WO2010091677A1 - Zugstange für die abspannung eines kranauslegers - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a pull rod for the bracing of a crane boom according to the preamble of claim 1.
  • Cranes with crane jibs are z. B. from DE 20 2008 006 167 U 1 known.
  • the crane jibs are here with rope-shaped or from single, articulated interconnected rod-shaped elements braced.
  • a disadvantage of welded tie rods is that the welded joints between the pipe and the coupling element have an increased notch sensitivity and are therefore subject to increased fatigue crack susceptibility in the weld seam area. The fatigue strength of such tie rods is thus significantly limited, leading to premature increased risk of failure.
  • the object of the invention is to provide a pull rod for bracing a crane jib, which does not have the disadvantages described and is inexpensive to produce.
  • the tubular body and the coupling element are detachably connectable with waiving a cohesive connection, wherein the region of the compound is so dimensioned and kerbarm designed that mathematically the full capacity of the tube cross-section can be exploited in terms of maximum fatigue strength.
  • connection is a screw connection.
  • the tubular body has in the connection area a threaded wall thickening, which is dimensioned such that a to be considered for the calculation of the load capacity of the tubular body cross-sectional weakening of the nominal wall thickness of the tube is avoided by the thread in the connecting region of the tubular body and coupling element and the transition from the Wall thickening to the tubular body kerbarm is executed.
  • the articulated coupling of the tie rods with each other and the connection of the tubular body with the coupling element on a common form-fitting connection as a bolt connection
  • the ends of the tubular body are provided with an outwardly facing wall thickening, abut on the shoulder-shaped transitional areas of the tubular body for wall thickening attachable coupling elements for a tensile force transfer, while the coupling element of one end as the father element and the other end designed as a nut member, said the father element of a pull rod with the nut element of the other pull rod are inserted into one another and connectable in the overlapping area by means of a bolt.
  • the advantage of the non-positive or positive connection of tubular body and coupling element according to the invention is that on the one hand by the waiver of a cohesive connection by welding consequent material inhomogeneities such. As metallurgical notches in the compound, which adversely affect the fatigue strength, can be avoided.
  • both the non-positive threaded connection of tubular body and coupling elements and the positive connection via attachable coupling elements are advantageously carried out detachable, so that a wear-related repair or replacement of the coupling elements are very simple and inexpensive possible.
  • the wall thickening is produced in a first advantageous variant of the method by upsetting in particular by hot upsetting of the pipe end.
  • the upsetting process is advantageously carried out so that the transitions generated during compression from the pipe to the coupling piece are kerbarm as possible. For this purpose, they have the largest possible radius. If necessary, the transitions can also be created by mechanical processing.
  • transitions with a flowing and notch-free transition to the non-thickened region of the tube advantageously ensure in the transition zone a low stress concentration factor, which has a favorable effect on the fatigue strength of the tubular body.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a screw according to the invention of
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of the invention with a common positive connection between the tubular body and coupling element and the tie rods with each other.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a screw connection according to the invention of tubular body and coupling element.
  • the drawbar 1 consists of screwed with a tubular body 2 coupling elements 6 and 7, the ends of which for connecting the tie rods with each other are inserted into one another and articulated with a bolt 8.
  • a circlip not shown here, ensures that the bolt 8 connecting the tie rods can not come loose under service stress.
  • the coupling elements 6 and 7 To mount the coupling elements 6 and 7, these must be aligned and fixed after screwing on the tubular body 2, that the holes of the coupling elements 6 and 7 for insertion of the bolt 8 are exactly aligned. In this position, the coupling elements 6 and 7 are then fixed on the tubular body 2, for example by a welding point or by a feather key.
  • the tubular body 2 has at the ends in each case a wall thickening 3, which is provided with an external thread 5, which corresponds with a mounted in the coupling element 6 and 7 internal thread 5 '.
  • the transitions 4 of the wall thickening 3 to the tubular body 2 are inventively ropeless and kerbarm executed to achieve the highest possible fatigue strength of the tie rod 1 during operation.
  • the wall thickening 3 of the tubular body 2 is dimensioned so that a cross-sectional weakening of the nominal wall thickness of the pipe to be taken into account for the calculation of the load bearing capacity of the tubular body 2 is reliably avoided by the thread in the connecting region of tubular body 2 and coupling element 6, 7.
  • Figure 2 shows the schematic representation of a second embodiment of the invention with a common positive connection between the tubular body and coupling element and the tie rods with each other.
  • the ends of the tubular body 2 ' are provided with outwardly facing wall thickenings 3', at the shoulder-shaped transitional areas 11 from the tubular body 2 'to the wall thickening 3' thereon clip-on coupling elements 9, 10 for a tensile force transfer fit.
