WO2013075552A1

WO2013075552A1 - 起重机及其起重臂

Info

Publication number: WO2013075552A1
Application number: PCT/CN2012/082389
Authority: WO
Inventors: 詹纯新; 刘权; 钟清平; 蒋冬冬
Original assignee: 中联重科股份有限公司; 湖南中联重科专用车有限责任公司
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-05-30
Also published as: CN102502430A; CN102502430B

Abstract

一种起重机及其起重臂被提供。起重臂包括动臂（20）和基础臂（10），动臂包括：变幅部分（21），变幅部分与基础臂可枢转地连接；支架（23），支架的第一端与基础臂可枢转地连接；前倾保护单元（24），前倾保护单元的第一端与基础臂可枢转地连接，前倾保护单元的第二端与支架的第二端可枢转地连接；后仰保护单元（25），后仰保护单元的第一端与基础臂可枢转地连接，后仰保护单元的第二端与支架可枢转地连接；变幅机构（26），变幅机构包括变幅钢丝绳（22），变幅钢丝绳与变幅部分连接并绕过支架的第二端。该起重机在吊载作业时由前倾保护单元承受拉力，在空载时由后仰保护单元承受压力，无需冗长的液压管路，具有结构简单、轻便的特点。

Description

起重机及其起重臂技术领域本发明涉及起重机领域，更具体地，涉及一种起重机及其起重臂。背景技术图 1示出了现有技术中的起重机（特别是全地面起重机）及其动臂的结构示意图。如图 1所示，现有技术中的起重机包括基础臂 10、超起装置 110和可无级变幅的动臂 20。其中，动臂 20包括变幅部分 21，基础臂 10包括主臂 11和固定部分 12。固定部分 12设置在主臂 11的一端，变幅部分 21可枢转地设置在固定部分 12的一端。动臂 20还包括用于支撑支架 23并连接于固定部分 12的伸缩机构 25'，该伸缩机构 25'为伸缩油缸或伸缩气缸。动臂 20还包括变幅机构 26，变幅机构 26包括变幅钢丝绳 22，其一端固定在支架 23上，并绕过变幅机构 26和支架 23的一端。工作时，基础臂 10与水平面的夹角 B'通过主臂变幅机构 70可无级变化；另外，通过收短和放长变幅钢丝绳 22，动臂 20与水平面夹角 A'可无级变化。当二者结合使用时，即可实现起重机的臂架的双变幅功能。然而，现有技术中的伸缩机构 25'在整体上为一组单一部件，在动臂的安装、空载及主臂变幅时，伸缩机构 25'要承受动臂的自重，此时伸缩机构受压力。在动臂带载时，伸缩机构又要受承受较大的拉力。因此，伸缩机构须承受拉压双重作用，这要求伸缩机构具有相当大的截面且具有实心的结构，因而会造成整体结构笨重且不便于安装的问题。另外，由于伸缩机构为油缸或汽缸，因此，在发动机与伸缩机构之间需要安装很长的管路，具有管路冗长而笨重的缺点。同时，为配合主臂的伸缩的实现，该管路会进一步复杂化，极易出故障却不便于维修，而且在拆装和运输时，须小心保护管路的各连接部位不被杂质污染。进一步，动臂在拆装运输时，为保护伸缩机构，一般需要将伸缩机构单独拆卸并运输，在运输时还需要可靠地固定，因此不便于动臂的运输。最后，现有技术中的流动式起重机具有塔式副臂或固定副臂，虽然其结构较简单，但在工作时，其变幅功能一般只能是单独由塔式副臂自身或单独由主臂来实现，即只能实现单变幅，不能实现双变幅。然而，单变幅因其微动性不足而较难实现工作幅度的细微定位，因此给起重机精准吊装作业，特别是在风电设备和化工设备安装作业带来较大不便。发明内容本发明旨在提供一种起重机及其起重臂，以解决现有技术的动臂变幅结构需要安装冗长而笨重的管路的问题。为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种起重臂，包括动臂和基础臂，动臂包括：变幅部分，变幅部分与基础臂可枢转地连接；支架，支架的第一端与基础臂可枢转地连接；前倾保护单元，前倾保护单元的第一端与基础臂可枢转地连接，前倾保护单元的第二端与支架的第二端可枢转地连接；后仰保护单元，后仰保护单元的第一端与基础臂可枢转地连接，后仰保护单元的第二端与支架可枢转地连接; 变幅机构，变幅机构包括变幅钢丝绳，变幅钢丝绳与变幅部分连接并绕过支架的第二端。