CN216105727U - 臂架装置及起重设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种臂架装置及起重设备，其中，臂架装置包括：包括形成空间桁架结构的臂架体，臂架体包括沿长度方向可拆卸连接的多个臂架段(10)，臂架段(10)包括：多个连杆(2)；和四个主弦杆组(1)，围合形成端面为四边形的结构，四个主弦杆组(1)中任意相邻主弦杆组(1)均通过多个连杆(2)中的部分连杆(2)连接；其中，多个连杆(2)中的每个连杆(2)均可拆卸地连接于相邻两个主弦杆组(1)之间。

Description

臂架装置及起重设备

技术领域

本公开涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种臂架装置及起重设备。

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。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。随着起重设备大型化的发展，所带来的设计、生产、运输、安装及使用等过程中的一系列问题，严重制约着履带起重机的发展，亟待设计者解决。

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和图1B所示，起重设备的通用臂架一般包括四根主弦杆1a和多个连接在主弦杆1a之间的连杆2，连杆2与主弦杆1a通过焊接形成桁架式结构。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，需要增大臂架的截面尺寸，使臂架重量增大，且尺寸也受到道路运输的限制。

如图2A至图2E所示，为了增加臂架的承载能力，采用复合式样主弦杆1a，如图2B至图2E，在横截面的角部分别采用两根水平布置的主弦杆1a、两根竖直布置的主弦杆1a、三根主弦杆1a和四根主弦杆1a代替原有的一根主弦杆，所有杆件之间均采用焊接连接。此种臂架装置虽然能提高承载能力，但是也存在运输问题，且只能实现少数几个档次的承载能力提升。

因此，既要保证臂架具备足够的承载能力，又要满足运输尺寸要求，成为起重设备向超大型发展的一个关键问题。

实用新型内容

本公开的实施例提供了一种臂架装置及起重设备，能够在提高臂架装置承载能力适应性的基础上，便于运输。

根据本公开的第一方面，提供了一种臂架装置，包括形成空间桁架结构的臂架体，臂架体包括沿长度方向可拆卸连接的多个臂架段，臂架段包括：

多个连杆；和

四个主弦杆组，围合形成端面为四边形的结构，四个主弦杆组中任意相邻主弦杆组均通过多个连杆中的部分连杆连接；

其中，多个连杆中的每个连杆均可拆卸地连接于相邻两个主弦杆组之间。

在一些实施例中，臂架装置包括单个臂架体，臂架体的横截面的宽度和高度被构造为根据臂架体的承载能力确定。

在一些实施例中，臂架装置包括至少两个臂架体，至少两个臂架体沿臂架装置的宽度和高度方向中的至少一个方向间隔布局。

在一些实施例中，至少两个臂架体的布局形式、相邻臂架体的中心距、以及单个臂架体的横截面的宽度和高度被构造为根据臂架装置的承载能力确定。

在一些实施例中，主弦杆组包括平行设置的第一主弦杆和第二主弦杆，第一主弦杆与连杆连接，第二主弦杆与第一主弦杆可拆卸地连接，被配置为对第一主弦杆加强。

在一些实施例中，主弦杆组包括第一主弦杆，第一主弦杆的侧壁上沿周向设有两排第一铰接座，被配置为分别与臂架体相邻两个面的连杆铰接，每排第一铰接座包括沿长度方向间隔设置的多个铰接座。

在一些实施例中，相邻第一主弦杆之间的多个连杆中，相邻连杆各自的第一端分别连接于其中一个第一主弦杆上同一第一铰接座的两个铰接孔，相邻连杆各自的第二端分别连接于另一个第一主弦杆上相邻的第一铰接座。

在一些实施例中，主弦杆组包括第一主弦杆，第一主弦杆的侧壁上设有第一铰接座，连杆包括主体杆段和两个第一铰接头，两个第一铰接头分别连接在主体杆段的两端，连杆与第一主弦杆通过第一铰接头与第一铰接座铰接实现可拆卸连接；和/或

