EP0499208B1 - Teleskopausleger für Fahrzeugkrane o.dgl. - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Teleskopausleger für Fahrzeugkrane, bestehend aus einem auf dem Fahrzeug bzw. dessen Oberwagen schwenkbar gelagerten äußeren Anlenkstück, in dem mehrere teleskopartig zusammenschiebbare und ausfahrbare Teleskopschüsse gehaltert sind, wobei jeder Schuß mit Lagerungen für den in diesem geführten Schuß versehen und mit diesem Schuß verriegelbar ist und wobei eine hydraulische Druckmittel-Kolben-Zylinder-Einheit zum Aus- und Einfahren der einzelnen Schüsse vorgesehen ist.
- Bei einem beispielsweise aus der DE-B-21 48 966 bekannten Teleskopausleger dieser Art weisen die einzelnen Teleskopschüsse ein im wesentlichen kastenartiges Profil auf, wobei die unteren Gurte der einzelnen Schüsse flache V-förmige Profile oder flache rinnenförmige Profile aufweisen, die durch von einem ebenen mittleren stegteil abgewinkelte Schenkel gebildet sind. Diese unteren Gurte sind mit den Randbereichen der nach unten weisenden Schenkel von U-förmig profilierten Profilteilen mit abgerundeten Eckbereichen zwischen deren Stegteilen und Schenkeln zu kastenförmigen Profilen verschweißt, wobei im Bereich der Schweißverbindungen zusätzlich noch aussteifende strebenartige Bleche eingeschweißt sein können. Die einzelnen Teleskopschüsse sind ineinander auf den rinnenförmig profilierten Untergurten nach dem aus der DE-PS 21 48 966 bekannten Druckverteilungsverhältnis gelagert, wobei im Bereich der oberen angerundeten Ecken der Kastenprofile die Lagerkräfte durch Rollen oder entsprechend geformte Lagerschuhe übertragen werden. Um die Seitenwandungen des U-förmigen Profilteils gegen Beulen zu schützen, sind auf die Innen- oder Außenseite der Schenkel des Profils U-förmig profilierte Beulsteifen eingeschweißt. Der Untergurt, der hauptsächlich durch Biegekräfte belastet ist, ist durch seine V-Form oder die beiden längsverlaufenden, die Rinnenform bildenden Knicke ausgesteift und gegen Beulen gesichert.
- Der bekannte Teleskopausleger ist trotz der eingeschweißten Beulsteifen und der Knicklinien nicht nur gegen Beulen empfindlich, er laßt sich darüber hinaus wegen seiner komplizierten Querschnittsform auch nur mit erhöhtem Aufwand herstellen. Teleskopausleger werden nicht nur auf Biegung, sondern darüber hinaus auch auf Torsion belastet. Dabei wirken die in dem Untergurt mit rinnen- oder V-förmigen Querschnitt angeordneten Lagerelemente einer Verdrehung entgegen. Ist aber der Teleskopausleger mit einer wippbaren Nadel versehen, wird dieser über einen hinteren A-Bock o.dgl. durch Abspannseile abgespannt, so daß eine Torsionskräfte übertragende Führung in den Lagerelementen der V-förmigen Untergurte aufgehoben werden kann, wenn das nach hinten wirkende Moment gleich oder größer ist als das nach vorne wirkende und sich aus Last- und Nadelauslegergewicht ergebende Moment.
- Um einen Teleskopausleger unabhängig von seinem Verschiebelager eine ausreichende Torsionssteifigkeit zu verleihen, ist es bekannt, die einzelnen Auslegerschüsse miteinander zu verbolzen und zusätzlich noch mit seitlichen Führungslagern zu versehen.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Teleskopausleger der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der sich bei großer Biegesteifigkeit und Beulunempfindlichkeit seiner einzelnen Schüsse durch eine einfache und wirtschaftlich herstellbare Konstruktion auszeichnet.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Anlenkstück und die Schüsse aus Profilen bestehen, von denen jedes in der horizontalen (auf das Fahrzeug geschwenkten) Lage einen unteren runden und einen oberen halbkastenförmigen Teil aufweist, deren gegeneinander gerichteten Schenkel miteinander verbunden sind. Bei dem erfindungsgemäßen Profil ist also in einer horizontalen Trennebene ein oberes halbkastenförmiges Profil mit einem unteren runden Profil verbunden. Das untere runde Profil kann beispielsweise ein halbkreis-förmiges Profil sein. Vorzugsweise besitzt der untere Profilteil etwa die Form einer halben Ellipse mit dem durch den kleinen Radius gebildeten Scheitel. Das erfindungsgemäße Profil besteht also bezogen auf seine horizontale Achse aus unterschiedlichen Profilteilen, während es um seine vertikale Achse symmetrisch ist.