进一步地，后仰保护单元是弹簧缸。进一步地，基础臂包括主臂和安装在主臂上的固定部分，变幅部分铰接在固定部分的一端；支架的第一端与固定部分可枢转地连接；后仰保护单元的第一端与固定部分可枢转地连接。进一步地，动臂还包括行程保护装置，行程保护装置的第一端与变幅部分可枢转地连接，行程保护装置的第二端与固定部分可枢转地连接。进一步地，行程保护装置是蓄能器油缸。进一步地，动臂还包括行程检测单元，当行程检测单元检测到变幅部分达到最大或最小变幅角度时，动臂停止变幅。进一步地，变幅机构还包括前拉板、动滑轮组和定滑轮，前拉板的第一端与变幅部分可枢转地连接，动滑轮组安装在前拉板的第二端，变幅钢丝绳的一端固定在支架上，变幅钢丝绳依次绕过动滑轮组和定滑轮。进一步地，前倾保护单元是拉板或钢丝绳。进一步地，支架是箱式的或桁架式的。进一步地，动臂还包括摆幅限位装置；摆幅限位装置的第一端与变幅部分连接，其第二端与支架连接。根据本发明的另一个方面，提供了一种起重机，包括起重臂、底盘和转台，起重臂通过转台可枢转地安装在底盘上，该起重臂是上述的起重臂。本发明在吊载作业时前倾保护单元处于受拉状态，在空载时后仰保护单元处于受压的状态，因而，在预先调整长度及工作时均无需外部动力，解决了现有技术中的用于支撑和连接动臂的支架的伸缩机构为伸缩油缸时，须采用冗长的液压管路的问题，具有结构简单、轻便的特点。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图 1示意性示出了现有技术中的起重机及其动臂的结构示意图；图 2示意性示出了本发明中起重壁的结构示意图；以及图 3示意性示出了本发明中的起重机的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。作为本发明的一个方面，本发明提供一种起重臂。如图 2所示，本发明中的起重臂包括动臂 20和基础臂 10，动臂 20包括：变幅部分 21，变幅部分 21与基础臂 10 可枢转地连接；支架 23，支架 23的第一端与基础臂 10可枢转地连接；前倾保护单元 24，前倾保护单元 24的第一端与基础臂 10可枢转地连接，前倾保护单元 24的第二端与支架 23的第二端可枢转地连接；后仰保护单元 25，后仰保护单元 25的第一端与基础臂 10可枢转地连接，后仰保护单元 25的第二端与支架 23可枢转地连接；变幅机构 26，变幅机构 26包括变幅钢丝绳 22，变幅钢丝绳 22与变幅部分 21连接并绕过支架 23 的第二端。优选地，动臂是可无级变幅的。请参考图 2，当动臂 20工作时，支架 23在前倾保护单元 24与后仰保护单元 25的共同限位作用下与起重臂处于相对静止的状态；当通过卷扬机构收放变幅钢丝绳 22时，使变幅机构 26上缠绕的变幅钢丝绳 22 的长度收短或放长，进而实现变幅部分 21与基础臂 10的夹角 A的无级变小或变大，也就实现了动臂的工作幅度的无级变化。特别地，本发明中的动臂 20在起重钢丝绳 40处于负重或无负重时，均能实现无级变幅。进一步，在吊载作业时，动臂 20主要由前倾保护单元 24承受拉力，而后仰保护单元 25处于自由松弛状态，因而，能够对动臂的前倾起到机械保护作用。另外，在空载时，后仰保护单元 25处于受压的状态，前倾保护单元 24不受拉力，从而能够通过后仰保护单元 25实现对动臂后仰的机械保护。优选地，后仰保护单元 25是弹簧缸。优选地，前倾保护单元 24是拉板或钢丝绳，由于采用拉板这种方式，从而使得前倾保护单元 24是可折叠的，在运输时可以节省运输空间，同时，使得臂架整体运输及拆装更为方便快捷。优选地，变幅部分 21是箱式的或桁架式的。优选地，支架可以是箱型结构也可以是桁架结构。可见，相对于现有技术中采用伸缩油缸或伸缩气缸的伸缩机构来支撑和连接支架的结构来说，本发明采用了分别独立的前倾保护单元 24和后仰保护单元 25的组合结构，通过二者的协同作用，保证了支架与基础臂处于某设定的夹角。