DE4101582A1

DE4101582A1 - Krafteinleitungs-, kraftumlenkungs- und fuegestelle

Info

Publication number: DE4101582A1
Application number: DE19914101582
Authority: DE
Inventors: Peter Prof Dr Sc Tech Prusseit
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1992-07-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Krafteinleitungs-, Kraftumlen kungs- und Fügestelle an aus Gurten und Stegen bestehenden Kastenträgern, die diesen mit seinen Lager- und Anlenkstellen verbindet, beispielsweise für Arbeitsausrüstungen von Baggern, Ladern, Kranen u. dgl.

Es ist bekannt, Lager- und Anlenkstellen von Arbeitsausrü stungen für Universalbagger über biege- und torosionssteife Rohre mit dem Kastenträger zu verbinden. Neben der Funktion als Fügestelle besteht die Aufgabe der biege- und torsions steifen Rohre ferner darin, die von den Lager- und Anlenk stellen ausgehenden Kräfte in den Kastenträger einzuleiten bzw. umzulenken. Die durch die Rohre bzw. Rohrstücken gebil deten Hohlzylinder stoßen an Stegbleche und Gurtbleche an (DD-PS 2 15 599). Sie sind teilweise durch die Stegbleche hin durchgesteckt und mit ihnen und den Gurtblechen verschweißt. Jeder Lager- bzw. Anlenkstelle ist eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle zugeordnet, so daß die ent stehenden Kräfte ausschließlich über den Hohlzylinder und damit auf kürzestem Wege weitergeleitet werden. In der Regel sind die Hohlzylinder stirnseitig geschlossen. Das Fügen eines solchen Kastenträgers durch Schweißverbindungen ist verhältnismäßig aufwendig, da die einzelnen Teile, d. h. Stege, Gurte und Hohlzylinder exakt zueinander positioniert werden müssen. Die Häufung von Schweißnähten bedingt außerdem hohe Spannungskonzentrationen, die insbesondere in der Umgebung der Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen schäd lich und mitunter Ursache einer geringen Zuverlässigkeit sind. Nachteilig ist ferner, daß sich der Kastenträger erst im Verlaufe des Fügevorganges schließt.

Bei der in der DE-OS 25 21 805 gezeigten Auslegerkonstruktion wird die Schwenkvorrichtung, an der der den Ausleger bewegen de Arbeitszylinder angelenkt ist, von einer Befestigungs vorrichtung gebildet, zu der ein Paar glocken- oder becher förmige Gußstücke gehören. Sie reichen durch Öffnungen der Stege des Auslegers hindurch und sind mit diesen durch eine Ringschweißung verbunden. Weitere Ringschweißungen verbin den die Gußstücke über einen radial nach innen ragenden Ring flansch mit einem zylindrischen Zwischenstück. Auch bei die ser durch die Vorfertigung von Gelenkteilen aus Gußstücken vereinfachten Auslegerkonstruktion sind insbesondere in den Bereichen der Kräfteeinleitung Schweißverbindungen auszufüh ren. Diese haben hohe Spannungskonzentrationen zur Folge, die wiederum zu einer verringerten Zuverlässigkeit führen können. Nachteilig ist auch, daß die Krafteinleitungsstellen an ein und demselben Bauteil konstruktiv unterschiedlich gestaltet sind und der Ausleger immer noch aus einer verhältnismäßig hohen Anzahl von Einzelteilen bzw. Baugruppen gefertigt wird. Das bedingt einen hohen Fertigungsaufwand.

