履帶吊起重機及其臂架的製作方法

2023-06-04 19:05:46

專利名稱：履帶吊起重機及其臂架的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種履帶吊起重機，還涉及用於履帶吊起重機的臂架。
背景技術：
圖l-4示出了現有履帶吊起重機的結構示意圖，起重機支撐在 覆帶架2上，起重機的前端具有臂架3，用於支撐和提升被吊物， 後端具有配重1,用於與前端臂架和^^吊物實現重量平衡。履帶起 重機與其它起重機不一樣， 一般是拆卸運輸到工地，將臂架放在地 面上4妄需求聯4姿。它的臂架起初是支在地面上，如圖1-4所示，工 作前必需將臂架抬起，然後起臂才能工作，履帶起重機的工況很多， 起臂問題也是一個難度較大的問題。國內外的履帶起重機的桁架臂 系統，通常都是採用主截面為四邊形，四邊形的四個角採用較粗的 管，稱為弦杆31，再用一些壽交細的管，稱為腹杆32，與弦杆31焊 ^接在一起，從而構成臂架3。
在現有的覆帶吊起重機中，臂架的所有臂段(或臂節)的弦杆 規格都是一樣的。如圖8所示，臂架3的前端臂節3C (剖面C-C 所在的臂節)、多個中間臂節3B (剖面B-B所在的臂節)以及後端 臂節3A (剖面A-A所在的臂節)具有同樣規格的弦杆31，弦杆31 的外徑D1及壁厚tl均相同。在這樣的臂架設計中，由於各處的弦 杆的設計都要根據起重機的最大負載情況來考慮，因此整個臂架重量非常大，使得起重性能受到很大制約，有時甚至無法起臂，導致 不能工作。
以往的解決辦法是
1、 增力。配重，如已經QUY160、 QUYIOO就發生過此類情況 (QUY160當初增加9噸配重)。自重太大這樣不l又增加成本，還會 給其它結構件帶來不利影響。
2、 加大履帶輪距Lv的長度來解決起臂問題，但同樣可能影響 起重機的性能，而且履帶起重機不像汽車起重機那樣靈活方便，結 構件的自重太大還會給轉場帶來麻煩。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種覆帶吊起重機臂架，其 能夠滿足設計負荷所要求的受力強度，同時具有相對較輕的重量。
本發明要解決的另 一技術問題在於提供一種覆帶吊起重機，其 臂架能夠滿足設計負荷所要求的受力強度，同時具有相對較輕的重量。
為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是 一種履帶吊 起重機的臂架，臂架3具有依次連接的多個臂節3C、 3B和3A，臂 節3C、 3B和3A分別由弦杆31和腹杆32構成的，其中，對應於 分析得到的各臂節的受力分布情況，多個臂節3C、 3B和3A中包 括第一截面積的弦杆31和第二截面積的弦杆31，其中，第二截面 積小於第一截面積。
其中，上述各節臂的受力情況可以通過有限元分析的方法得 到，也可以通過其他計算途徑獲4尋。優選地，臂節包括前端臂節3C、至少多個中間臂節3B、以及 後端臂節3A,前端臂節3C和後端臂節3A的弦杆具有第一截面積， 中間臂節3B中的至少一部分臂節的弦杆31具有第二截面積。
優選地，中間臂節3B中還有至少一部分臂節的弦杆31具有第 一截面積。
優選地，中間臂節3B中的各臂節的弦4幹31沿從後端臂節3A 朝向前端^f節3C方向截面積逐、漸減小。
優選地，具有第二截面積的臂節的弦杆的外徑與具有第一截面 積的臂節的弦杆的外徑相同，厚度'J 、於具有第 一截面積的臂節的弦 杆的厚度。
優選地，具有第二截面積的臂節的弦杆的外徑小於具有第 一截 面積的節的弦4幹的外徑。
根據本發明另一方面，提供了一種履帶吊起重機，具有臂架， 臂架具有依次連接的多個臂節，這些臂節分別由弦杆和腹杆構成 的，其中，對應於有限元分析得到的各臂節的受力分布情況，多個 臂節3C、 3B和3A中包括第一截面積的弦杆31和第二截面積的弦 杆31。
採用本發明的技術方案，具有以下有益效果
1. 減輕臂架重量，提高起臂穩定性和起重性能，尤其是對大 臂長時臂架的剛度非常有利。
