WO2013056441A1 - 起重机臂架和起重机 - Google Patents

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crane
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boom
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詹纯新
刘权
丁慧智
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Hunan Zoomlion Special Vehicle Co Ltd
Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
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Hunan Zoomlion Special Vehicle Co Ltd
Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs

Definitions

  • the present invention relates to a crane boom and a crane, and more particularly to a crane boom having higher strength, rigidity, stability, and a crane having such a boom. Background technique
  • the boom is an important and direct force component for crane hoisting operations. It must meet the lifting performance of the whole machine, the strength, rigidity and stability of the jib boom, and the jib boom in road transportation. The size and other limitations of the time, so the design is more and more difficult.
  • the crane boom is a quadrangular space truss structure with a section such as an intermediate arm section and a variable section at both ends.
  • the chord and the web are preferably made of a circular section.
  • the quadrilateral section in order to increase the lifting performance of the jib frame as well as its own strength, rigidity and stability, there are mainly two common ways, one is to increase the size of the quadrilateral section. That is, the values of a1 and bl are increased, and the other is to increase the diameter of the steel pipe ⁇ ⁇ of the chord and the thickness tl of the steel pipe.
  • the dimensions of the quadrilateral section a1 and bl cannot be increased without limitation, and the diameter OD1 of the steel pipe of the chord and the thickness tl of the steel pipe are limited by various aspects such as the welding manufacturing process and the pipe manufacturing capability. It is impossible to increase without limit.
  • FIG. 2 shows the H-type double.
  • the boom Figure 3 shows the A-arm frame.
  • such a dual-arm structure requires two other structural members or power hydraulic components to be connected thereto, for example, two sets of super-lifting masts, a turntable, a power and a hydraulic system are required. Therefore, the configuration of the whole vehicle is much higher than that of the cranes of other single-section booms, and the disassembly and assembly process of each component is complicated, and The synchronous control of electro-hydraulic is also very difficult.
  • the current difficult problem in the design of the boom in the crane industry is how to improve the moment of inertia and the flexural modulus of the single-arm section, that is, how to improve the strength, rigidity and stability of the single-arm frame, and ultimately improve The lifting performance of the entire crane, thus meeting the needs of booming products with a larger tonnage of lifting weight.
  • the present invention provides a crane boom, which is composed of a chord and an abdominal rod, wherein the number of the chords is at least five, and the at least five chords are surrounded by the
  • the cross section of the crane boom is an axisymmetric polygon having at least 5 sides.
  • the number of the chords is 5, 6, 7, 8, 9, or 10.
  • chord and the web are made of a circular steel tube, an angled steel or a rectangular steel tube.
  • the boom comprises an intermediate arm section of equal section and two end arm sections of variable cross section.
  • the intermediate arm sections are multi-section, the lengths of the different sections are different from each other, and/or the thickness of the chords of different sections are different from each other, and/or the thicknesses of the webs of different sections are different from each other.
  • the intermediate arm segments are multi-section, the lengths of the different segments are the same, and/or the thickness of the chords of the different segments is the same, and/or the thickness of the webs of the different segments is the same.
  • the number of the chords is six, and the cross section of the crane boom is an axisymmetric hexagon.
  • the six vertices of the hexagonal cross section of the boom are sequentially points A, B, C, D, E and F, wherein the side FA is parallel to the side CD, the symmetry of the hexagonal cross section
  • the axis is perpendicular to the edge FA and the edge CD, and the distance between the edge FA and the edge CD is H, and a line parallel to FA and CD and equal to the distance between FA and CD is made.
  • the distance from the line to point B and point E is equal. Both are h, V2 /2 ⁇ CD/BE ⁇ 1, V2 /2 ⁇ FA/BE ⁇ 1, l/4 h/H l/2.
  • Another object of the present invention is to provide a crane having the above-described boom of the present invention.
  • the cross section of the crane boom is a polygonal structure larger than four sides, thereby improving the strength, rigidity and stability of the boom when the size limit of the boom is satisfied.
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a prior art crane boom
  • FIG. 2 is a schematic view of a prior art H-shaped double arm frame
  • Figure 3 is a schematic view of a prior art A-type double arm frame
  • Figure 4 is a schematic view of a crane boom according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a crane boom in accordance with a preferred embodiment of the present invention. Description of the reference numerals
  • the invention provides a crane boom, which is composed of a chord 1 and a web 2, wherein the number of the chords 1 is at least 5, and the crane is surrounded by the at least 5 chords 1
  • the cross section of the boom is an axisymmetric polygon having at least 5 sides.