Ziel der Erfindung ist es, durch eine konstruktive Verein fachung und Vereinheitlichung des Konstruktionsprinzips der Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen die Zu verlässigkeit der Kastenträger zu erhöhen und den Fertigungs aufwand zu senken. Hierzu sollen durch Reduzierung der Anzahl der Schweißverbindungen die Spannungskonzentrationen im Be reich der Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen vermindert sowie die Montage vereinfacht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die aus einem Hohlzylinder bestehende Krafteinleitungs-, Kraftumlen kungs- und Fügestelle zusammen mit der bzw. den ihr zuorden baren Lager- bzw. Anlenkstellen ein kompaktes biege- und tor sionssteifes Teil bildet, das mit vorgefertigten Gurten und Stegen des Kastenträgers fügbar ist. Der Hohlzylinder besitzt in der Ebene der Stege und der Lager- bzw. Anlenkstellen Aus steifungen. Die Wandstärke dieses kompakten Teiles entspricht im Fügebereich der Dicke der Gurte und Stege des Kastenträ gers. Dieses Teil kann beispielsweise ein Gußteil sein. Der Vorteil der erfindungsgemäßen konstruktiven Trennung zwischen Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle und dem übrigen Kastenträger besteht darin, daß alle Kastenträger nach einem einheitlichen Konstruktionsprinzip entstehen, wo bei vorgefertigte, im wesentlichen langgestreckte Teile der Kastenträger mit einem kompakten, aus Hohlzylinder und Lager- bzw. Anlenkstelle bestehenden Teil verbunden, d. h. die Ka stenträger durch Lager- oder Anlenkstellen komplettiert wer den. Die Montage kann sowohl durch Schweißen als auch durch lösbare Verbindungen erfolgen. Bei letzteren können die Füge stellen der kompakten Teile und der Kastenträger als Flansch verbindung gestaltet sein. Ebenso ist es auch möglich, die Fügestellen als Überlappverbindung oder Stumpfstoß auszufüh ren.

Montagegünstiger ist das Verschweißen der kompakten Teile mit den Kastenträgern. Da die Schweißnähte im wesentlichen außer halb des Bereiches der Kraftleitung von den Lager- und An lenkstellen in den Hohlzylinder liegen, treten in diesen für die Zuverlässigkeit des gesamten Bauteils wichtigen Bereichen keine überhöhten Spannungskonzentrationen auf. Das kompakte Teil ist während und nach dem Schweißen formstabil. Es weist bezüglich der Dicke der Gurte und Stege keine großen Quer schnittssprünge auf und erfordert keine zusätzlichen Verstär kungen an Gurten und Stegen. Insgesamt sind wesentlich weniger Schweißnähte erforderlich als an den auf bisherige Weise ge fertigten Kastenträgern. Bei entsprechender Gestaltung der Hohlzylinder mit den an ihnen außermittig angeordneten Lager- bzw. Anlenkstellen und bei Einhaltung einer bestimmten Schweiß folge ist es möglich, die Lager- bzw. Anlenkstellen bereits vor dem Verschweißen des kompakten Teiles mit den Kastenträ gern auf Fertigmaß zu bearbeiten. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß durch die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen die Bauteile wie Ausleger und Stiel ein unver wechselbares, ihre Funktion unterstreichendes äußeres Erschei nungsbild erhalten.

Nachfolgend soll die Erfindung am Beispiel der mittels Hydro zylinder betätigten Arbeitsausrüstung eines Baggers näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Ausleger eines Hydraulikbaggers,

Fig. 2 einen Stiel eines Hydraulikbaggers,

Fig. 3 eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle am Fuß bzw. Kopf eines Auslegers nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle für einen Auslegerzylinder, den Stiel- und Kippzylinder nach Fig. 2,

Fig. 5 eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle für zwei Auslegerzylinder,

Fig. 6 eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle für den Stielzylinder am Hauptlager des Stiels,

Fig. 7 eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle am Löffel- und Schwingenlager.

