CN1507411A - 承受可变负载的连接结构和装配有该连接结构的提升装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种承受可变负载的连接结构(10)，象用在集装箱吊车上的扭转锁定机构，该机构包括一连接件(14)和支撑连接件(14)的锚固件(15)，每个连接件(15)和锚固件都包括第一和第二接触面(22、23、30、31)，第一接触面(22、23)在使用中彼此接合，第二接触面(30、31)在使用中彼此分隔开，但是在连接件(14)和/或锚固件(15)产生变形时彼此接合。采用这种方式，能保证紧固连接具有很长的寿命且能及时预见到连接结构的失效状态。

Description

承受可变负载的连接结构和装配有 该连接结构的提升装置
本发明涉及一种承受可变负载的连接结构，包括至少一连接件和至少一支撑连接件的锚固件，每个连接件和锚固件都包括至少一个第一接触面(primary contact surface)，所说第一接触面在使用中彼此接合。这种连接结构是已知的，例如以所谓“扭转锁定机构”(twist-lock)形式。
扭转锁定机构是一种在提升集装箱时与集装箱接合的连接结构，例如，在向船上装载集装箱和卸下集装箱时。标准集装箱包括在其角部用于装卸和与其固定的接合点，即所谓的“角铸件(cornercastings)”。这些角铸件形成增强型角，在角内形成椭圆形开口(oblong opening)。扭转锁定机构可在该开口内接合。扭转锁定机构由其端部带有锤头的销子或轴构成，该销子的另一端容纳在轴衬或轴环中，该轴衬或轴环又与旋转驱动机构连接。该驱动机构可使扭转锁定机构在锤头插入椭圆形开口内的位置和锤头锁定在该开口内的位置之间转过90°。
对已知的扭转锁定机构而言，紧固连接件的连接方法有两种，即销子和轴，在锚固件是轴环或轴衬。还能在连接件和锚固件上都设置螺纹，因而在这两个部件之间建立起简单的螺纹连接。还能为这些部件设置相互配合的凸轮和凹部。此时，锚固件可由多个分段形成，让这些分段一起围绕着连接件，然后将外轴环在这些分段上滑动，把这些分段保持在一起。外轴环通常利用螺钉或销子固定在连接件内。
已知的连接结构具有下列缺点：连接件的轴的尺寸受到角铸件内可利用空间的限制。这意味着连接件尺寸不能加工成具有“无限的”寿命，或者至少能寿命超过提升装置的寿命。因此，在某一时间连接件内会产生裂缝，另外的问题是不能适当地监测连接件。在提升装置与集装箱连接且提升或放下集装箱过程中，当连接件受到相对较重和可变负载作用时，连接结构一部分失效、特别是由疲劳引起的危险会很大。在这种连接形式中也很重要的是：这种重的承载结构通常由钢制成，其疲劳特性难于测量或预测。当该连接结构失效且其上悬挂的集装箱落下时，存在着人员伤害的极大危险。而且，对材料的损害通常也是相当大的。
因此，为了预防，直到现在通常在扭转锁定机构使用一预定时间段之后、即使没有看得见的裂缝也将其更换掉。这显然是昂贵的，这一浪费还因为为了进行更换操作，必需使提升装置停止工作。
因此，本发明的目的在于提供一种上述型式的连接结构，该结构比传统结构更容易监测到工作状态，而且该机构具有较长的安全寿命。根据本发明，由下述连接结构实现：每个连接件和锚固件还包括至少一个第二接触面，所述第二接触面在使用中彼此间隔开，而在连接件和/或锚固件变形时彼此接合。通过采用该第二接触面，即使当连接件和/或锚固件由于过载已经变形时，在连接件上的负载也能被安全地传递到锚固件上。
为了防止出现第二接触面在还没有超过第一接触面的负载承受能力时已经部分地承担负载，第二接触面的间距最好这样设置：只有在塑性变形例如连接件和/或锚固件产生破裂时，这些接触面才接合。
连接结构最好包括用于监测第二接触面接合的装置。利用这种装置，能及时认知连接结构失效的威胁。这些检测装置包括在连接件和/或锚固件上设置标记，例如可以看到导致第二接触面接合的结构变形，从而可以容易地看得见地进行检测。
