CN204324767U - 一种变幅油缸及起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变幅油缸及起重机，在变幅油缸的缸筒长度方向上，靠近缸筒底部的缸筒壁厚的尺寸大于靠近缸筒顶部的缸筒壁厚的尺寸。本实用新型提供的变幅油缸充分利用在不同伸出状态下、所受最大负载力不同的工作特点，根据不同的负载力设计不同的缸筒壁厚的尺寸，减少了冗余的变幅油缸重量，从而实现了油缸轻量化。

Description

一种变幅油缸及起重机

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种变幅油缸及起重机。

背景技术

随着技术的不断进步，起重机朝着轻量化、智能化、国产化的方向快速发展，因此就要求技术人员在设计过程中时刻秉承着轻量化的设计理念。液压油缸作为起重机的核心部件，因此油缸的轻量化也显得尤为重要。目前油缸轻量化主要着手于以下几个方面：1.高性能材料的应用，通过对新材料的应用可以大大减少油缸尺寸，因此重量可大幅降低；2.活塞杆计算优化，通过对活塞杆进行计算优化，选择合理的参数，从而有效的降低油缸重量；3.缸筒局部加强，部分起重机变幅油缸采用了局部加强的方案，有效降低了焊接变形。目前油缸轻量化主要的重点在活塞杆的优化上，而相对忽略了缸筒的进一步优化。

如图1所示，现有移动式起重机变幅结构主要包括变幅油缸1a、起重臂2a和转台3a，其中变幅结构具有三个铰点以实现吊臂变幅作业，三个铰点分别为：起重臂后铰点A、变幅油缸上铰点B和变幅油缸下铰点C；其中，起重臂后铰点A是起重臂与转台的连接处，变幅油缸上铰点B是变幅油缸与起重臂前伸部分的连接处，变幅油缸下铰点C是变幅油缸与转台的连接处。变幅油缸1a的伸出和缩回带动起重臂2a的角度变化。

如图2所示，现有技术的变幅油缸1a的缸筒截面是相同的，缸筒的壁厚处处相等，导致缸筒重量增加，不利于起重机朝着轻量化的方向发展。

实用新型内容

本实用新型提供一种变幅油缸及起重机，本实用新型的主要目的是减少变幅油缸的重量。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种变幅油缸，在变幅油缸的缸筒长度方向上，靠近缸筒底部的缸筒壁厚的尺寸大于靠近缸筒顶部的缸筒壁厚的尺寸。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，在变幅油缸的缸筒长度方向上，缸筒的横截面的内径尺寸相同。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，从变幅油缸的缸筒的缸底到缸头的方向上，缸筒包括第一部分、第二部分和第三部分，第一部分靠近缸底，第三部分靠近缸头，第二部分位于第一部分和第三部分之间，第一部分的横截面的外径尺寸大于第二部分的横截面的外径尺寸，第二部分的横截面的外径尺寸大于第三部分的横截面的外径尺寸。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，第一部分的横截面的外径尺寸相同、内径尺寸相同。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，从变幅油缸的缸筒的缸底到缸头的方向上，第二部分的横截面的外径尺寸逐渐减小，第二部分的横截面的内径尺寸相同。

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，第三部分的横截面的外径尺寸相同、内径尺寸相同。

本实用新型还提供了以下技术方案：

一种起重机，起重机包括如上所述的变幅油缸。

基于上述技术方案中的任一技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本实用新型所提供的变幅油缸在变幅油缸的缸筒长度方向上，靠近缸筒底部的缸筒壁厚的尺寸大于靠近缸筒顶部的缸筒壁厚的尺寸，该变幅油缸充分利用在不同伸出状态下、所受最大负载力不同的工作特点，根据不同的负载力设计不同的缸筒壁厚的尺寸，减少了冗余的变幅油缸重量，从而实现了油缸轻量化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的起重机变幅结构的结构示意图；

图2为现有技术的变幅油缸的缸筒的结构示意图；

图3为本实用新型的变幅油缸的缸筒的结构示意图；

图4为变幅油缸的最大推力与变幅油缸的工作长度之间的关系图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。

如图3所示，本实用新型提供了一种变幅油缸，在变幅油缸的缸筒1长度方向上，靠近缸筒1底部的缸筒1壁厚的尺寸大于靠近缸筒1顶部的缸筒1壁厚的尺寸。

该变幅油缸充分利用变幅油缸三铰点的工作特点(在不同伸出状态下，所受最大负载力不同)，根据不同的负载力设计不同的缸筒壁厚的尺寸，减少了冗余的变幅油缸重量，从而实现了油缸轻量化。