2. 減輕臂架重量使得傾翻力矩減小，對其它結構件尤其是履 帶系統，使得其負荷更低，工作更加安全可靠中，從而具有更大的 優勢；3,由於臂架重量的減輕，減少了材料用量，並且可以降低採 購及維《奮成本。
應該理解，以上的一4史性描述和以下的詳細描述都是列舉和說 明性質的，目的是為了對要求保護的本發明提供進一步的說明。


附圖構成本說明書的一部分，與說明書一起用來說明本發明的 原理。附圖中
圖1是一種覆帶吊起重機的整體結構示意圖，其中示出臂架3 為主臂基本臂；
圖2是一種覆帶吊起重機的整體結構示意圖，其中示出臂架3 為主臂較長臂；
圖3是一種覆帶吊起重機的整體結構示意圖，其中示出臂架3 包括主臂和固定的副臂；
圖4是一種覆帶吊起重機的整體結構示意圖，其中示出臂架3 包括主臂和塔式的副臂；
圖5示出圖1所示的覆帶吊起重機在起臂後，工作前的狀態；
圖6示出圖1所示的覆帶吊起重機增加配重可能造成後仰的狀
態；
圖7示出圖1所示的覆帶吊起重機為解決後仰而加大履帶輪距
的示意圖；圖8示出目前街架臂架的結構示意圖，其中示出了前端臂節、 中間臂節和後端臂節的弦杆具有相同的:&計截面；
圖9是根據本發明的桁架臂架的結構示意圖，其中示出了至少 部分中間臂節的弦杆具有不同的i殳計截面，具體來i兌，其弦杆外徑 相同、壁厚不同；以及
圖10是根據本發明的另一種桁架臂架的結構示意圖，其中示 出了至少部分中間臂節的弦杆具有不同的i殳計截面，具體來i兌，其 弦4幹外徑和壁厚均不相同。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的示例性實施例進行說明。附圖中，相 同的部件用相同的標號表示。
本發明是為了減輕覆吊起重機的臂架重量，從而改善起重機的 起重性能。為此，在典型實施例中提出的解決方法是採用不同失見格 的弦杆。本發明的履帶吊起重才幾具有臂架3，參加圖9和圖10,臂 架3具有依次連接的多個臂節3C、 3B和3A,臂節3C、 3B和3A 分別由弦杆31和腹杆32構成的，其中，對應於有限元分析得到的 各臂節的受力分布情況，至少一部分臂節的弦杆31具有第一截面 積，至少另一部分臂節的弦杆31具有第二截面積，其中，第二截 面積小於第一截面積。
在才艮據本發明的一典型實施例中，本發明的設計方法如下
參數說明
Pg -西己f dPg —酉己f i曾l:L-主臂長度 BOg-主臂重量 Lv -履帶輪距 dLv-履帶輪距增量 L2-副臂長度 Blg-副臂重量
參見圖1、 2及5-7,對於主臂工況，i殳主車重量為Gl、且G1 到傾翻邊的3巨離為XI,配重為Pg、 Pg到，頁翁3邊的3巨離為X2，吊 臂重量為BOg，BOg到傾翻邊的距離為X3,貝'J
當 Gl*Xl+Pg*X2>=B0g*X3 ("*"號表示乘法運算) 時，方能正常起臂。
當^"長舉交大時可能有 Gl*Xl+Pg*X2<B0g* X3,
這時則不能正常起臂。
為解決該問題，以往想到的是增加配重dPg。如圖6所示，增 加配重可能會造成後仰。另 一種解決不能起臂的方法是加大覆帶輪 距和履帶軌距，如圖7所示，但這無疑使得設備更加笨重。
由於不能起臂時通常都是大臂長工況，此時B0g和X3都較大， 由於X2基本是受限參數，且相對於X3要小很多，若能減少B0g 也同樣能達到正常起臂。這樣不僅解決了起臂穩定性問題，而且提 高起重性能，還能降低成本。臂架包括副臂的工況也是同樣的道理， 主臂、副臂都減輕重量性能會更高。桁架臂的重量BOg可包括三部分，弦杆重量、腹杆重量、附件 重量，對於中間臂節，弦杆重量佔總重量的60%-70%，因此對弦杆 減重應該效果4交好。
如圖9所示，L2、 L3為兩段不同的中間臂節，設單根弦杆的 重量為Wxl, 截面積為Sl, 弦才幹長度Lx, 弦才幹外4聖為Dl, 壁厚為tl， 材料密度為p,
則有 Wxl=Sl*Lx*p
其中 Sl-兀/4[D12 _(Dl-2*tl)2]
當壁厚為t2時，
有 S2=ti/4[D12畫(Dl-2*t2)2]