  • the coupling elements 9, 10 are according to the invention symmetrical to the axis of the tubular body 2 'clamshell split executed to allow mounting on the pipe ends.
  • the coupling element 9 of one end is designed as Vatereiement and the coupling element 10 of the other end of the tie rod 1' as a nut member inserted into one another and provided with a through hole for insertion of the bolt 12.
  • a circlip ensures that the bolt 12 connecting the tie rods can not come loose under service stress.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Jib Cranes (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zugstangen für die Abspannung eines Kranauslegers, bestehend aus einem metallischen Rohrkörper und an beiden Enden daran angeschlossenen Kupplungselementen zur gelenkigen Verbindung der Zugstangen mittels Bolzen untereinander. Dabei sind der Rohrkörper und das Kupplungselement unter Verzicht einer stoffschlüssigen Verbindung lösbar miteinander verbindbar, wobei der Bereich der Verbindung so bemessen und kerbarm gestaltet ist, dass rechnerisch die volle Tragfähigkeit des Rohrquerschnittes im Hinblick auf eine möglichst hohe Dauerfestigkeit ausgenutzt werden kann.

Description

Zugstange für die Abspannung eines Kranauslegers
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zugstange für die Abspannung eines Kranauslegers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Kräne mit Kranauslegern sind z. B. aus der DE 20 2008 006 167 U 1 bekannt. Die Kranausleger sind hier mit seilförmigen oder aus einzelnen, gelenkig miteinander verbundenen stangenförmigen Elementen abspannbar.
Bei stangenförmigen als Zugstangen ausgeführten Elementen ist es bekannt, diese aus Rohrstücken mit an den Enden angeschweißten gabelförmigen Endstücken als Kupplungselemente auszuführen. Die einzelnen Zugstangen werden dann an den gabelförmigen Endstücken mittels einer Bolzenverbindung gelenkig in der erforderlichen Länge miteinander verkuppelt.
Derartige beispielsweise als Gittermastkrane ausgeführten Krane unterliegen im laufenden Betrieb hohen dynamischen Beanspruchungen, die auch auf die Zugstangen der Abspannung einwirken.
Nachteilig bei geschweißten Zugstangen ist, dass die Schweißverbindungen zwischen Rohr und Kupplungselement eine erhöhte Kerbempfindlichkeit aufweisen und deshalb einer erhöhten Ermüdungsrissanfälligkeit im Schweißnahtbereich unterliegen. Die Dauerfestigkeit derartiger Zugstangen ist dadurch deutlich eingeschränkt, was zu frühzeitigem erhöhten Ausfallrisiko führt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zugstange für die Abspannung eines Kranauslegers anzugeben, die die beschriebenen Nachteile nicht aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird nach dem Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Nach der Lehre der Erfindung sind der Rohrkörper und das Kupplungselement unter Verzicht einer stoffschlüssigen Verbindung lösbar miteinander verbindbar, wobei der Bereich der Verbindung so bemessen und kerbarm gestaltet ist, dass rechnerisch die volle Tragfähigkeit des Rohrquerschnitts im Hinblick auf eine möglichst hohe Dauerfestigkeit ausgenutzt werden kann.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung eine Verschraubung. Der Rohrkörper weist im Verbindungsbereich eine mit einem Gewinde versehene Wandverdickung auf, die so bemessen ist, dass eine für die Berechnung der Tragfähigkeit des Rohrkörpers zu berücksichtigende Querschnittsschwächung der Nennwanddicke des Rohres durch das Gewinde im Verbindungsbereich von Rohrkörper und Kupplungselement vermieden wird und der Übergang von der Wandverdickung zum Rohrkörper kerbarm ausgeführt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die gelenkige Verkupplung der Zugstangen untereinander und die Verbindung des Rohrkörpers mit dem Kupplungselement eine gemeinsame formschlüssige Verbindung als Bolzenverbindung auf. Hierbei sind die Enden des Rohrkörpers mit einer nach außen weisenden Wandverdickung versehen, an deren schulterförmigen Übergangsbereichen vom Rohrkörper zur Wandverdickung darauf aufsteckbare Kupplungselemente für eine Zugkraftübertragung formschlüssig anliegen, dabei sind das Kupplungselement eines Endes als Vaterelement und das für das andere Ende als Mutterelement ausgeführt, wobei das Vaterelement der einen Zugstange mit dem Mutterelement der anderen Zugstange ineinander einsteckbar und im Überdeckungsbereich mittels eines Bolzens miteinander verbindbar sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen kraft- bzw. formschlüssigen Verbindung von Rohrkörper und Kupplungselement besteht darin, dass einerseits durch den Verzicht auf eine stoffschlüssige Verbindung durch Schweißen dadurch bedingte Materialinhomogenitäten, wie z. B. metallurgische Kerben in der Verbindung, die sich negativ auf die Dauerfestigkeit auswirken, vermieden werden. Andererseits ist sowohl die kraftschlüssige Schraubverbindung von Rohrkörper und Kupplungselementen als auch die formschlüssige Verbindung über aufsteckbare Kupplungselemente vorteilhaft lösbar ausgeführt, so dass eine verschleißbedingte Reparatur oder der Austausch der Kupplungselemente sehr einfach und kostengünstig möglich sind.