当第一和第二接触面沿主加载方向彼此间隔开时，所有操作可以相对简单的方式完成。
连接件包括：一沿主加载方向延伸的轴；锚固件，包括一至少部分包围着轴的轴环；以及第一和第二接触面，它们分别在轴的外侧和轴环的内侧上形成，由此得到一结构简单的实施例。
对于连接结构的最佳负载承受能力而言，最好轴包括一容纳在轴环内的端部和一相对的自由端，并且第一接触面比第二接触面更远离自由端。按这种方式，将第一接触面设置为结构中最承重的部分。
当第一和第二接触面由相互配合的凸轮和凹槽形成时得到一简单的实施例。为了使力传递面最大，凸轮最好是环形的，且凹槽在轴和/或轴环的整个周边上延伸。
在连接结构用作扭转锁定机构的情况下，连接件最好包括一锤头形端部，和锚固件与驱动装置连接用以使锚固件和连接件旋转。
本发明还涉及一种用于提升物体特别是集装箱的装置，其包括至少一个包含上述一个或多个连接结构的可移动提升框架。
下面，参照附图、借助示例说明本发明，其中
图1表示包括多个本发明中连接结构的提升装置的透视图；
图2表示该连接结构处于未受扰动状态的局部横断面侧视图；
图3表示沿图2中箭头III方向的详图；
图4表示对应图2的连接结构处于局部失效状态的视图；
图5表示沿图4中箭头V方向的详图。
用于拾起集装箱2的提升装置1(见图1)由框架3形成，该框架从导引在滑轮4上的多根钢丝绳5悬挂下来。在所示实施例中，框架3是一个可伸缩框架，具有一主体6和两对内和外可伸缩臂7、8。在每个可伸缩臂8的端部设置一横梁9，在每个横梁的角部具有本发明中的连接结构或“扭转锁定机构”11。而且，定位在这些角上的是能围绕各轴线12枢轴转动的固定元件或“悬挂式导卫板”(flippers)13。
每个连接结构11都由被容纳在锚固件15内的连接件14形成。该锚固件15与驱动臂16连接，驱动臂又与驱动机构(未示出)连接。该驱动机构使连接件14和锚固件15的组件围绕轴线17旋转。
在所示实施例中，锚固件15设有球形部分26，该球形部分枢轴连接在横梁9内对应形状的凹部27中，以使连接结构11能相对提升框架3进行较小的枢轴运动。
连接件14包括在其自由端具有一锤头19的轴18，其形状和尺寸这样设定：锤头可以插入集装箱2的角部件或“角铸件”21内的椭圆形开口，并且通过围绕轴线17转过90°以上可钩在该开口内。
连接件14和锚固件15分别包括第一接触面22和23，它们彼此接合以传递由四个连接结构11悬挂起来的集装箱2的重量引起的负载。该第一接触面22和23分别由伸入连接件14的轴18的凹槽25内的锚固件15内侧的凸轮24形成。锚固件15具体为分段轴环28，各分段利用在这些分段上滑动的外部轴环29保持在一起。
轴环28的凸轮24和连接件14的轴18的凹槽25两者都是环形的，并且在连接件14和轴环28的整个周边上延伸，由此形成相对大的力传递面，其结果是尽可能对材料内所得到的应力进行限制。然而，存在着让连接件14和/或锚固件15承受塑性变形和甚至完全失效的危险。连接结构11失效导致的结果对本领域来讲是很严重的，考虑到人员伤害和材料损失的危险，连接件14和锚固件15还分别包括第二接触面30和31，它们在正常使用中不接合，只是在连接结构11的负载承受能力由于连接件14和/或锚固件15的变形甚至部分失效而可能严重下降时，才开始承担部分负载。
为此，第一和第二接触面22、23和30、31分别沿主加载方向隔开，在这种情况下在轴18的纵向上，第一接触面22和23分别在轴18的所述部分和远离锤头19的轴环28上形成。在正常的未扰动的状态下，将负载有效地从连接件14传递到锚固件15，并且从那里通过支撑盘27传递到提升框架3的结构中。
如上说述，在连接件14和锚固件15几乎或根本没有变形、连接件11正常使用的情况下，第二接触面30和31分别不接合，而是间隔开一距离 d。该距离 d是可以选择的，使得各第二接触面30和31分别只是当连接件14在第一接触面22和23失效时，开始帮助承担负载。该距离 d可以在几十微米与一个或更多毫米之间变化。
