CN1319846C - 轮式起重机的伸缩臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮式起重机的伸缩臂，包括结合在一起的上轮廓部件和下轮廓部件。下轮廓部件包括几个壳体部件，每个都具有向外弯曲的形状，上轮廓部件包括几个向外弯曲的壳体部件，它们之间相互以钝角邻接。

Description

轮式起重机的伸缩臂

背景技术

用于起重机的伸缩臂，当使用时必须能够伸长，当用于其他目的，如迁移时必须能够收缩。这样的悬臂通常用于轮式起重机上。这类悬臂的各节，典型地呈管状，以至于当收缩或者向外拉伸悬臂到需要的长度时，连续的每一节悬臂都能够相互嵌套。

在其前端加载后，该伸缩臂就可以执行起重操作。结果是，悬臂在两个主轴上会受到弯曲力的作用。沿着其纵向轴观察悬臂的横截面，当向其加载时，每一节悬臂部件在悬臂的上部受到拉应力，而在其底部会受到压应力。由于侧向力和偏心荷载，在水平方向上还会发生弯曲和扭转。

悬臂的设计者们主要对悬臂部件横截面的最优结构感兴趣。当各个方向上的最大应力都相同并且接近其极限应力值时，这样的横截面对设计来说是最简单的。这些要求只有当所有方向的应力都相同时才可以得到满足，例如在薄壁圆管或者直角桁架结构的情况下。如果横截面在垂直方向上受到的载荷比在水平方向上的大，原本合适的圆形横截面将变成椭圆形，原本合适的角状横截面将变成矩形桁架结构，在这两种情况下，由于不平衡力的作用，横截面的高度将比其宽度大。

如上所述的伸缩臂已在EP049920881中公开。伸缩臂的横截面包括一个上轮廓部件和一个下轮廓部件，上轮廓部件具有半个箱形构造，下轮廓部件为半圆形壳体，并和上轮廓的自由端焊接在一起。虽然这样一个圆形的下轮廓部件具有很好的承载能力和稳定性，但在刚性方面并不能和矩形桁架结构相比。这就经常需要安装附加的部件，比如说焊接加强杆，用来提高抗弯能力，或者用厚一点的材料构造悬臂，但这会增加悬臂的总重量。

起重机成轮式起重机的悬臂的外形从EP0668238A1中可知，其中下轮廓部件的两个顶端部分和上轮廓部件的底端部件相焊接，从而形成直条板。下轮廓部件的其余部分为曲线壳体外形。在该文件中还提到，作为另一种选择，在下轮廓部件的另一点上使用直条板部分。这些直条板部分使得所述轮廓在其边缘处产生横截面扭曲。由于这些扭曲，这样一个轮廓的承载性能再一次接近矩形桁架结构的性能，即，刚性可以得到提高。然而，在这样一个外轮廓设计中的缺陷是，由于使用直条板，使得对于曲线轮廓来说原本具有优势的承载能力和稳定性变得恶化。于是，不得不又使用附加的加强杆或者是更厚的材料，这样的缺点是大大增加了悬臂的整体重量。

德国实用新型9402692描述了一个悬臂的轮廓，包括一个半个箱形的上部和一个与其相连的圆形的下部，其中下部至少具有一个平面的或扁平的壁部。这种形状可提供足够的抗弯曲能力，以及抗弯曲的足够加载。据此，将一个平面板状部分(壁部分)插入下轮廓的横截面。这种构造的缺陷是，该轮廓上受到弯曲力的平板部分或者壁部分，正好是抗弯曲力最薄弱的环节。该平面部件更大的缺陷是，相邻悬臂部分之间的重叠区是受力点，平面条或平板部分吸收剪力的能力比曲线壳体差。因此，不得不对其进行加强，例如用加强杆来抗弯曲。

DE4344795A1描述了一种悬臂横截面，其下轮廓部件包括九个平板，相邻板之间以钝角相互连接。这些平板形成了下轮廓部件的平板部分。由于其都是由平板部分构成，因此在抗弯曲能力上有缺陷。