主弦杆组的两端分别设有第二铰接座和第二铰接头，相邻臂架段通过第二铰接座和第二铰接头铰接实现可拆卸连接。

在一些实施例中，臂架段中同一面上的多个连杆包括：

两个第一连杆，分别连接于相邻主弦杆组靠近两端的位置，且两个第一连杆均垂直于主弦杆组；和

多个第二连杆，沿主弦杆组的长度方向依次设在两个第一连杆之间，且多个第二连杆均相对于主弦杆组倾斜设置；

其中，在同一面上相邻第二连杆的倾斜方向相反；在相对面上对应位置的两个第二连杆交错设置。

根据本公开的第二方面，提供了一种起重设备，包括上述实施例的臂架装置。

本公开实施例的臂架装置，将焊接式整体臂架变为装配式组合臂架，臂架中的所有杆件均可拆卸，在需要组装时，可根据臂架装置的使用工况从杆件库中选择至少部分主弦杆组和连杆，并进行组装，以形成满足承载能力的臂架装置，从而提高臂架装置对于不同工况下承载能力的适应性。在需要运输时，可根据运输条件选择整体运输，或者将主弦杆组和连杆中的至少部分杆件拆开，甚至可全部拆开为零散的杆件，使臂架装置不再受运输尺寸、运输重量的限制，便于运输转场。

附图说明

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

图1A和图1B分别为现有技术设置单个主弦杆的臂架装置的侧视图和横截面图。

图2A为现有技术具有复合主弦杆的臂架装置的侧视图。

图2B、2C、2D和2E分别为图2A的不同实施例的A-A剖视图。

图3为本公开臂架装置的一些实施例的结构示意图。

图4为本公开臂架装置的第一种组装方式的结构示意图。

图5为本公开臂架装置的第二种组装方式的结构示意图。

图6为本公开臂架装置的第三种组装方式的结构示意图。

图7为本公开臂架装置的第四种组装方式的结构示意图。

图8为本公开臂架装置相对于图5增加相邻臂架体中心距的结构示意图。

附图标记说明

1a、主弦杆；2a、连杆；

1、主弦杆组；11、第一主弦杆；12、第一铰接座；121、铰接孔； 13、第二铰接座；14、第二铰接头；2、连杆；21、第一连杆；22、第二连杆；2A、主体杆段；2B、第一铰接头；3、销轴；10、臂架段。

具体实施方式

以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于驾驶员坐在车内座位上为基准进行定义，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本公开提供了一种臂架装置，可用于起重机，臂架装置是一种用于将重物提升到一定高度和幅度，可以承受轴向力和弯矩的空间桁架结构。臂架属于双向压弯构件，即起重设备吊载工作时，臂架装置在变幅平面和回转平面内都承受轴向力和弯矩的作用。其中，变幅平面为臂架与变幅拉板所确定的平面，在变幅平面内，臂架作为两端简支的力学模型来进行分析。回转平面为平行地面且与变幅平面垂直的平面，在回转平面内，臂架作为一端固定一端自由的力学模型来进行分析。

在一些实施例中，如图3所示，包括形成空间桁架结构的臂架体，臂架体包括沿长度方向可拆卸连接的多个臂架段10，臂架段10包括：四个主弦杆组1和多个连杆2，图3示意出的是单个臂架段10的结构。

其中，四个主弦杆组1围合形成端面为四边形的结构，例如矩形、梯形或其它不规则四边形，四个主弦杆组1中任意相邻主弦杆组1均通过多个连杆2中的部分连杆2连接，以形成臂架段10的一个侧面。每个主弦杆组1中可包括多个主弦杆。多个连杆2中的每个连杆2均可拆卸地连接于相邻两个主弦杆组1之间。

本公开充分利用拆分装配技术，打破传统臂架系统的设计思路，将焊接式整体臂架变为装配式组合臂架，臂架中的所有杆件均可拆卸，在需要组装时，可根据臂架装置的使用工况从杆件库中选择至少部分主弦杆组1和连杆2，并进行组装，以形成满足承载能力的臂架装置，组装更加灵活，从而提高臂架装置对于不同工况下承载能力的适应性，并提高臂架装置的利用率。

在需要运输时，可根据运输条件选择整体运输，或者将主弦杆组 1和连杆2中的至少部分杆件拆开，甚至可全部拆开为零散的杆件，使臂架装置不再受运输尺寸、运输重量的限制，便于运输转场。