此外，这种组合结构，使前倾保护单元 24和后仰保护单元 25的功能分担明确、结构受力单一明了，同时，可将前倾保护单元 24设计成细长的部件，将后仰保护单元 25设计为短小且紧凑的形式，因而整体结构具有纤细、重量较轻的特点。另外，采用上述组合结构，在预先调整长度及工作时均无需外部动力，因此，解决了现有技术中的伸缩油缸须采用冗长的液压管路的方式，克服了整体结构既笨重又复杂的问题。优选地，基础臂 10包括主臂 11和安装在主臂 11上的固定部分 12。变幅部分 21 铰接在固定部分 12的一端。通过固定部分 12，可以使得整个起重臂的长度得以延长，以提高起重臂的整体起升高度及加大工作幅度。优选地，支架 23的第一端与固定部分 12可枢转地连接。优选地，后仰保护单元 25的第一端与固定部分 12可枢转地连接。优选地，前倾保护单元 24的第一端连接到固定部分或主臂的适当位置处，在不妨碍其他部件安装的前提下，此适当位置可以是固定部分或主臂的任何位置；另外，此适当位置可以是一个或多个，当具有多个该适当位置时，需要相应地增加前倾保护单元 24 的数目。需要说明的是，当不使用固定部分 12时，动臂 20的变幅部分 21可直接与主臂 11铰接，此时，前倾保护单元 24的第一端以及后仰保护单元 25的第一端均直接与主臂 11可枢转地连接。优选地，动臂 20还包括行程保护装置 27，行程保护装置 27的第一端与变幅部分 21可枢转地连接，行程保护装置 27的第二端与固定部分 12可枢转地连接。优选地，行程保护装置 27是蓄能器油缸。由于采用了蓄能器油缸这种方式，因此本发明的动臂不需要引入其他液压控制系统及管路，简化了控制，避免了采用液压控制系统及管路时的拆装连接及故障维修的麻烦，使整体组装更为便利、节省了成本。优选地，动臂 20还包括行程检测单元（未示出），行程检测单元设置在行程保护装置 27上，可直接检测行程保护装置 27的实时长度。当行程检测单元检测到行程保护装置 27被压缩到第一预定行程（该第一预定行程是接近到达但尚未到达最小行程时的一个预定位置）时，发出电气报警信号。进一步，当行程保护装置 27被压缩到最小行程时，变幅部分 21与基础臂 10之间的夹角 A达到最小，此时行程保护装置 27给动臂提供一个反推力，阻止变幅部分继续后仰，实现了动臂最小变幅时的机械保护；同时，行程检测单元发出电气信号，当起重机接收到该信号后，即可停止变幅部分的运动，以实现动臂最小变幅时的电气保护，通过上述方法，即可实现动臂最小变幅时机械与电气的双重保护。当行程检测单元检测到行程保护装置 27 达到第二预定位置 (该第二预定位置是接近到达但尚未到达最大行程时的一个预定位置）时，发出电气报警信号；进一步，当行程检测单元检测到行程保护装置 27到达最大行程时，发出电气信号，当起重机接收到该电气信号，停止动臂变幅动作，从而实现动臂最大变幅时的电气保护。优选地，变幅机构 26还包括前拉板 261、动滑轮组 262和定滑轮 263，前拉板 261 的第一端与变幅部分 21可枢转地连接，动滑轮组 262安装在前拉板 261的第二端，变幅钢丝绳的一端固定在支架 23上，变幅钢丝绳 22依次绕过动滑轮组 262和定滑轮 263。特别地，变幅机构 26还可以是油缸。优选地，前拉板 261可连接到动臂的适当位置，此适当位置可以是变幅部分 21 上除铰接端以外的任何位置（包括但不限于变幅部分 21的自由端的端部位置）。一般情况下，当变幅部分 21本身较短时，此适当位置位于变幅部分 21 的自由端的端部，当变幅部分 21 本身较长时，则可布置于变幅部分 21 的中部靠前的某位置；另外，此适当位置可以是一个或多个，此时前拉板 261的数量相应地增加。本发明中的动臂在无级变幅动作时，变幅机构的大部分拉力通过前倾保护单元 24 直接传递给了主臂或固定部分，变幅钢丝绳则只承受约占前拉板 261 的 1/N (根据变幅机构的动滑轮组的实际使用倍率 N来确定）的拉力。优选地，为尽量减小支架 23 的压力和前倾保护单元 24的拉力，可使前倾保护单元 24与支架 23尽量保持垂直，这就要求前倾保护单元 24连接到尽量远离支架的主臂或固定部分下端的部位，而上述细长的结构正好可满足此要求，显然，现有技术中的伸缩油缸和伸缩气缸的方案不能满足此要求。优选地，动臂 20还包括摆幅限位装置 28，摆幅限位装置 28的第一端与变幅部分