- Das erfindungsgemäße Profil wird in besonders günstiger Weise den Anforderungen an einen Teleskopausleger gerecht. Die Profile der einzelnen Schüsse eines Teleskopauslegers sind während des Betriebes in erster Linie in ihrem oberen Bereich auf Zug und in ihrem unteren Bereich auf Druck beansprucht, so daß der untere Bereich stark beulempfindlich ist. Bei herkömmlichen Profilen, die entweder eine Kastenform aufwiesen oder ausgehend von einer Kastenform mit einem unteren V-förmigen Profilteil versehen waren, wurden zur Erhöhung der Beulsteifigkeit innen und/oder außen in das Profil aussteifende Bleche eingeschweißt. Das erfindungsgemäße Profil wird in besonders günstiger Weise den Beanspruchungen eines Teleskopauslegers gerecht, weil der untere stark beulempfindliche Bereich aus einem runden Profil besteht, das sehr viel weniger beulempfindlich ist als kastenförmige Profile.
- Die Beulempfindlichkeit des unteren Profilteils nimmt mit der wachsenden Druckspannung, also in Richtung auf die untere Scheitellinie zu. Besonders günstig ist daher die Ausgestaltung des unteren Profilteils in Form einer Halbellipse, weil diese in ihrem Scheitelbereich den kleinsten Krümmungsradius aufweist und daher in dem Bereich mit der größten Druckspannung die geringste Beulempfindlichkeit besitzt.
- Die Schenkel des oberen Profilteils können rechtwinkelig zu dem den Obergurt bildenden geraden Stegteil stehen. Da der obere Profilteil auf Zug beansprucht wird, ist die Beulgefahr gering, so daß die geraden Profilschenkel in Kauf genommen werden.
- Nach einer vorteilhaften Ausführungsform schließen die Schenkel des oberen Profilteils mit dem geraden Stegteil einen stumpfen Winkel ein. Durch diesen stumpfen Winkel erstreckt sich der runde Profilteil bis in den oberen Bereich des Gesamtprofils, so daß insbesondere auch der mittlere Profilteil unempfindlicher gegen Beulen ist. Der seitliche Spannungsverlauf ist nämlich in der Mitte des Profils am höchsten, wodurch eine Erhöhung der Druckspannung in diesem Bereich entsteht. Ist die Krümmung über die Profilmitte nach oben fortgesetzt, wird die Beulsteifigkeit in diesem Bereich verbessert.
- Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Schenkel des oberen Profilteils mit dem geraden Stegteil spitze Winkel einschließen. Durch diese Ausführungsform wird dem seitlichen Spannungsverlauf Rechnung getragen, wobei der dadurch gegebenen Beulgefahr in dem seitlichen Bereich, falls erforderlich, durch entsprechende Maßnahmen Rechnung getragen werden kann. Beispielsweise können größere Blechstärken gewählt oder Beulsteifen eingeschweißt werden.
- Die stumpfen und spitzen Winkel der vorstehend beschriebenen Profilformen brauchen nur wenig von 90 abzuweichen.
- Um einen stufenlosen Übergang der beiden Profilteile zu erreichen, schließen die Schenkel des unteren runden Profilteils tangential an die geraden Schenkel des oberen Profilteils an.
- Zweckmäßigerweise sind die Schenkel des oberen Profilteils durch abgerundete Bereiche mit dem geraden Stegteil verbunden. Diese Ausführungsform ermöglicht es, in den abgerundeten Bereichen Lager zur Führung und Halterung des austeleskopierbaren Schüsse anzuordnen.
- Die Oberschale eines jeden Schusses kann aus einem Stück in der gesamten Länge gekantet werden, so daß in der Zugzone keine Schweißnähte und insbesondere keine querverlaufende Schweißnähte vorhanden sind.
- Bei der Fertigung der Auslegerschüsse kann die Oberschale auf eine gerade Platte aufgelegt werden und braucht nicht, wie bei einem vollständigen ovalen Auslegerprofil in besonderen Einrichtungen festgehalten zu werden.