在一些实施例中，如图4所示，臂架装置包括单个臂架体，臂架体的横截面的宽度B和高度H被构造为根据臂架体的承载能力确定。其中，宽度B是指臂架装置在回转方向上的尺寸，高度H是指臂架装置在变幅方向上的尺寸。

由于臂架装置中所有的连杆2均可拆卸，因此其横截面尺寸可不受运输尺寸限制，可根据臂架装置的实际吊装需求，通过选择不同长度的连杆2组合成不同横截面大小的臂架体，提高了臂架装置承载能力的适应性，进而与不同起重能力的整机相匹配。

可选地，组合形成的截面尺寸不同的臂架装置可以作为不同起重能力的臂架装置使用，也可作为一台起重设备的主臂和副臂同时使用，从而提高臂架装置的利用率，降低成本。

图4所示的臂架装置可通过如下公式计算惯性矩：

其中：B为臂架体横截面的宽度尺寸，H为臂架体横截面高度尺寸。

可以看出，当改变臂架截面宽度B和高度H时，臂架体的惯性矩均会提升，而惯性矩是决定臂架承载能力的直接因素，因此改变臂架体的截面尺寸可直接提升臂架装置的承载能力。

在一些实施例中，如图5至图8所示，臂架装置包括至少两个臂架体，例如两个、四个、六个等，至少两个臂架体沿臂架装置的宽度和高度方向中的至少一个方向间隔布局。为了实现至少两个臂架体之间的相对位置固定，臂架装置两端的连接位置设有至少两个连接头，至少两个连接头与至少两个臂架体之间一一对应地连接，以使至少两个臂架体同步运动。

图5为两个臂架体沿高度方向间隔设置的臂架装置，两个臂架体之间的中心距为A1；图6为两个臂架体沿着宽度方向间隔设置的臂架装置，两个臂架体之间的中心距为A2，图7为四个臂架体以矩形阵列设置的臂架装置，沿宽度方向相邻臂架体之间的中心距为A3，沿高度方向相邻臂架体之间的中心距为A4。

对于此种臂架装置，至少两个臂架体的布局形式、相邻臂架体的中心距A、以及单个臂架体的横截面的宽度B和高度H被构造为根据臂架装置的承载能力确定。

该实施例的臂架装置扩展形成多层臂架体，图5至8所示的臂架装置可通过如下公式计算惯性矩：

I_x2＝8I_dg+2A²A_dg+2B²A_dg

I_y2＝8I_dg+2H²A_dg

其中，A_dg为单个主弦杆面积，I_dg为单个主弦杆的惯性矩，A为相邻臂架体的中心距。

通过公式可知，增加主弦杆的数量和相邻臂架体的中心距A均能提高臂架装置的惯性矩，进而提升臂架装置的承载能力。

从上式也可以看出，臂架的惯性矩与相邻臂架体的中心距A是平方的关系，也就是说对于包括多个臂架体的臂架装置，增加相邻臂架体的中心距A对臂架装置承载能力的提升更为有效。

同时，在臂架装置横截面的整体尺寸不变的情况下，可通过更换更短的连杆2来减小单个臂架体的横截面，可在整个臂架装置外形尺寸不变的情况达到相邻臂架体的中心距A的目的。如图8所示，与图 5相比，臂架装置横截面的高度尺寸同为H1，因单个臂架体的截面高度H11＜H，所以A5＞A1，由以上公式可知，图8的臂架装置的承载能力大于图5的臂架装置的承载能力。

另外，对于图7所示的臂架装置，也可拆分为两套图5或图6的臂架装置，或者也可拆分为四套图4所示的臂架装置，从而使用不同承载能力的要求。

对于上述实施例，如图1所示，主弦杆组1包括平行设置的第一主弦杆11和第二主弦杆，第一主弦杆11与连杆2连接，第二主弦杆与第一主弦杆11可拆卸地连接，被配置为对第一主弦杆11加强。