而且，DE20004016U1描述了一个伸缩臂，其中耦合部分和/或至少伸缩长度上包括轮廓，其都具有底部圆形部件和上部半箱形部件，它们的相对面焊接在一起。上轮廓部件为没有长底边的等腰梯形，因此上下轮廓部件的腿相互连接，在轮廓内侧形成一个小于180°的角。下轮廓部件由相应地增加了厚度的材料制成。这样，达到了很好地抗弯曲的目的。为了这个目的，重的下轮廓部件不得不向上大大超出横截面保持惯性运动的轴，或者悬臂的中心区。增加中心区材料数量对悬臂不利，因为这样就增加了悬臂的重量。

最后，DE19624312C2公开了一种轮式起重机的伸缩臂，其中上轮廓部件是半箱形，下轮廓部件包括几个相邻的壳体部分，每个壳体部分具有圆弧形的向外弯曲形状。这样，可以将曲线轮廓较好的承载性能和稳定性能与直角桁架结构较好的刚性性能结合起来，以至于这样一个伸缩臂重量变得很轻。

尽管已知的悬臂对上下轮廓部件的外形进行了改进，但是当承受极限载荷，比如说，在伸缩臂的俯仰操作过程中，在拉索式或预拉伸系统中，或者在近似于垂直方向定位悬臂时，都没有一个最好的解决方法。在这种情形下，上轮廓部分的张力将达到最小的程度，但是非常小的载荷也会使悬臂主轴方向上受到巨大的力，引起很大的侧向力。在工作位置上所引起的侧向力会变得非常大，以致悬臂会处于弯曲的危险中。

发明概述

本发明提供了一种没有上述缺陷的伸缩臂。特别是，本发明提供了一种伸缩臂，其具有更高的抗弯阻力，因此适合搬运重的荷载，比如在悬臂的俯仰操作中、在牵索系统中或者当在接近垂直方向定位搬运着大量荷载的悬臂的过程中。

本发明之所以具有这些优点，是因为悬臂的上轮廓部件由几个具有向外弯曲形状的壳体部件组成，并且相邻部件彼此以钝角相邻接。这样，单个向外弯曲部件之间的接头起到了抗弯曲的理想加强杆的作用。在预拉紧和/或拉索式悬臂系统中，对于悬臂俯仰操作具有很大的优点，并且当在接近垂直方向用悬臂搬运大量荷载时，根据本发明，悬臂中的上下轮廓部件受到压力荷载。不同于现有技术伸缩臂的是，壳体上轮廓部件的横截面在受压状态是支持的，并且根据本发明，伸缩臂轮廓的刚度也得到提高，同时还极大地降低了悬臂的整体重量。而且，根据本发明，上轮廓部件的形状提供了相当大的能力，能够吸收从一个悬臂部件的上壳体传送到伸缩臂更大的悬臂部件上的压力。

和传统的悬臂轮廓相比，本发明的结构可以承受更大的荷载。这些优点缘于更好的材料稳定性，而不是增加所使用材料的数量、厚度和重量。结果是，不需要相应地增加悬臂的重量，就能得到更加稳定的悬臂。

本发明伸缩臂的上轮廓部件包括至少两个弯曲的壳体部件。实际使用的壳体部件数量，可以根据所需要的悬臂形状和可能运送的荷载种类进行改变。最好是，使用三个、四个或者更多的壳体部件。例如，当构造一个“罩”的外形时，上轮廓部件中有四个壳体部件。

根据本发明的最佳特征，上下轮廓部件的末端部件包括形成为直腿部件的端部，以至于上下轮廓部件的末端直腿部件可以焊接到一起。结果是，根据载荷的种类，将最合适的力从上轮廓部件传送到下轮廓部件上或反之亦然。下轮廓部件和上轮廓部件之间的焊接点最好保持在悬臂横截面的中心区。根据本发明，这样布置有利于简化结构。由于曲线壳体部件在上轮廓部件以钝角相互邻接，因此具有很高的抗弯能力，上轮廓部件可以向下延伸到在现有技术悬臂中的下轮廓部件占据的区域，同时还不会对悬臂的承载能力产生负面影响。结果是，在上轮廓部件和下轮廓部件之间的悬臂横截面的中心区面积内，可以很方便地进行焊接接合。