Erfindungsgemäß wird die Wandverdickung in einer ersten vorteilhaften Verfahrensvariante durch ein Aufstauchen insbesondere durch Warmstauchen des Rohrendes erzeugt.
Der Stauchvorgang wird dabei vorteilhaft so ausgeführt, dass die beim Stauchen erzeugten Übergänge vom Rohr zum Kupplungsstück möglichst kerbarm sind. Hierzu weisen diese einen möglichst großen Radius auf. Falls erforderlich, können die Übergänge auch durch eine mechanische Bearbeitung erzeugt werden.
Die derart gestalteten Übergänge mit einem fließenden und kerbfreien Übergang zum nicht verdickten Bereich des Rohres gewährleisten vorteilhaft in der Übergangszone einen niedrigen Spannungskonzentrationsfaktor, der sich günstig auf die Dauerfestigkeit des Rohrkörpers auswirkt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, die Wandverdickung des Rohrendes durch eine Auftragsschweißung oder durch Aufsintern zu realisieren und anschließend mechanisch zu bearbeiten.
Bei den vorgenannten Verfahrensvarianten wird die Erzeugung der Wandverdickung vollständig vom Walzprozess abgekoppelt; dies hat den Vorteil, dass Rohre, wie z. B. Lagerrohre, die ursprünglich nicht für den beschriebenen Einsatzzweck vorgesehen waren, nachträglich mit einer Wandverdickung und einer entsprechenden mechanischen Bearbeitung versehen werden können.
Es ist außerdem möglich, die Rohrendenverdickung bereits bei der Herstellung des warmgewalzten nahtlosen Rohres zu erzeugen, wenn es aus fertigungstechnischer Sicht vorteilhafter erscheint. Beispielsweise wird durch ein Auseinanderfahren der Walzen an den Rohrenden ein vergrößerter Außendurchmesser erzeugt und ein vergrößerter Innendurchmesser z. B. durch ein entsprechend konstruiertes Innenwerkzeug.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung von
Rohrkörper und Kupplungselement,
Figur 2 die schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einer gemeinsamen formschlüssigen Verbindung zwischen Rohrkörper und Kupplungselement und der Zugstangen untereinander.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung von Rohrkörper und Kupplungselement.
Die Zugstange 1 besteht erfindungsgemäß aus mit einem Rohrkörper 2 verschraubten Kupplungselementen 6 und 7, deren Enden zum Verbinden der Zugstangen untereinander ineinander einsteckbar und mit einem Bolzen 8 gelenkig verbindbar sind. Ein hier nicht dargestellter Sicherungsring sorgt dafür, dass sich der die Zugstangen verbindende Bolzen 8 unter Betriebsbeanspruchung nicht lösen kann.
Zur Montage der Kupplungselemente 6 und 7 müssen diese nach dem Verschrauben auf dem Rohrkörper 2 so ausgerichtet und fixiert werden, dass die Bohrungen der Kupplungselemente 6 und 7 zum Einstecken des Bolzens 8 exakt fluchten. In dieser Position werden dann die Kupplungselemente 6 und 7 auf dem Rohrkörper 2 beispielsweise durch einen Schweißpunkt oder durch eine Passfeder fixiert.
Der Rohrkörper 2 weist an den Enden jeweils eine Wandverdickung 3 auf, die mit einem Außengewinde 5 versehen ist, welches mit einem im Kupplungselement 6 bzw. 7 angebrachten Innengewinde 5' korrespondiert. Die Übergänge 4 von der Wandverdickung 3 zum Rohrkörper 2 sind erfindungsgemäß ansatzfrei und kerbarm ausgeführt, um eine möglichst hohe Dauerfestigkeit der Zugstange 1 im Betrieb zu erreichen.
Die Wandverdickung 3 des Rohrkörpers 2 ist erfindungsgemäß so bemessen, dass eine für die Berechnung der Tragfähigkeit des Rohrkörpers 2 unter Betriebsbeanspruchung zu berücksichtigende Querschnittsschwächung der Nennwanddicke des Rohres durch das Gewinde im Verbindungsbereich von Rohrkörper 2 und Kupplungselement 6, 7 sicher vermieden wird. Figur 2 zeigt die schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einer gemeinsamen formschlüssigen Verbindung zwischen Rohrkörper und Kupplungselement und der Zugstangen untereinander.