- Im praktischen Kranbetrieb schafft das halbkastenförmige obere Profilteil zusätzliche Vorteile, die darin bestehen, daß sich das Hubseil auf den breiten Obergurt ablegen kann, ohne seitlich abzurutschen. Weiterhin ist der flache obere Stegteil des oberen Profilteils auch zu Wartungszwecken zweckmäßig, da dieser gefahrlos begangen werden kann. Das obere Profilteil kann zusätzlich auch mit einem rauhen Belag gespritzt werden, so daß die erforderliche Gleitsicherheit beim Begehen gegeben ist.
- Die Anordnung der Lagerungen in dem abgerundeten Bereich zwischen dem oberen geraden Stegteil und den Schenkeln des oberen Profilteils ermöglicht es, die geraden seitlichen Profilwände frei von Lagerungen zu halten, so daß diese zum Zwecke des Korrosionsschutzes lackiert und mit Beschriftungen versehen werden können.
- Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß sämtliche Auslegerschüsse im aus- und eingefahrenen Zustand miteinander verriegelt sind und daß nur eine einendig mit dem Auslegeranlenkstück des äußeren Schusses angelenkte Druckmittelkolbenzylindereinheit vorgesehen ist, die jeweils nur einen Schuß, der zuvor entriegelt worden ist, aus-und einfährt. Diese Ausgestaltung stellt sicher, daß die einzelnen Schüsse durch ihre ständige Verriegelung miteinander torsionssteif miteinander verbunden sind. Wird eine Verriegelung zum Zwecke des Aus- und Einfahrens eines Schusses gelöst, sind diese beiden Schüsse durch diese verbindende Druckmittelkolbenzylindereinheit gegen Verdrehen gesichert, wobei die Druckmittelkolbenzylindereinheit mit einer geeigneten Verdrehsicherung zu versehen ist.
- Zur Verriegelung der einzelnen Schüsse miteinander und zu deren Aus- und Einfahren kann eine Anordnung gewählt werden, wie sie aus dem älteren, aber nicht vorveröffentlichten Gebrauchsmuster G 90 13 210.6 bekannt ist. Zweckmäßigerweise kann also die Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit an dem Auslegeranlenkstück angelenkt und eine Mitnehmereinrichtung für die einzelnen Schüsse in dem Bereich des Endes des Zylinders angeordnet sein, aus dem die Kolbenstange austritt. Bei dieser Ausgestaltung wird immer nur eine so große Länge des Teleskopierzylinders auf Knickung beansprucht, die dem jeweils ausgefahrenen Teil der Kolbenstange zuzüglich der notwendigen Einspannlänge entspricht. Weiterhin können die Aufnahmen für die Kupplungsstücke der Mitnehmereinrichtung an den inneren Enden der austeleskopierbaren Schüsse eingeordnet sein. Zum Aus- und Einfahren eines Schusses wird immer nur diese an die Mitnehmereinrichtung angekuppelt, so daß die Steuerung der Verbolzungen insgesamt einfacher und überschaubarer wird. Die Aufnahmen für die Kupplungsstücke der Mitnehmereinrichtung sind zweckmäßigerweise an ringförmigen Rahmenteilen an den inneren Enden der Teleskopschüsse vorgesehen. Diese Aufnahmen sind zweckmäßigerweise paarweise einander gegenüberliegend angeordnet. Sie können aus Bohrungen oder Buchsen für einfahrbare Bolzen bestehen. In vorteilhafter Weise können die Aufnahmen in gemeinsamen zur Mittellinie der Schüsse parallelen Ebenen angeordnet sein. Diese Ausgestaltung gestattet es, daß die Kupplungsstücke der Mitnehmereinrichtung an dem Teleskopierzylinder, bei denen es sich in der Regel um Bolzen handeln wird, zum Ankuppeln jedes der Schüsse nur um gleiche Beträge ausgefahren werden muß, so daß die Mitnehmereinrichtung insgesamt unkomplizierter ausgebildet werden kann und die Kupplungsstücke bzw. Bolzen für einander gegenüberliegende Aufnahmen dichter beieinander liegen können. Zur näheren Darstellung der Einrichtungen zum Verriegeln und Entriegeln der Schüsse miteinander und zum Aus- und Einfahren der Schüsse wird auf das ältere Gebrauchsmuster DE-U-90 13 210.6 Bezug genommen.
- Zur Verriegelung der einzelnen Schüsse miteinander sind zweckmäßigerweise hydraulisch oder durch Druckluft und Federung betätigbare Bolzen an deren kragenartig verdickten Endbereichen vorgesehen.