  • the cross section of the boom used by the crane is generally quadrangular.
  • the technical solution of the present invention provides at least 5
  • the boom of the polygonal section of the strip is shown in Figure 2.
  • the polygonal cross section is an axisymmetric figure.
  • the moment of inertia and the flexural modulus of the single boom are increased, thereby improving the strength, rigidity and stability of the boom while meeting the size limitation of the boom, and finally improving the lifting performance of the whole machine.
  • a single boom structure can be used instead of the double-arm structure commonly used in the prior art, which not only simplifies the structure of the crane but also reduces the cost.
  • the number of the chords 1 is 5, 6, 7, 8, 9, or 10. That is to say, the cross section of the boom is a pentagon, a hexagon, a heptagon, an octagon, a hexagon or a decagon, and more preferably, a hexagon, an octagon or a decagon is usually selected. .
  • the chord 1 and the web 2 are made of a circular steel tube, an angled steel or a rectangular steel tube.
  • the chord 1 and the web 2 of the boom of the present invention are made of a circular steel pipe.
  • the materials and cross-sectional shapes of the chord 1 and the web 2 of the present invention are not limited thereto, and may be made of a metal or a non-metal having a lighter weight and higher strength.
  • the boom comprises an intermediate arm section of equal section and two end arm sections of variable cross section.
  • the boom includes a plurality of arm segments sequentially connected in the longitudinal direction, wherein the intermediate arm segments are equal in cross section in the longitudinal direction, and the cross sections of the both end arm segments in the longitudinal direction are not equal.
  • the intermediate arm section is multi-section, the lengths of different sections are different from each other, and/or different sections
  • the thickness of the chord 1 is different from each other, and/or the thickness of the web 2 of different sections is different from each other.
  • the thickness of the chord 1 and the web 2 refers to the thickness of the material used to manufacture the chord 1 or the web 2, and the thickness means different meanings for different materials, for example, a tubular chord. 1 and/or the web 2, the thickness refers to the thickness of the tube wall, and for the angle steel, the thickness refers to the thickness of the steel sheet.
  • the number of intermediate arm sections may be plural.
  • the length of the arm section and the thickness of the chord 1 and the web 2 of the arm section may affect the strength of the arm section, and therefore, for different lengths
  • Each intermediate arm section can take the form of different thicknesses of the chord 1 and the web 2 of each arm section, so that not only the strength of each intermediate arm section is substantially equal, but also the strength of the entire boom is the worst.
  • the arm section is correct, so that not only the strength of each arm section is maintained, but also the waste of material is not caused.
  • the intermediate arm segments are multi-section, the lengths of the different segments are the same, and/or the thickness of the chord 1 of the different segments is the same, and/or the thickness of the web 2 of the different segments is the same.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and the length between the respective intermediate arm sections, the thickness of the chord and/or the thickness of the webs may be equal.
  • the present invention does not limit the length of each intermediate arm section and the two end arm sections and the thickness of the chord and the web of the arm section, and is appropriately selected according to actual conditions in the application to meet the needs.
  • the number of the chords 1 is six, and the cross section of the crane boom is an axis-symmetrical hexagon.
  • the number of sides of the polygon of the cross section of the arm section cannot be increased without limitation, preferably a hexagonal cross section consisting of six chords.
  • the six vertices of the hexagonal cross section of the boom are sequentially points A, B, C, D, E and F, wherein the side FA is parallel to the side CD, the symmetry of the hexagonal cross section
  • the axis is perpendicular to the edge FA and the edge CD, and the distance between the edge FA and the edge CD is H, and a line parallel to FA and CD and equal to the distance between FA and CD is made.
  • the distance from the line to point B and point E is equal. Both are h, V2 /2 ⁇ CD/BE ⁇ 1, V2 /2 ⁇ FA/BE ⁇ 1, l/4 h/H l/2.
  • the preferred cross-sectional dimensions for the cross-section of the boom are hexagonal. As shown in Fig. 5, the above size selection and calculation are based on the formula for calculating the section bending modulus and moment of inertia. For the boom, the larger the bending modulus and moment of inertia of the section, the better.
  • the present invention provides a crane, wherein the crane comprises the above-described crane boom of the present invention.
  • the strength, rigidity and stability of the boom can be greatly improved while satisfying the limitation of the size of the transport, so that the crane of the present invention can achieve lifting using only one boom. Weight requirements.