该实施例通过增加单个主弦杆组1中主弦杆的数量，在通过臂架装置的横截面形状和尺寸设计保证臂架装置承载能力的基础上，可进一步提高承载能力。而且，第二主弦杆相对于第一主弦杆11可拆卸，可灵活地通过主弦杆组1的配置使臂架装置具备合适的承载能力，在运输时也可根据需要将第一主弦杆11和第二主弦杆拆分为独立的杆件。

在一些实施例中，如图3所示，主弦杆组1包括第一主弦杆11，第一主弦杆11的侧壁上沿周向设有两排第一铰接座12，被配置为分别与臂架体相邻两个面的连杆2铰接，每排第一铰接座12包括沿长度方向间隔设置的多个第一铰接座12。例如，第一主弦杆11的横截面可呈圆形管、矩形管等，在采用矩形杆时，两排第一铰接座12分别设在第一主弦杆11相邻的两个侧壁上，以便与臂架体相邻侧面中的连杆 2连接。

该实施例通过铰接的方式实现连杆2与第一主弦杆11的连接，拆装方便，且能够实现较高的安装定位精度，减小臂架装置在工作时的晃动量。除此之外，连杆2与第一主弦杆11之间也可通过螺栓等紧固件连接。

在一些实施例中，如图3所示，相邻第一主弦杆11之间的多个连杆2中，相邻连杆2各自的第一端分别连接于其中一个第一主弦杆 11上同一第一铰接座12的两个铰接孔121，相邻连杆2各自的第二端分别连接于另一个第一主弦杆11上相邻的第一铰接座12。

此种连接形式使相邻第一主弦杆11之间的多个连杆2形成连续的W形结构，且能简化相邻连杆2的公共段与第一主弦杆11之间的连接结构，将相邻连杆2各自的第一端连接于同一第一第二连杆22 的两个铰接孔121，可使相邻连杆2的安装相互独立，并使相邻连杆2处于同一平面内，保证臂架体的结构强度。

在一些实施例中，如图3所示，主弦杆组1包括第一主弦杆11，第一主弦杆11的侧壁上设有第一铰接座12，连杆2包括主体杆段2A 和两个第一铰接头2B，两个第一铰接头2B分别连接在主体杆段2A 的两端，连杆2与第一主弦杆11通过第一铰接头2B与第一铰接座12铰接实现可拆卸连接。第一铰接头2B与第一铰接座12可通过销轴3 实现铰接。此种连接结构可方便地实现连杆2与第一主弦杆11之间的连接与拆卸。

如图3所示，主弦杆组1的两端分别设有第二铰接座13和第二铰接头14，相邻臂架段10通过第二铰接座13和第二铰接头14铰接实现可拆卸连接。第二铰接座13和第二铰接头14之间也可通过销轴 3实现铰接。此种连接结构可方便地实现相邻臂架段10的连接，以形成合适长度的臂架体。

在一些实施例中，如图3所示，臂架段10中同一面上的多个连杆2包括：两个第一连杆21和多个第二连杆22。两个第一连杆21分别连接于相邻主弦杆组1靠近两端的位置，且两个第一连杆21均垂直于主弦杆组1。多个第二连杆22沿主弦杆组1的长度方向依次设在两个第一连杆21之间，且多个第二连杆22均相对于主弦杆组1倾斜设置。其中，在同一面上相邻第二连杆22的倾斜方向相反；在相对面上对应位置的两个第二连杆22交错设置。此种结构能够提高臂架段10 的整体强度和刚度。

对于上述实施例的臂架装置，至少具备如下优点之一：

1、此种臂架装置的运输尺寸及运输重量不再成为束缚臂架装置自身重量、自身承载能力的因素，使得臂架装置的自身承载能力可极大地提升。

2、组装式臂架结构形式简单，大大降低了工装及生产难度。

3、组装式臂架其自身的截面、重量可以根据实际吊装需求及吊装条件进行调节，可以使臂架装置自身的重量与整机性能达到良好的匹配，不至于影响到整机的性能。

4、组装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，使得臂架装置承载能力的利用率得到提高。

5、组装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。

6、组装式臂架中，大截面的臂架装置可用于整机重承载能力大的起重设备或承载能力要求较高的主臂使用；小截面的臂架装置可用于整机重承载能力小的起重设备或承载能力要求相对较低的副臂使用，臂架装置的整体利用率提高，节约成本。