在所示实施例中，第二接触面30和31还分别由轴环28内侧的凸轮33和连接件14的轴18内的凹槽34形成。
通过添加当第一接触面不能再传递力时开始承担负载的第二接触面，在结构11的对应结构11(通常是连接件14)局部失效时，防止因连接件11的部件失效带来损失惨重的后果。同时如图所示的实施例中显示的变形，在连接件14相对锚固件15向下的位移超过距离 d时，也可以警告使用者连接结构局部失效，之后，可进一步监控该结构和将其最终换掉。变形可以通过在例如通常安装在锚固件15内的连接件14的所述部分上做标记而显示出来，这些标记只是在导致第二接触面30和31分别开始承担负载的变形时可以看到。利用这种方式，实际上延长了连接结构11的寿命，而且可以避免不必要和过早的更换部件，因而降低结构的成本和使用成本。
应该注意到，不必使分别通过第二接触面30和31的连接与分别通过第一接触面22和23的连接具有相同的使用寿命。该连接仅需保持至下一次结构检查或者检测变形。相当于分别通过第一接触面22和23的主连接的寿命的百分之50到90，最好是百分之65到80，例如约为百分之75的寿命通常是足够的。
尽管参照实施例对本发明作了说明，但是本发明显然并不局限于此。除第二接触面外，还可设置第三、第四和更多的接触面，以保证更安全。此外，接触面还可以在不同部件之间的不同点处设置，并且可以对第一和第二接触面的相互位置进行不同地选择。而且，不必将这些表面具体限定为凸轮和凹槽，而还可以想象使用两个或更多个带螺纹的分割部分。对第二接触面接合的检测，还可以利用与目视不同的方式完成。例如可以想象利用在接合时闭合的接触，对第二接触面之间的距离测量或者其它技术。最后，本发明中的连接结构还可以用在除提升集装箱外的其它技术领域中。
因此，本发明的范围仅由所附的权利要求确定。

Claims (12)

1.一种承受可变负载的连接结构，包括至少一个连接件和至少一个支撑所述连接件的锚固件，每个连接件和锚固件包括至少一个第一接触面，所述第一接触面在使用中彼此接合，其特征是：每个连接件和锚固件还包括至少一个第二接触面，所述第二接触面在使用中间隔开，而在连接件和/或锚固件变形时相互接合。
2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征是：第二接触面的间距这样设置：接触面仅在连接件和/或锚固件产生塑性变形时彼此接合。
3.根据权利要求2所述的连接结构，其特征是：第二接触面的间距这样设置：接触面仅在连接件和/或锚固件内产生破裂变形时彼此接合。
4.根据上述权利要求中任一项所述的连接结构，其特征是：用于检测第二接触面的接合的装置。
5.根据权利要求4所述的连接结构，其特征是：检测装置包括在连接件和/或锚固件上设置的标记。
6.根据上述权利要求中任一项所述的连接结构，其特征是：第一和第二接触面在主要加负载方向被分隔开。
7.根据上述权利要求中任一项所述的连接结构，其特征是：连接件包括一沿主要加负载方向延伸的轴，锚固件包括至少局部包围着轴的轴环，以及第一和第二接触面分别在轴的外侧和轴环的内侧上形成。
8.根据权利要求6或7所述的连接结构，其特征是：轴包括一容纳在轴环内的端部和一相对的自由端，且第一接触面比第二接触面更远离自由端移动。
9.根据上述权利要求中任一项所述的连接结构，其特征是：第一和第二接触面由协同操作的凸轮和凹槽形成。
10.根据权利要求7或8所述的连接结构，其特征是：凸轮是环形的且凹槽在轴和/或轴环的整个周边上延伸。
11.根据上述权利要求中任一项所述的连接结构，其特征是：连接件包括一锤头状端部，且锚固件与用于转动锚固件和连接件的驱动装置连接。
12.一种用于提升物体特别是集装箱的装置，包括至少一个包含上述任一权利要求中所述的多个连接结构的可移动提升框架。
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