- Die Bolzen können mit konusartigen oder angeschrägten Zentrierungen versehen sein, die geringfügige Verdrehungen während des Aus- und Einfahrens einzelner Schüsse beim Verriegeln korrigieren.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt
- Fig. 1 a - n einen Teleskopausleger in unterschiedlichen Ausfahrzuständen seiner Teleskopschüsse,
- Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teleskopschuß bzw. ein äußeres Anlenkstück mit einem aus einem halbkastenförmigen Teil und einem runden Teil zusammengesetztem Profil,
- Fig. 2 a bis 2 h die zugehörigen Biege-, Biegezug-, Biegedruck-und die zusammengesetzten Beanspruchungen darstellenden Diagramme,
- Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teleskopschuß bzw. ein äußeres Anlenkstück mit einem oberen halbkastenförmigen Profil, dessen Schenkel mit dem Stegteil stumpfe Winkel einschließen, und einem unteren elliptischen Profilteil,
- Fig. 3 a bis 3 h die zugehörigen Biege-, Biegezug-, Biegedruck-und die zusammengesetzten Beanspruchungen darstellenden Diagramme,
- Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teleskopschuß bzw. ein äußeres Anlenkstück mit einem Profil, das aus einem oberen halbkastenförmigen Profil, dessen Schenkel mit dem Stegteil spitze Winkel einschließen, und einem unteren elliptischen Profil zusammengesetzt ist,
- Fig. 4 a bis 4 h die zugehörigen Biege-, Biegezug-, Biegedruck-und die zusammengesetzten Beanspruchungen darstellenden Diagramme.
- Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das äußere Anlenkstück 1 des Teleskopauslegers 2 mit einem Gelenkstück 3 versehen, über das dieses an dem Oberwagen eines Krans, Kranfahrzeuges o.dgl. angelenkt ist. An dem von dem äußeren Anlenkstück 1 eingefaßten Teil ist im Gelenk 4 die Kolbenstange einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 5 angelenkt.
- Parallel zu der Kolbenzylindereinheit 5 ist oberhalb von dieser an dem Auslegeranlenkstück 4 verdrehsicher ein Vierkantprofil 6 angelenkt.
- Das Anlenkstück und die weiteren austeleskopierbaren Schüsse sind im Bereich ihrer Enden mit kragenartigen Versteifungen 8-10 versehen, auf denen mit Verriegelungsbolzen versehene Druckmittelkolbenzylindereinheiten angeordnet sind. Der innerste austeleskopierbare Schuß ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, an seinem äußeren Ende mit einem Rollenkopf versehen.
- Aus Fig. 2 ist der Querschnitt durch einen Teleskopschuß bzw. ein äußeres Anlenkstück eines Teleskopauslegers ersichtlich, das aus einem unteren halbelliptischen Profilteil 40 und einem oberen halbkastenförmigen Profilteil 41 besteht, dessen Schenkel in einer horizontalen Trennebene durch Schweißnähte 42,43 miteinander verschweißt sind. Die Schenkel 44,45 des oberen halbkastenförmigen Profilteils sind mit dem oberen Stegteil 46 durch gekrümmte Bereiche 47,48 mit dem Biegeradius RL verbunden. Das untere Profilteil 40 ist durch eine Schale mit halbelliptischen Querschnitt gebildet, wobei sich die Profilform mit großer Annäherung an eine Ellipse durch die drei Radien ri, Rmi und Ri beschreiben läßt. Aus Gründen der Fertigung kann eine Vereinfachung vorgenommen werden, wenn die Querschnittsform nur durch die beiden Radien ri und Rmi definiert wird. Die Ellipsenform ändert sich durch die beschriebenen Vereinfachungen bei der Herstellung nur geringfügig, wobei diese aus statischer Sicht unter Umständen sogar günstig sein können. Denn der Bereich der beulsteifen Schale mit dem Radius ri bzw. dem Winkel Ey2 wird größer und der Radius Rmi kann bis annähernd zur Profilmitte geführt werden. Dadurch entfällt der größere und somit weniger beulsichere Bereich mit dem Radius Ri. Hierdurch wird die Unterschale 40 insgesamt beulsteifer, da die Beulsicherheit linear mit der Vergrößerung der Radien abnimmt.
- Das Profil gem. Fig. 3 unterscheidet sich von den nach Fig. 2 nur dadurch, daß die obere Profilschale 41' mit halbkastenförmigen Profilschenkel 44' und 45' aufweist, die mit dem Stegteil 46' stumpfe Winkel einschließen.