根据本发明，多处接头位于上下轮廓部件的壳体部件之间，因此横截面的形状可以大大减少由于扭转而产生的伸缩部件相对彼此的旋转。

根据本发明的另一个优选实施例，上轮廓部件的向外弯曲壳体部分可以定位于它们的一个、两个或者几个直的或扁平部分之间。这就使得应力的分配更加平均，减少由于垂直面上的弯曲应变而导致的横截面椭圆形化的发生。这一点，对于当大量的拉力作用在悬臂的上轮廓部件上时很有利。特别是，当这样一个直的或者扁平的壳体部分定位于上轮廓部件的顶部水平区，因为对于某些应用是适合的，因此可以利用传统的半个箱形的上轮廓部件的有利条件。根据本发明，在悬臂中利用这样一个直的壳体部分，可以减少悬臂横截面的总高度。这样，反过来减少了悬臂在低位的高度，从而当悬臂被装载时也减少了起重机的总高度。当运输嵌套式起重机时很有价值。

而且，需要指出的是，悬臂部分的最低端，其容纳且支撑在伸缩臂的下一个更大部分的远端，必须完全由滑块来支撑。这样的滑块位于曲线壳体部分相互以钝角邻接的横截面处。如果用的是直的或者扁平的壳体部分，该滑块可以省略掉。位于悬臂主轴方向的滑块的长度可以通过变化直部分的宽度来进行优化。

最后，位于上轮廓部件上的直的或者扁平的壳体部分有助于对于运输、制造和装配，由此，用来支撑和定位这样一个悬臂部分的装配装置不是必须的。

附图说明

结合说明书附图和下面的描述，将会更加充分地理解本发明。

附图1是本发明悬臂部件第一实施例的轴向截面图；

附图2是一个类似的本发明悬臂部件第二实施例的截面图；

附图3是另一个类似的本发明悬臂部件第三实施例的截面图。

具体实施方式

附图显示了伸缩臂部件的一个横截面。可以理解为，本发明涉及悬臂底部件，其可以被支撑于车辆或者起重机其它底座上，或者涉及可延伸的伸缩臂部件，其嵌套在底部件或者另一伸缩部件中。典型地是，悬臂包括悬臂底部件和几个具有相同或基本相同横截面形状的伸缩部件。这就允许伸缩部件相互之间以及和底部部件之间以极小的缝隙相互嵌套。因为上述的原因，本发明悬臂部件嵌套的紧凑方式是可以实现的，可以配置一个用来减小弯曲的加强装置，比如说附加的焊接加强杆，并且也可以采用一个薄壁结构。这样，伸缩悬臂变得稳定，更加轻巧和紧凑。

附图1显示了伸缩悬臂部件的第一实施例，标记10表示的是悬臂部件沿其主轴的截面图。如上所述，该部件既可以是悬臂的底部件，也可以是伸缩部件。

附图1中的悬臂部分包括一个上轮廓12和一个下轮廓14。两个轮廓12和14的自由端12a和14a是直的，并且在其端部相互焊接在一起。附图标记16表示各自的焊接点。焊接点16位于悬臂部分的中间区。显然，上轮廓12和下轮廓14具有大致同样的垂直高度。

下轮廓由三个外凸的弧形壳体部分14b，14c和14d形成。三个部分14b，14c和14d都具有各自不同的曲率半径的圆弧外形。部分14b和14d都包括一个垂直端部14a，其和上轮廓相焊接。

相似地，上轮廓12由三个外凸的弧形壳体部分12b，12c和12d形成，同样都具有各自不同的曲率半径的圆弧外形。部分12b和12d都包括一个垂直端部12a，其和下轮廓14的垂直端部14a相焊接。