Erfindungsgemäß weisen die Zugstangen 1' formschlüssig mit dem Rohrkörper 2' verbundene Kupplungselemente 9, 10 auf, die jeweils mittels eines Bolzens 12 miteinander verbindbar sind.
Um Zugkräfte über die Zugstange V übertragen zu können sind die Enden des Rohrkörpers 2' mit nach außen weisenden Wandverdickungen 3' versehen, an deren schulterförmigen Übergangsbereichen 11 vom Rohrkörper 2' zur Wandverdickung 3' darauf aufsteckbare Kupplungselemente 9, 10 für eine Zugkraftübertragung formschlüssig anliegen. Die Kupplungselemente 9, 10 sind erfindungsgemäß symmetrisch zur Achse des Rohrkörpers 2' zweischalig geteilt ausgeführt, um die Montage auf die Rohrenden zu ermöglichen.
Zum Verbinden der Zugstangen 1' miteinander, ist das Kupplungselement 9 des einen Endes als Vatereiement und das Kupplungselement 10 des anderen Endes der Zugstange 1' als Mutterelement ineinander einsteckbar ausgeführt und mit einer Durchgangsbohrung zum Einstecken des Bolzens 12 versehen.
Ein hier nicht dargestellter Sicherungsring sorgt dafür, dass sich der die Zugstangen verbindende Bolzen 12 unter Betriebsbeanspruchung nicht lösen kann.
Bezugszeicheniiste
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Claims

Patentansprüche
1. Zugstange (1 , 1') für die Abspannung eines Kranauslegers, bestehend aus einem metallischen Rohrkörper (2, 2') und an beiden Enden daran angeschlossenen Kupplungselementen (6, 7, 9, 10) zur gelenkigen Verbindung der Zugstangen mittels Bolzen (8, 12) untereinander dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (2, 2') und das Kupplungselement (6, 7, 9, 10) unter Verzicht einer stoffschlüssigen Verbindung lösbar miteinander verbindbar sind, wobei der Bereich der Verbindung so bemessen und kerbarm gestaltet ist, dass rechnerisch die volle Tragfähigkeit des Rohrquerschnitts im Hinblick auf eine möglichst hohe. Dauerfestigkeit ausgenutzt werden kann.
2. Zugstange nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Verschraubung ist, wobei der Rohrkörper (2) im Verbindungsbereich eine mit einem Außengewinde (5) versehene Wandverdickung (3) durch Vergrößerung des Außendurchmessers aufweist, die so bemessen ist, dass eine für die Berechnung der Tragfähigkeit des Rohrkörpers (2) zu berücksichtigende Querschnittsschwächung der Nennwanddicke des Rohres durch das Gewinde (5) im Verbindungsbereich von Rohrkörper (2) und Kupplungselement (6, 7) vermieden wird und der Übergang (4) von der Wandverdickung (3) zum Rohrkörper (2) kerbarm ausgeführt ist.
3. Zugstange nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (2) im Verbindungsbereich ein Außengewinde (5) und das Kupplungselement (6, 7) ein Innengewinde (51) aufweist.
4. Zugstange nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkige Verkupplung der Zugstangen (1') untereinander und die Verbindung des Rohrkörpers (21) mit dem Kupplungselement (9, 10), eine gemeinsame formschlüssige Verbindung als Bolzenverbindung aufweisen.
5. Zugstange nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Rohrkörpers (2') mit einer nach außen weisenden Wandverdickung (3') versehen sind, an deren schulterförmigen Übergangsbereichen (11) vom Rohrkörper (2') zur Wandverdickung (3') darauf aufsteckbare Kupplungselemente (9, 10) für eine Zugkraftübertragung formschlüssig anliegen, wobei das Kupplungselement (9) eines Endes als Vaterelement und das Kupplungselement (10) des anderen Endes der Zugstange (11) als Mutterelement ineinander einsteckbar ausgeführt sind und im Überdeckungsbereich das Vaterelement und das Mutterelement mittels eines Bolzens (12) miteinander verbindbar sind.
6. Zugstange nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente (9, 10) zur Längsachse des Rohrkörpers (2') symmetrisch zweischalig geteilt und in aufgesteckter Position auf dem Rohrkörper (2') miteinander verbindbar sind.
7. Zugstange nach einem der Ansprüche 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Wandverdickung (3') ein durch Warmstauchen aufgestauchtes Rohrende ist.
8. Zugstange nach einem der Ansprüche 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Wandverdickung (3!) eine Auftragsschweißung ist.
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