Nach Fig. 1 besteht ein Ausleger eines Hydraulikbaggers aus einem aus Gurten 1 und mindestens zwei Stegen 2 geschweißten, abgewinkelten Kastenträger 3 und besitzt an seinem unteren freien Ende eine Lagerstelle 4 zur schwenkbaren Abstützung am Oberwagen, an seinem oberen freien Ende eine Lagerstelle 5 zur schwenkbaren Aufnahme des Stiels, unterhalb des unteren Gurtes 1 im Bereich der Abwinkelung einen Anlenkpunkt 6 zur Aufnahme des bzw. der Auslegerzylinder und oberhalb des obe ren Gurtes 1 im Bereich des abgewinkelten Teiles des Kasten trägers 3 einen Anlenkpunkt 7 zur Aufnahme des Stielzylinders. Jeder Lagerstelle 4, 5 und jedem Anlenkpunkt 6, 7 ist jeweils eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 8, 9, 10 und 11 zugeordnet, d. h. die Lagerstellen 4, 5 und Anlenk punkte 6, 7 sind über die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs und Fügestellen 8, 9, 10, 11 mit dem Kastenträger 3 verbunden, wobei letztere im vorliegenden Beispiel mit dem Kastenträger 3 verschweißt sind.

Nach dem gleichen Prinzip ist der in Fig. 2 gezeigte Stiel eines Hydraulikbaggers aufgebaut. Er besteht aus einem aus Gurten 12 und mindestens zwei Stegen 13 geschweißten Kasten träger 14 und besitzt zur Verbindung mit dem Ausleger eine Lagerstelle 15, einen Anlenkpunkt 16 für den Stielzylinder, einen Anlenkpunkt 17 für den Kippzylinder, eine Lagerstelle 18 zur schwenkbaren Befestigung für den Löffel und einen Anlenkpunkt 19 für die Schwinge. Jeder Lagerstelle 15, 18 sowie jedem Anlenkpunkt 16, 17 und 19 ist wiederum eine Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 20, 21 und 22 zugeordnet, d. h. die Lagerstelle 15 für den Ausleger und der Anlenkpunkt 16 für den Stielzylinder sind über die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 20, der Anlenkpunkt 17 für den Kippzylinder über die Krafteinlei tungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 21 und die Lagerstelle 18 sowie der Anlenkpunkt 19 über die Krafteinleitungs-, Kraft umlenkungs- und Fügestelle 22 mit dem Kastenträger 14 verbun den. Alle Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen 20, 21, 22 sind mit dem Kastenträger 14 verschweißt. In den Fig. 3 bis 7 sind mögliche Ausführungsformen der Krafteinlei tungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen 8, 9, 10, 11 und 20, 21 und 22 im Schnitt dargestellt. Fig. 3 zeigt die Gestaltung der Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen 8 und 9 für die Lagerstellen 4 und 5 zur Abstützung des Auslegers am Oberwagen bzw. zur Aufnahme des Stiels. Die Krafteinlei tungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen 8 und 9 sind als durch die Stege 2 hindurchgeführter Hohlzylinder 23 gestaltet, die in der Ebene der Stege 2 eine Aussteifung 24 besitzen. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Lagerstelle 8, 9 mit dem Hohlzy linder 23 ein kompaktes, selbständiges Teil bildet.

Fig. 4 zeigt die Gestaltung der Krafteinleitungs-, Kraftum lenkungs- und Fügestellen 10 und 11 für die Anlenkpunkte 6 und 7 des Auslegers, die den Auslegerzylinder bzw. den Stiel zylinder aufnehmen sowie der Krafteinleitungs-, Kraftumlen kungs- und Fügestelle 21 für den Anlenkpunkt 17, der den Kipp zylinder aufnimmt. Die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen 10, 11 und 21 sind auch in dieser Ausführung als durch die Stege 2 bzw. 13 hindurchgehende Hohlzylinder 25 ausgeführt. In der Ebene der Anlenkpunkte 6, 7 bzw. 17 ist der Hohlzylinder 25 mit Aussteifungen 26 und 27 versehen. Auch in dieser Darstellung wird die Verschmelzung von Anlenkpunkten 6, 7, 17 mit dem Hohlzylinder 25 zu einem kompakten Teil deutlich.