- Das Profil gem. Fig. 4 weist eine aus einem halbkastenförmigen Profil bestehende obere Schale 41" auf, deren Profilschenkel 44" und 45" mit dem Stegteil 46" spitze Winkel einschließen.
- Bei den Profilen nach den Fig. 2-4 ist die konstruktive Mitte zwischen den Maßen H1 und H2 die Profilmitte. Der untere Teil meist die Form einer halben Ellipse auf, die gleichzeitig die untere konstruktive Profilschale bildet. Der untere Teil kann aus Gründen der Fertigung durch das Maß V nach oben verlängert werden, wodurch das Maß H2 der Oberschale entsprechend verkürzt wird.
- Wenn die Blechstärken der unteren Schale t1 bzw. t2 mit der Stärke der Oberschale t3 und die Profilhöhen H1 bzw. H2 so abgestimmt werden, daß die Schwerpunktachse sich in der Nähe der Profilmitte befindet und die Abweichungen B2 kleiner B bzw. B 2 größer B der Profile gem. den Fig. 3 bzw. 4 im Verhältnis nicht größer als dargestellt ist, ergeben sich folgende Spannungsverhältnisse, die jeweils in den Diagrammen mit den nachgestellten Buchstaben a bis h dargestellt sind:
- Die Druckspannung (-) ist wegen der Beulgefahr häufig die kritischste Beanspruchung bei dünnwandigen Hohlprofilen. Die größte Biege-Druckspannung entsteht durch die Hauptbelastung des Auslegers um die Achse X-X (X-Richtung) im unteren Scheitelpunkt des Radius ri. Dieses ist bei den drei Profilen gem. den Fig. 2 bis 4 gleich.
- Die seitliche Belastung bzw. Ausbiegung des Auslegers um die Achse Y-Y (Y-Richtung) in beiden Richtungen bewirkt in den Profil-Seitenwänden Druck- bzw. Zugspannungen, deren Größe sich im Verhältnis des Abstandes zur Trägheitsachse Y-Y ergibt.
- Bei allen drei Profilen sind im unteren Scheitelpunkt diese Spannungen = 0, so daß hier keine Veränderung der Druckspannung aus der X-Richtung entsteht. An der Oberkante des Profils werden infolge der Radien RL die Spannungen aus der Y-Richtung vermindert.
- Entlang der Seitenwand nach oben addieren sich die Zug- bzw. Druckspannungen aus der Y-Richtung mit den Biegespannungen aus der X-Richtung.
- Diese Spannungsverhältnisse sind zu jedem der drei Profile in den zugehörigen Diagrammen dargestellt.
- Bei dem Profil gem. Fig. 2 ist durch den gleichmäßigen, seitlichen Spannungsverlauf in der oberen Profilhälfte bzw. der oberen Schale der Aufbau der Druckspannung in der oberen beulempfindlichen Seitenwand am geringsten. Die Herstellung dieses Profils ist einfacher als die der Profile gem. den Fig. 3 und 4, da die Schenkel 44,45 mit dem Stegteil der Oberschale rechte Winkel bilden, welche in der Stahlbaufertigung wegen der vorhandenen Hilfsmittel besser beherrschbar sind.
- Bei dem Profil gem. Fig. 3 ist der seitliche Spannungsverlauf in der Mitte des Profils am höchsten, wodurch eine Erhöhung der Druckspannung gegenüber dem Profil nach Fig. 12 in diesem Bereich entsteht. Da aber der Radius Ri über die Profilmitte nach oben hin fortgesetzt ist, wird dadurch die Beulsteifigkeit verbessert, so daß dies nicht nachteilig ist.
- Bei dem Profil nach Fig. 4 hat der seitliche Spannungsverlauf den höchsten Wert an der Stelle, an der der Radius RL beginnt. Da die Krümmung durch den Radius R schon unterhalb der Profilmitte beendet ist, ist die nicht beulsteife, flache Profilseite größer und zudem nach unten verlagert. Diese Fläche erhält durch diese Einflüsse höhere Druckspannungen. Das ungünstigere Beulverhalten muß daher ggf. durch entsprechende Maßnahmen (größere Blechstärke oder Beulstreifen) ausgeglichen werden.
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anlenkstück (1) und die Schüsse aus Profilen bestehen, von denen jedes in der horizontalen, auf das Fahrzeug geschwenkten Lage einen unteren runden (40) und einen oberen halbkastenförmigen (41) Teil aufweist, und deren gegeneinander gerichtete Schenkel (44, 45) miteinander verschweißt sind.
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