  • the crane can be a set for the corresponding mast, turntable and hydraulic system of the jib frame, which greatly simplifies the assembly and control of the components, and the cost can be greatly reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Abstract

公开了一种起重机臂架和包括该臂架的起重机，该臂架由弦杆（1）和腹杆（2）构成，其特征在于，所述弦杆（1）的数目至少为5根，该至少5根弦杆（1）所围成的所述起重机臂架的横截面为具有至少5条边的轴对称的多边形。通过上述技术方案，起重机臂架的横截面为大于四边的多边形结构，从而在满足臂架尺寸限制的情况下提高臂架的强度、刚度和稳定性。通过对该臂架的结构的优化设计，某些情况可以使用单臂架结构来代替现有技术中常用的双臂架结构，不但简化了起重机的结构，而且降低了成本。

Description

起重机臂架和起重机
技术领域
本发明涉及一种起重机臂架和起重机， 具体地， 涉及一种具有更高强 度、 刚度、 稳定性的起重机臂架， 以及具有这种臂架的起重机。 背景技术
目前， 起重机的设计和制造的吨位不断增大。 而臂架作为起重机吊载 作业的重要和直接受力构件， 既要满足整机的起重性能， 起重臂架的自身 强度、 刚度和稳定性等， 又要满足起重臂架在公路运输时尺寸等多方面的 限制， 因此设计难度越来越高。
通常， 起重机臂架都是采用中间臂节等截面， 两端臂节变截面的四边 形空间桁架结构， 其中， 弦杆和腹杆均优选的采用圆形截面的钢管。 对于 这种结构， 如图 1 所示， 为了增大起重臂架的起重性能以及自身强度、 刚 度和稳定性， 比较常用的方式主要有两种， 一种是增大四边形截面的尺寸， 即增大 al和 bl的值， 另一种是增大弦杆的钢管直径 Φ ϋΐ和钢管厚度 tl。
但是， 由于公路运输对尺寸的限制， 四边形截面的尺寸 al和 bl不能 无限制的增大，而且弦杆的钢管直径 OD1和钢管厚度 tl受到焊接制作工艺 和管材制造能力等多方面的限制， 也不可能无限制的增大。
因此， 对于起重吨位很大， 例如 3000及以上吨位的起重臂架产品， 通 常需要将两个臂架组合安装在一起的结构形式来满足产品的需要，例如图 2 所示为 H型双臂架， 图 3所示为 A型双臂架。 但是， 这样的双臂架结构需 要与其连接的其他结构件或者动力液压件也必须有两套， 例如需要两套超 起桅杆、 转台、 动力及液压系统等。 所以整车的配置相对于其他单截面臂 架的起重机而言， 制造成本增加了很多， 各个部件的拆装过程复杂， 而且 电液的同步控制难度也很高。
综上， 目前起重机行业中臂架设计的难点问题是如何提高单臂架截面 的惯性矩和抗弯模量， 也就是如何提高单臂架受力时的强度、 刚度和稳定 性， 最终能提高整个起重机的起重性能， 从而满足更大吨位的起重重量的 臂架产品的需要。 发明内容
本发明的目的是提供一种起重机臂架， 该臂架在与现有的臂架截面周 长相等或重量相等的情况下具有更高的强度、 刚度和稳定性。
为了实现上述目的， 本发明提供一种起重机臂架， 该臂架由弦杆和腹 杆构成， 其中， 所述弦杆的数目至少为 5根， 该至少 5根弦杆所围成的所 述起重机臂架的横截面为具有至少 5条边的轴对称的多边形。
优选地， 所述弦杆的数目为 5、 6、 7、 8、 9或 10根。
优选地， 所述弦杆和腹杆由圆形钢管、 角形钢或矩形钢管制成。
优选地， 所述臂架包括等截面的中间臂节和变截面的两端臂节。
优选地， 所述中间臂节为多节， 不同节的长度互不相同， 和 /或不同节 的弦杆的厚度互不相同， 和 /或不同节的腹杆的厚度互不相同。
优选地， 所述中间臂节为多节， 不同节的长度相同， 和 /或不同节的弦 杆的厚度相同， 和 /或不同节的腹杆的厚度相同。
优选地， 所述弦杆的数目为 6根， 所述起重机臂架的横截面为轴对称 的六边形。
优选地， 设所述臂架的六边形横截面的六个顶点依次为点 A、 B、 C、 D、 E和 F， 其中边 FA平行于边 CD, 所述六边形横截面的对称轴垂直平分 边 FA和边 CD, 边 FA和边 CD之间的距离为 H， 做平行于 FA和 CD并到 FA和 CD的距离均相等的直线， 该直线到点 B和点 E的距离相等都为 h， V2 /2^CD/BE<1 , V2 /2^FA/BE<1 , l/4 h/H l/2。 本发明的另一个目的是提供一种起重机， 该起重机具有本发明的上述 臂架。