Fig. 5 zeigt die Konstruktionsweise für die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 10 für den Fall, daß der Aus leger mit zwei Auslegerzylindern bewegt wird. Ein Hohlzylin der 28 ist so weit durch die Stege 2 hindurchgeführt, daß die beiden Anlenkpunkte 6 beidseitig des Kastenträgers angeordnet sind. Der Hohlzylinder 28 ist mit drei Aussteifungen 29, 30 und 31 versehen, wobei sich die Aussteifung 29 in der Ebene des Anlenkpunktes 6 und die Aussteifungen 30 und 31 in der Ebene der Stege 2 befinden, und bildet mit den beiden Anlenk punkten 6 ein kompaktes Teil.

Eine Besonderheit bei der Gestaltung der Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestellen ist in Fig. 6 gezeigt. Dabei handelt es sich um die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 20, die die Kräfte der Lagerstelle 15, durch die der Stiel mit dem Ausleger verbunden ist, und des Anlenk punktes 16 für den Stielzylinder aufnehmen und weiterleiten muß. Ein Hohlzylinder 32 ist wiederum durch die Stege 13 hindurchgeführt und bildet mit der Lagerstelle 15 und dem An lenkpunkt 16 ein kompaktes Teil. In Verlängerung des Anlenk punktes 16 ist er mit einer verhältnismäßig starken Aussteifung 33 versehen. Die Stirnflächen und die Aussteifung des Hohl zylinders besitzen zur Aufnahme der Lagerstelle 15 einen Durch bruch.

Ebenso wie die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Füge stelle 20 muß die Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 22 Kräfte von zwei Stellen, nämlich von der Lager stelle 18 für den Löffel und dem Anlenkpunkt 19 für die Schwinge aufnehmen. Eine mögliche Gestaltung dieser Kraftein leitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle 22 ist in Fig. 7 dargestellt, wobei diese aus einem Doppelhohlzylinder 34 be steht, dessen durch die Stege 13 hindurchgeführter Teil mit einem Durchbruch für den Anlenkpunkt 19 und der andere Teil mit einem Durchbruch für die Lagerstelle 18 versehen ist. Auch bei dieser Variante bildet die Krafteinleitungs-, Kraft umlenkungs- und Fügestelle 22 zusammen mit dem Anlenkpunkt 19 und der Lagerstelle 18 ein kompaktes Teil.

In allen Beispielen sind die Hohlzylinder 23, 25, 28, 32 und der Doppelhohlzylinder 34 mit den Gurten 1, 12 und/oder den sie ganz oder teilweise umschließenden Stegen 2, 13 ver schweißt. Um die Formstabilität der Hohlzylinder 23, 25, 28, 32 und 34 zu erhöhen, sind sie bis auf die Durchbrüche für Lagerstelle 15 und 18 und den Anlenkpunkt 19 stirnseitig ver schlossen.

Claims

1. Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle an aus Gurten und Stegen bestehenden Kastenträgern, die aus einem Hohlzylinder besteht und den Kastenträger mit seinen Lager- und Anlenkstellen verbindet, beispielsweise für Arbeits ausrüstungen von Baggern, Ladern, Kranen und dgl. gekennzeichnet dadurch daß der Hohlzylinder (23, 25, 28, 32) zusammen mit der bzw. den ihm zuordenbaren Lager- bzw. Anlenkstellen (4, 5, 6, 7, 15, 16, 17, 18, 19) ein kompaktes biege- und torsionsstei fes Teil bildet, das mit vorgefertigten Gurten (1, 12) und Stegen (2, 13) fügbar ist, wobei der Hohlzylinder (23, 25, 28, 32) in der Ebene der Stege (2, 13) und der Lager- bzw. Anlenkstellen (6, 7, 16, 17) Aussteifungen (24, 26, 27, 29, 30, 31, 33) aufweist.

2. Krafteinleitungs-, Kraftumlenkungs- und Fügestelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das kompakte biege- und torsionssteife Teil ein Gußteil ist.