7、当起重设备进行性能提升改进时，只需更换不同长度的连杆2，即可达到提升承载能力的目的，性能提升改进简单、成本低。

其次，本公开提供了一种起重设备，包括上述实施例的臂架装置。此种起重设备可根据臂架装置的承载能力，在使用前选择不同的杆件组装可满足承载能力的臂架装置，提高了起重设备对于不同工况的适应性；而且在运输时，臂架装置作为尺寸很长的结构，可拆分开运输，降低了对运输条件的要求。此种起重设备可具备超大型起重机的工作性能。

以上对本公开所提供的一种臂架装置及起重设备进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种臂架装置，其特征在于，包括形成空间桁架结构的臂架体，所述臂架体包括沿长度方向可拆卸连接的多个臂架段(10)，所述臂架段(10)包括：

多个连杆(2)；和

四个主弦杆组(1)，围合形成端面为四边形的结构，所述四个主弦杆组(1)中任意相邻主弦杆组(1)均通过所述多个连杆(2)中的部分连杆(2)连接；

其中，所述多个连杆(2)中的每个连杆(2)均可拆卸地连接于相邻两个所述主弦杆组(1)之间。

2.根据权利要求1所述的臂架装置，其特征在于，包括单个所述臂架体。

3.根据权利要求1所述的臂架装置，其特征在于，包括至少两个所述臂架体，至少两个所述臂架体沿所述臂架装置的宽度和高度方向中的至少一个方向间隔布局。

4.根据权利要求1所述的臂架装置，其特征在于，所述主弦杆组(1)包括平行设置的第一主弦杆(11)和第二主弦杆，所述第一主弦杆(11)与所述连杆(2)连接，所述第二主弦杆与所述第一主弦杆(11)可拆卸地连接，被配置为对所述第一主弦杆(11)加强。

5.根据权利要求1～4任一所述的臂架装置，其特征在于，所述主弦杆组(1)包括第一主弦杆(11)，所述第一主弦杆(11)的侧壁上沿周向设有两排第一铰接座(12)，被配置为分别与所述臂架体相邻两个面的所述连杆(2)铰接，每排第一铰接座(12)包括沿长度方向间隔设置的多个铰接座(12)。

6.根据权利要求5所述的臂架装置，其特征在于，相邻第一主弦杆(11)之间的多个连杆(2)中，相邻所述连杆(2)各自的第一端分别连接于其中一个所述第一主弦杆(11)上同一所述第一铰接座(12)的两个铰接孔(121)，相邻所述连杆(2)各自的第二端分别连接于另一个所述第一主弦杆(11)上相邻的所述第一铰接座(12)上。

7.根据权利要求1～4任一所述的臂架装置，其特征在于，

所述主弦杆组(1)包括第一主弦杆(11)，所述第一主弦杆(11)的侧壁上设有第一铰接座(12)，所述连杆(2)包括主体杆段(2A)和两个第一铰接头(2B)，所述两个第一铰接头(2B)分别连接在所述主体杆段(2A)的两端，所述连杆(2)与所述第一主弦杆(11)通过所述第一铰接头(2B)与所述第一铰接座(12)铰接实现可拆卸连接；和/或

所述主弦杆组(1)的两端分别设有第二铰接座(13)和第二铰接头(14)，相邻所述臂架段(10)通过所述第二铰接座(13)和所述第二铰接头(14)铰接实现可拆卸连接。

8.根据权利要求1～4任一所述的臂架装置，其特征在于，所述臂架段(10)中同一面上的多个连杆(2)包括：

两个第一连杆(21)，分别连接于相邻所述主弦杆组(1)靠近两端的位置，且所述两个第一连杆(21)均垂直于所述主弦杆组(1)；和

多个第二连杆(22)，沿所述主弦杆组(1)的长度方向依次设在所述两个第一连杆(21)之间，且所述多个第二连杆(22)均相对于所述主弦杆组(1)倾斜设置；

其中，在同一面上相邻所述第二连杆(22)的倾斜方向相反；在相对面上对应位置的两个所述第二连杆(22)交错设置。

9.一种起重设备，其特征在于，包括权利要求1～8任一所述的臂架装置。

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