通过上述技术方案， 起重机臂架的截面为大于四边的多边形结构， 从 而在满足臂架尺寸限制的情况下提高臂架的强度、 刚度和稳定性。 通过对 本发明的臂架的结构的优化设计， 某些情况可以使用单臂架结构来代替现 有技术中常用的双臂架结构， 不但简化了起重机的结构， 而且降低了成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说 明。 附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与下面的具体实施方式一起用于解释本发明， 但并不构成对本发明的限制。 在附图中：
图 1是现有技术的起重机臂架的横截面示意图；
图 2是现有技术的 H型双臂架示意图；
图 3是现有技术的 A型双臂架示意图；
图 4是根据本发明优选实施方式的起重机臂架示意图；
图 5是根据本发明优选实施方式的起重机臂架的横截面示意图。 附图标记说明
1 弦杆 2腹杆 具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明， 并不用于限制本发 明。 本发明提供一种起重机臂架， 该臂架由弦杆 1和腹杆 2构成， 其中， 所述弦杆 1的数目至少为 5根， 该至少 5根弦杆 1所围成的所述起重机臂 架的横截面为具有至少 5条边的轴对称的多边形。
如图 4所示， 对于起重机的桁架式臂架， 一方面， 由于臂架本身形状 和结构固定不能伸缩， 因此在起重机的运输过程中， 臂架的尺寸常常受到 运输的限制， 另一方面， 为了确保臂架具有足够的强度、 刚度和稳定性， 通常又需要靠增大臂架的尺寸来满足更大吨位的起重重量的需求。
如图 1至图 3所示， 目前起重机所使用的臂架的截面通常都是四边形， 为了提高单臂架截面的惯性矩和抗弯模量， 本发明的技术方案提供了一种 具有至少 5条边的多边形截面的臂架， 如图 2所示。 并且， 该多边形截面 为轴对称图形。 这样， 就增大了单臂架截面惯性矩和抗弯模量， 从而在满 足臂架尺寸限制的情况下提高臂架的强度、 刚度和稳定性， 最终提高了整 机起重性能。 通过对本发明的臂架的结构的优化设计， 某些情况可以使用 单臂架结构来代替现有技术中常用的双臂架结构， 不但简化了起重机的结 构， 而且降低了成本。
优选地， 所述弦杆 1的数目为 5、 6、 7、 8、 9或 10根。 也就是说臂架 横截面为五边形、 六边形、 七边形、 八边形、 九边形或十边形， 更优选地， 通常可选择六边形、 八边形或十边形。
优选地， 所述弦杆 1和腹杆 2由圆形钢管、 角形钢或矩形钢管制成。 通常， 本发明的臂架的弦杆 1和腹杆 2由圆形钢管制成。 但是， 本发明的 弦杆 1和腹杆 2所采用的材料和截面形状并不限于此， 也可以利用重量更 轻、 强度更高的金属或非金属等来制作。
优选地， 所述臂架包括等截面的中间臂节和变截面的两端臂节。 在本 发明的起重机臂架中， 臂架包括沿长度方向依次连接的多个臂节， 其中中 间臂节沿长度方向上的截面相等， 两端臂节沿长度方向上的截面不等。
优选地， 所述中间臂节为多节， 不同节的长度互不相同， 和 /或不同节 的弦杆 1的厚度互不相同， 和 /或不同节的腹杆 2的厚度互不相同。
需要说明的是， 弦杆 1和腹杆 2的厚度指用来制造弦杆 1或腹杆 2的 材料的厚度， 对于不同的材料该厚度所指的具体含义不同， 例如对于管形 的弦杆 1和 /或腹杆 2来说， 该厚度指管壁的厚度， 对于角型钢来说， 该厚 度指钢板的厚度。
其中， 中间臂节可以为多个， 对于每个中间臂节来说， 臂节长度以及 臂节的弦杆 1和腹杆 2的厚度都会对臂节的强度产生影响， 因此， 对于不 同长度的各中间臂节， 可以采取每个臂节的弦杆 1和腹杆 2的厚度不同的 形式， 这样不但能够使每个中间臂节的强度都基本相等， 而且整个臂架的 强度以强度最差的臂节为准， 这样不仅保持各臂节强度均匀还不会造成材 料的浪费。
优选地， 所述中间臂节为多节， 不同节的长度相同， 和 /或不同节的弦 杆 1的厚度相同， 和 /或不同节的腹杆 2的厚度相同。 本发明并不限于上述 的实施方式， 各个中间臂节之间的长度、 弦杆的厚度和 /或腹杆的厚度也可 以相等。
需要说明的是， 本发明对于各个中间臂节和两端臂节的长度以及臂节 的弦杆和腹杆的厚度并不加以限制， 在应用中根据实际情况进行适当选择 以满足需要。
