实现100％的截面承力，降低截面承载应力，优选地，如图2中剖面线所示的，基础件2上一体形成有承力部3，此时，第二表面将作为第一表面的至少一部分。

当然，基础件2上一体形成有承力部3可以机加工形成，或者，承力部3可以3D打印在第一表面1上。比如，在第一表面1上直接3D打印形成具有镂空结构的承力部3。

应当理解，对于一些无法通过机加工来实现的大型结构，可以通过3D打印的方式来实现。

此外，本发明还提供一种机械部件，所述机械部件设置有以上任意所述的承力结构。此时，该机械部件可以作为独立的部件制造、销售和使用，比如，在使用时，直接将该机械部件的基础件固定设置在安装对象比如下文所述的施工设备上即可。

最后，本发明提供一种施工设备，比如工程车辆，工程载重塔，或者旋挖钻机等。所述施工设备设置有以上任意所述的承力结构，后者，施工设备设置有以上所述的机械部件。如上所述的，通过该承力结构，该工程机械的可靠性和安全性能得到显著提升。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种承力结构，其特征在于，包括：

基础件(2)，所述基础件(2)具有第一表面(1)；

承力部(3)，所述承力部(3)具有相对布置的第二表面和第三表面，所述承力部(3)通过所述第二表面连接于所述第一表面(1)形成的面面连接而连接在所述基础件(2)上；

其中，

所述第三表面的至少一部分上形成有多个间隔布置的朝向所述第一表面延伸的凹陷腔(4)。

2.根据权利要求1所述的承力结构，其特征在于，多个所述凹陷腔(4)相互靠近并邻接布置。

3.根据权利要求1所述的承力结构，其特征在于，至少一部分所述凹陷腔(4)贯穿所述承力部(3)延伸到所述第一表面(1)。

4.根据权利要求3所述的承力结构，其特征在于，多个所述凹陷腔(4)的分布使得靠近所述承力部(3)的承力侧的面面连接面积大于远离所述承力部(3)的承力侧的面面连接面积。

5.根据权利要求1所述的承力结构，其特征在于，多个所述凹陷腔(4)形成在所述第三表面的内部区域内，所述承力部(3)的位于所述第二表面和第三表面之间的外周面上并未形成缺口。

6.根据权利要求5所述的承力结构，其特征在于，所述第三表面的靠近承力侧和该承力侧的两侧的边缘上形成的多个沿着该边缘间隔布置的所述凹陷腔(4)为三角形。

7.根据权利要求1所述的承力结构，其特征在于，多个所述凹陷腔(4)为三角形、边数大于三的多边形、圆形、椭圆形中的至少一种。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的承力结构，其特征在于，所述基础件(2)上一体形成有所述承力部(3)。

9.根据权利要求8所述的承力结构，其特征在于，所述承力部(3)为设置在所述第一表面(1)上的3D打印件。

10.一种机械部件，其特征在于，所述机械部件设置有根据权利要求1-9中任意一项所述的承力结构。

11.一种施工设备，其特征在于，所述施工设备设置有根据权利要求1-9中任意一项所述的承力结构，或者，所述施工设备设置有根据权利要求10所述的机械部件。