21连接，其第二端与支架 23连接。优选地，摆幅限位装置 28为可折叠的拉板或柔性的钢丝绳。优选地，在夹角 A未达到最大值时，摆幅限位装置 28均于松弛状态；当夹角 A处于最大值时，摆幅限位装置 28处于张紧状态，此时，动臂 20本身达到最大幅度，变幅机构处松弛状态，因此，动臂就不能做进一步进行下趴动作，从而有效地实现了动臂最大变幅时的机械保护，结合行程保护装置提供的最大变幅时的电气保护，即可实现动臂最大变幅时电气与机械的双重保护。优选地，在安装动臂之前，可以通过加长或缩短摆幅限位装置 28的长度，以实现增大或缩小变幅部分 21与基础臂之间的夹角，进而可增大或缩小动臂变幅角的最大行程大小。作为本发明的另一个方面，本发明提供一种起重机。如图 3所示，本发明中的起重机包括起重臂、底盘 50和转台 60，起重臂通过转台 60可枢转地安装在底盘 50上，起重臂包括基础臂 10和与基础臂 10连接的动臂 20，该动臂 20是上述各实施例中的动臂。优选地，基础臂 10包括主臂 11和固定部分 12，其中，主臂 11是可伸缩的或桁架式的。优选地，底盘 50是汽车底盘、或履带底盘、或塔式起重机底盘、或轨道式起重机底盘、或船舶。优选地，起重机包括超起装置 110，超起装置 110可枢转地设置在起重机的基础臂 10上。超重机还包括起吊装置，其包括起重钢丝绳 40和设置在起重钢丝绳 40的一端的吊钩 100。基础臂 10通过设置在转台 60上的主臂变幅机构 70 调节基础臂 10与水平面之间的夹角 B。如图 3可知，底盘 50沿水平方向可靠而稳固地放置于平整而坚固的地面或其他工作台面上；转台 60可绕其回转中心在水平方向上作 360°的旋转；主臂 11的尾端铰接在转台 60上；主臂变幅机构 70的一端连接于转台 60上，另一端连接于主臂 11上；动臂 20安装在固定部分 12上；超起装置 110安装在主臂 11上。其中，超起装置 110 的前拉钢丝绳连接于固定部分 12上；变幅钢丝绳 22的一端连接在安装于转台 60上的第二卷扬机构 90上。起重钢丝绳 40的一端与安装于转台 60上的第一卷扬机构 80连接。下面详细介绍该起重机的工作过程。第一步，使基础臂 10的长度伸缩到满足工况要求的长度。首先，通过主臂变幅机构的伸缩将夹角 B调整到一定的角度；接下来，通过转台 60将起重臂旋转调节到工作方位；然后，再通过主臂内部的伸缩机构对基础臂进行伸缩调节。伸缩时，同时实现起重钢丝绳 40放绳、超起机构放绳、变幅钢丝绳放绳的操作，在此过程中应保持各钢丝绳均存在一定的张紧力以防卷扬机构发生乱绳现象。第二步，当基础臂伸缩到位后，先将夹角 B调整到工况需要的大小，再将夹角 A调整到工况需要的大小，以使起吊装置调整到工况要求的工作幅度。第三步，当工作幅度调整到位后，即可将重物起吊到预定的高度。重物吊起后，起重钢丝绳 40张紧、超起机构的钢丝绳完全张紧、变幅钢丝绳处于适度张紧状态。此时夹角 A在摆幅限位装置和行程保护装置 27的限位作用下处于允许的工作角度范围内。此情况下，如有需要，通过再次调整夹角 B等方式使起重臂及起吊的重物一起运动，最终使重物移动到尽量符合工况要求的大致的工作幅度。最后，当重物被起吊到基本满足工况要求的高度和工作幅度后，可根据精确安装的需求，此时保持夹角 B不变，并操作卷扬机构收回或放出变幅钢丝绳，以实现对夹角 A的微调，从而将重物精确地移动到期望的工作幅度，接着再微调重物的起吊高度，进而实现重物的精确安装。因此，装备了本发明中的动臂的起重机的夹角 A和夹角 B的大小在一定范围内均可无级变化，也就实现了工作中工作幅度的双重无级变化，具有变幅精度高、组装便利的特点，能够实现精确定位要求，给风电设备的安装带来了极大便捷。进一步，动臂进行无级变幅动作时，前拉板的大部分拉力通过前倾保护单元直接传递给了主臂或固定部分，使变幅钢丝绳只承受约占前拉板 261的 1/N的拉力，远小于现有技术中塔式起重机的副臂中相应的变幅钢丝绳的拉力，因此，相对于现有技术中流动式起重机的塔式副臂工况来说，在无级变幅过程中，特别是带重物一并变幅过程中，本发明中的变幅钢丝绳的拉力对整个动臂造成的冲击影响较小，动臂的变幅动作也就更为稳定，操作微动性更好。进一步，在基础臂和动臂一起伸出、且没有同步放长变幅钢丝绳的意外时，变幅钢丝绳将承受较大的张紧拉力，而较大的张紧拉力会对基础臂产生较大的轴压和弯矩，在此弯压组合作用下，基础臂将可能出现整体失稳的危险；同样是因为变幅钢丝绳只承受约占前拉板 261的 1/ 的拉力，远小于现有技术中塔式起重机的副臂中的变幅钢丝绳的拉力，因此，相对于现有技术中流动式起重机的塔式副臂工况来说，本发明的起重机在其基础臂和动臂一并伸出时，其整体失稳的风险则大为降低。本发明在吊载作业时前倾保护单元处于受拉状态，在空载时后仰保护单元处于受压的状态，因而，在预先调整长度及工作时均无需外部动力，解决了现有技术中的用于支撑和连接动臂的支架的伸缩机构为伸缩油缸时，须采用冗长的液压管路的问题，具有结构简单、轻便的特点。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1. 一种起重臂，包括动臂（20)和基础臂（10)，其特征在于，所述动臂（20)包括：