优选地， 所述弦杆 1 的数目为 6根， 所述起重机臂架的横截面为轴对 称的六边形。 对于本发明来说， 臂节横截面的多边形的边数不可能无限制 地增加， 优选为 6根弦杆组成的六边形横截面。
优选地， 设所述臂架的六边形横截面的六个顶点依次为点 A、 B、 C、 D、 E和 F， 其中边 FA平行于边 CD, 所述六边形横截面的对称轴垂直平分 边 FA和边 CD, 边 FA和边 CD之间的距离为 H， 做平行于 FA和 CD并到 FA和 CD的距离均相等的直线， 该直线到点 B和点 E的距离相等都为 h， V2 /2^CD/BE<1 , V2 /2^FA/BE<1 , l/4 h/H l/2。 以上例举了对于臂架的横截面为六边形时的优选的截面尺寸。 如图 5 所示， 上述尺寸的选择和计算是根据计算截面抗弯模量和惯性矩的公式， 对于臂架来说， 截面的抗弯模量和惯性矩越大越好。
另外， 本发明还提供一种起重机， 其中， 该起重机包括本发明上述的 起重机臂架。
通过利用本发明的起重机臂架， 就能够在满足运输对尺寸的限制的前 提下， 大大提高臂架的强度、 刚度和稳定性， 因此本发明的起重机可以只 使用一个臂架就能达到起重重量的要求。 这样， 起重机对于起重臂架相应 的桅杆、 转台以及液压系统都可以为一套， 从而使部件的组装和控制大大 简化， 而且成本也能够大大降低。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式， 但是， 本发明并不 限于上述实施方式中的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本 发明的技术方案进行多种简单变型， 这些简单变型均属于本发明的保护范 围。
另外需要说明的是， 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特 征， 在不矛盾的情况下， 可以通过任何合适的方式进行组合， 为了避免不 必要的重复， 本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外， 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合， 只要 其不违背本发明的思想， 其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

权利要求
1、 一种起重机臂架， 该臂架由弦杆 （1 ) 和腹杆 （2) 构成， 其特征在 于， 所述弦杆 （1 ) 的数目至少为 5根， 该至少 5根弦杆 （1 ) 所围成的所 述起重机臂架的横截面为具有至少 5条边的轴对称的多边形。
2、 根据权利要求 1 所述的起重机臂架， 其特征在于， 所述弦杆 （1 ) 的数目为 5、 6、 7、 8、 9或 10根。
3、 根据权利要求 1 所述的起重机臂架， 其特征在于， 所述弦杆 （1 ) 和腹杆 （2) 由圆形钢管、 角形钢或矩形钢管制成。
4、 根据权利要求 1所述的起重机臂架， 其特征在于， 所述臂架包括等 截面的中间臂节和变截面的两端臂节。
5、 根据权利要求 4所述的起重机臂架， 其特征在于， 所述中间臂节为 多节， 不同节的长度互不相同， 和 /或不同节的弦杆 （1 ) 的厚度互不相同， 和 /或不同节的腹杆 （2) 的厚度互不相同。
6、 根据权利要求 4所述的起重机臂架， 其特征在于， 所述中间臂节为 多节， 不同节的长度相同， 和 /或不同节的弦杆 （1 ) 的厚度相同， 和 /或不 同节的腹杆 （2) 的厚度相同。
7、 根据权利要求 1 所述的起重机臂架， 其特征在于， 所述弦杆 （1 ) 的数目为 6根， 所述起重机臂架的横截面为轴对称的六边形。
8、 根据权利要求 7所述的起重机臂架， 其特征在于， 设所述臂架的六 边形横截面的六个顶点依次为点 A、 B、 C、 D、 E和 F， 其中边 FA平行于 边 CD, 所述六边形横截面的对称轴垂直平分边 FA和边 CD, 边 FA和边 CD之间的距离为 H,做平行于 FA和 CD并到 FA和 CD的距离均相等的直 线， 该直线到点 B 和点 E 的距离相等都为 h， >/2/2^CD/BE<l, 2/2^ FA/BE<1， l/4 h/H l/2。
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