在本实用新型的一个具体实施例中，在变幅油缸的缸筒1长度方向上，缸筒1的横截面的内径尺寸相同。

在本实用新型的一个具体实施例中，从变幅油缸的缸筒1的缸底2到缸头3的方向上，缸筒1可以包括第一部分4、第二部分5和第三部分6，第一部分4靠近缸底2，第三部分6靠近缸头3，第二部分5位于第一部分4和第三部分6之间，第一部分4的横截面的外径尺寸大于第二部分5的横截面的外径尺寸，第二部分5的横截面的外径尺寸大于第三部分6的横截面的外径尺寸，第一部分4的横截面的内径尺寸、第二部分5的横截面的内径尺寸和第三部分6的横截面的内径尺寸都相同。

变幅油缸由于三铰点布置形式决定了其受力与主臂仰角有很大关系。通过研究发现变幅油缸在不同吊臂仰角(即变幅油缸不同工作长度)下变幅油缸最大推力是不同的，即变幅油缸在不同工作长度下，缸筒所承受的最大工作压力是不同的。如图4所示，通过结果可以得到变幅油缸最大推力与变幅油缸工作长度之间的关系。

从图4中可以得出变幅油缸最大推力随着变幅油缸工作长度的增加而减少，意味着变幅油缸缸筒内液压油压力Pmax随着变幅油缸工作长度的增加而减少。式(1)为缸筒安全系数计算方法，通过式(1)发现由于变幅油缸在不同长度下Pmax不同，因此在不同长度下安全系数n也不同。现有技术的等截面变幅油缸就意味着缸筒安全系数随着工作长度的增加而增加，靠近缸底的安全系数低，而靠近缸头方向安全系数则较高，就会导致缸筒在靠近缸头方向上的安全系数冗余。根据“木桶理论”，这部分过高的安全系数是没有意义的，等截面变幅油缸的设计在很大程度上增加了变幅油缸的重量。

$\left\{\begin{array}{c}\left[\mathrm{\σ}\right]=\frac{P_{\max }D2}{2(D1-D2)}\\ n={\mathrm{\σ}}_b/\left[\mathrm{\σ}\right]\end{array}\right.$     式(1)

其中：n为缸筒安全系数，Pmax为缸筒所承受最大压力，D1为缸筒外径，D2为缸筒内径，σ_b为缸筒材料的屈服强度。

本实用新型的变幅油缸根据缸筒不同工作长度下的最大推力(F(L)max)来设计不同的缸筒横截面尺寸，从而有效减小变幅油缸重量。采用非等截面缸筒形式可以使得变幅油缸在各点安全系数一致，避免了在远离缸底的地方出现安全系数过高的情况，从而有效减轻了变幅油缸重量。

从变幅油缸的受力分析发现，缸内压力在0-L1的第一部分4上压力最高，在L1-L2的第二部分5上最大推力(F(L)max)随着长度的增加而减小，在L2-L3的第三部分6上最大推力(F(L)max)最小。因此在0-L1的第一部分4上，缸筒外径D1最大，即截面积最大；在L1-L2的第二部分5上缸筒外径从D1逐渐减小到D3，即缸筒截面积逐渐减小；在L2-L3的第三部分6上缸筒外径D3最小，可以使得缸筒在各点的安全系数处处相等。本实用新型的变幅油缸的缸筒厚度减小，钢塔整体重量下降，有效地降低了变幅油缸的重量。以某型号起重机变幅油缸为例，双变幅油缸可以节约150kg的重量。

在本实用新型的一个具体实施例中，第一部分4的横截面的外径尺寸相同、内径尺寸相同。

在本实用新型的一个具体实施例中，从变幅油缸的缸筒1的缸底2到缸头3的方向上，第二部分5的横截面的外径尺寸逐渐减小，第二部分5的横截面的内径尺寸相同。

在本实用新型的一个具体实施例中，第三部分6的横截面的外径尺寸相同、内径尺寸相同。

本实用新型还提供了一种起重机，起重机包括如上的变幅油缸。

起重机的其它部分可以参照现有技术，本文不再展开描述。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种变幅油缸，其特征在于：

在变幅油缸的缸筒长度方向上，靠近缸筒底部的缸筒壁厚的尺寸大于靠近缸筒顶部的缸筒壁厚的尺寸；在变幅油缸的缸筒长度方向上，缸筒的横截面的内径尺寸相同；

其中,从变幅油缸的缸筒的缸底到缸头的方向上，缸筒包括第一部分、第二部分和第三部分，第一部分靠近缸底，第三部分靠近缸头，第二部分位于第一部分和第三部分之间，第一部分的横截面的外径尺寸大于第二部分的横截面的外径尺寸，第二部分的横截面的外径尺寸大于第三部分的横截面的外径尺寸。

2.根据权利要求1所述的变幅油缸，其特征在于：

第一部分的横截面的外径尺寸相同、内径尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的变幅油缸，其特征在于：

从变幅油缸的缸筒的缸底到缸头的方向上，第二部分的横截面的外径尺寸逐渐减小，第二部分的横截面的内径尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的变幅油缸，其特征在于：

第三部分的横截面的外径尺寸相同、内径尺寸相同。

5.一种起重机，其特征在于：

所述起重机包括权利要求1-4任一项所述的变幅油缸。