可以看到，壳体部分12b，12c和12d在各自的接触处以及它们和垂直端部12a的接触处都形成钝角。下壳体部分14a，14b，14c和14d同样如此。

图2展示了本发明悬臂部件第二实施例的横截面形状。第二实施例不同于附图1中的横截面形状，其中，直的或扁平的壳体部分12e形成于上轮廓12中。如附图2中所示，当使用这种伸缩臂时，该直的壳体部分12e取代了附图1所示实施例中的顶部部分12c，并且水平地延伸。一对短的向外弯曲部分12f和12g分别和直部分12e以及曲线部分12b和12d相连接。如附图1实施例中所讨论的一样，各个部分以钝角相连接。

可以对附图2所示的实施例进行改进，使得在向外弯曲壳体部分12b和12f以及/或者12g和12d之间包括另外的或者附加的直部分。

上轮廓部件12中曲线壳体部分的数量，在附图1所示的实施例中显示为三个，在这里不限于三个。附图2所示的实施例中，上轮廓部件可以有五个部分。根据本发明所述，上轮廓部件至少应该包括两个部分。部分的数量可以为任何奇数或者偶数，比如可以使用四个或者五个向外弯曲壳体部分。

图3显示了本发明悬臂第三实施例的横截面视图。如附图2所示实施例一样，附图3所示实施例包括一个扁平的或者直的壳体部分12e。部分12e两端与向外弯曲壳体部分12g’和12f’在上轮廓12的左右两个上角相接合。曲线部分12g’和12f’具有相应的小曲率半径。部分12g’和12f’在一端和中心直壳体部分12e相切合并，在另一端分别和向外弯曲壳体部件12b’和12d’相切合并。

该悬臂的向外弯曲部分能很好地承受外界压力。在曲线部分钝角结合处上形成有相应的尖锐“褶痕”提高了刚度。这可避免任何附加刚度的需要，从而保持了简洁的轮廓，降低了整体重量，使悬臂的压缩式嵌套结构紧凑。所有这些，不需要增加制造悬臂的材料厚度，这样就避免了悬臂实际重量的增加。如上所述，悬臂的上轮廓部件的强度和刚度的提高是特别重要的。

Claims (8)

1.一种起重机用的伸缩悬臂，所述伸缩悬臂包括支撑在所述起重机上的悬臂底部件和由所述悬臂底部件支撑的可伸缩的伸缩悬臂部件，其中

至少所述悬臂部件之一包括上轮廓部件和下轮廓部件，

所述下轮廓部件包括多个相邻的壳体部分，各所述壳体部分都具有向外的曲线形状，并且

所述的上轮廓部件包括多个相邻的壳体部分，各所述壳体部分都具有向外的曲线形状，所述的上轮廓部件的相邻部分的末端相互以钝角相交。

2.如权利要求1中所述的伸缩悬臂，其中所述上轮廓部件和下轮廓部件各自都包括至少三个壳体部分。

3.如权利要求1中所述的伸缩悬臂，其中每个所述曲线壳体部分至少部分地为圆弧形。

4.如权利要求1中所述的伸缩悬臂，其中所述上轮廓部件和下轮廓部件的最端部包括形成为直腿的自由端，并且所述上和下轮廓部件在它们相邻的直腿焊接在一起。

5.如权利要求4中所述的伸缩悬臂，其中所述上轮廓部件和下轮廓部件的直腿在所述至少一个悬臂部件的中间区焊接。

6.如权利要求3中所述的伸缩悬臂，其中至少一些所述上轮廓部件的所述曲线壳体部分为分别具有不同曲率半径的圆弧形。

7.如权利要求1中所述的伸缩悬臂，还包括至少一个置于两个所述具有向外的曲线形状的部分之间的插入的直的部分。

8.如权利要求7中所述的伸缩悬臂，其中：

所述上轮廓部件的所述至少一个插入的直的部分是中心直的部分，

所述上轮廓部件的具有向外的曲线形状的所述多个相邻的壳体部分包括位于所述中心直部分两端的第一向外弯曲的壳体部分，所述第一向外弯曲的壳体部分具有相应的小曲率半径，并且

和每个所述第一向外弯曲的壳体部分相邻的第二向外弯曲的壳体部分，每个所述第二向外弯曲的壳体部分具有相应的大曲率半径。

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