变幅部分（21)，所述变幅部分（21) 与所述基础臂（10) 可枢转地连接；支架（23)，所述支架（23) 的第一端与所述基础臂（10) 可枢转地连接；前倾保护单元（24)，所述前倾保护单元（24)的第一端与所述基础臂（10) 可枢转地连接，所述前倾保护单元（24) 的第二端与所述支架（23) 的第二端可枢转地连接；

后仰保护单元（25)，所述后仰保护单元（25)的第一端与所述基础臂（10) 可枢转地连接，所述后仰保护单元（25) 的第二端与所述支架（23) 可枢转地连接；

变幅机构（26)，所述变幅机构（26) 包括变幅钢丝绳（22)，所述变幅钢丝绳（22) 与所述变幅部分（21) 连接并绕过所述支架（23) 的第二端。

2. 根据权利要求 1所述的起重臂，其特征在于，所述后仰保护单元（25) 是弹簧缸。

3. 根据权利要求 1所述的起重臂，其特征在于，所述基础臂（10)包括主臂（11) 和安装在所述主臂（11)上的固定部分（12)，所述变幅部分（21)铰接在所述固定部分（12) 的一端；

所述支架（23) 的第一端与所述固定部分（12) 可枢转地连接；所述后仰保护单元（25) 的第一端与所述固定部分（12) 可枢转地连接。

4. 根据权利要求 3所述的起重臂，其特征在于，所述动臂（20) 还包括行程保护装置（27)，所述行程保护装置（27) 的第一端与所述变幅部分（21)可枢转地连接，所述行程保护装置（27) 的第二端与所述固定部分（12)可枢转地连接。

5. 根据权利要求 4所述的起重臂，其特征在于，所述行程保护装置（27) 是蓄能器油缸。 6 根据权利要求 1-5中任一项所述的起重臂，其特征在于，所述动臂（20) 还包括行程检测单元，当所述行程检测单元检测到所述变幅部分（21 ) 达到最大或最小变幅角度时，所述动臂（20) 停止变幅。

7. 根据权利要求 1-5中任一项所述的起重臂，其特征在于，所述变幅机构（26) 还包括前拉板（261 )、动滑轮组（262) 和定滑轮（263 )，所述前拉板（261 ) 的第一端与所述变幅部分（21 )可枢转地连接，所述动滑轮组（262)安装在所述前拉板（261 )的第二端，所述变幅钢丝绳（22)的一端固定在所述支架（23 ) 上，所述变幅钢丝绳（22) 依次绕过所述动滑轮组（262) 和定滑轮（263 )。

8. 根据权利要求 1-5中任一项所述的起重臂，其特征在于，所述前倾保护单元 (24) 是拉板或钢丝绳。

9. 根据权利要求 1-5中任一项所述的起重臂，其特征在于，所述支架（23 ) 是箱式的或桁架式的。

10. 根据权利要求 1-5中任一项所述的起重臂，其特征在于，所述动臂（20) 还包括摆幅限位装置（28);

所述摆幅限位装置（28) 的第一端与所述变幅部分（21 ) 连接，其第二端与所述支架（23 ) 连接。

11. 一种起重机，包括起重臂、底盘（50)和转台（60)，所述起重臂通过所述转台

(60) 可枢转地安装在所述底盘（50) 上，其特征在于，所述起重臂是权利要求 1-10中任一项所述的起重臂。