若 tl>t2，貝'J ==>S1>S2,貝'J ==> Wxl> Wx2=S2*Lx*d
因此當弦杆外徑不變時，減小弦杆壁厚就可減輕弦杆重量。問 題轉化為求解滿足條件的弦杆壁厚。
圖IO示出了另一種情況的臂架，其中，部分中間臂節3B的弦 杆外徑為D2，壁厚為t2，該外徑D2和壁厚tl不同於前端臂節3C 和後端臂節3A的外徑Dl和壁厚tl。其中，D2>D1，且還要滿足 截面積小於前端臂節3C和後端臂節3A的弦4幹截面積。作為一種優選的實施方式，可以4吏中間臂節3B中的各臂節的 弦杆31沿/人後端臂節3A朝向前端臂節3C方向截面積逐漸減小。
作為一種可選實施方式，多個臂節中還包括第三截面積的弦 4幹。當然，還可以包^"第四截面積的弦^f或第五截面積的弦4乾等。
在本發明優選實施例中，履帶吊起重機的桁架臂架的弦杆壁 厚、臂長以及工況參數如起重量等都是離散變量，關於履帶吊桁架 臂架的減重工作就是一個離散變量優化問題，工程中許多參數的選 取都是離散的。本發明中為減輕壁架的厚度，可以應用Ansys有限 元分析軟體進行計算，求出滿足要求的弦杆壁厚。
儘管本發明已經參照附圖和優選實施例進^亍了i兌明，〗旦顯然， 對於本領域的技術人員來說，在不背離本發明的精神和範圍的前提 下，可以對本發明作出各種更改和變化。本發明的各種更改、變化 由所附的權利要求書及其等同物的內容涵蓋。
權利要求
1.一種履帶吊起重機的臂架，所述臂架(3)具有依次連接的多個臂節(3C、3B和3A)，所述臂節(3C、3B和3A)分別由弦杆(31)和腹杆(32)構成的，其特徵在於對應於分析得到的各臂節的受力分布情況，所述多個臂節(3C、3B和3A)中包括第一截面積的弦杆(31)和第二截面積的弦杆(31)，其中，所述第二截面積小於所述第一截面積。
2. 根據權利要求1所述的履帶吊起重機的臂架，其特徵在於所述多個臂節包括前端臂節(3C)、至少多個中間臂節 (3B)、以及後端臂節(3A)，所述前端臂節(3C)和後端臂 節(3A)的弦杆具有第一截面積，所述中間臂節(3B)中的 至少一部分臂節的弦杆(31)具有第二截面積。
3. 根據權利要求2所述的履帶吊起重機的臂架，其特徵在於所述中間臂節(3B)中還有至少一部分臂節的弦杆(31) 具有第一截面積。
4. 根據權利要求2所述的履帶吊起重機的臂架，其特徵在於所述中間臂節(3B)中的各臂節的弦杆(31)沿從所述 後端臂節(3A)朝向所述前端臂節(3C)方向截面積逐漸減 小。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述的履帶吊起重機的臂架，其特 徵在於具有第二截面積的所述臂節的弦杆的外徑與具有第 一截 面積的所述臂節的弦杆的外徑相同，厚度小於具有第一截面積 的所述臂節的厚度。
6. 根據權利要求1-4中任一項所述的履帶吊起重機的臂架，其特 徵在於具有第二截面積的所述臂節的弦杆的外徑小於具有第一 截面積的所述臂節的弦杆的外徑。
7. —種履帶吊起重機，具有臂架(3)，所述臂架(3)具有依次 連接的多個臂節(3C、 3B和3A )，所述臂節(3C、 3B和3A ) 分別由弦杆(31)和腹杆(32)構成的，其特4正在於對應於分析得到的各臂節的受力分布情況，所述多個臂 節(3C、 3B和3A)中包4舌第一截面積的弦斥幹(31)和第二 截面積的弦杆(31)，其中，所述第二截面積小於所述第一截 面積。
8. 4艮據權利要求1所述的履帶吊起重機，其特徵在於所述臂節包括前端臂節(3C)、至少多個中間臂節(3B)、 以及後端臂節(3A)，所述前端臂節(3C)和後端臂節OA) 的弦杆具有第一截面積，所述中間臂節(3B)中的至少一部 分臂節的弦杆(31)具有第二截面積。
9. 根據權利要求8所述的履帶吊起重機，其特徵在於所述中間臂節(3B)中的各臂節的弦杆(31)沿從所述 後端臂節(3A)朝向所述前端臂節(3C)方向截面積逐漸減 小。
10.才艮據權利要求7-9中任一項所述的履帶吊起重機，其特徵在 於具有第二截面積的所述臂節的弦杆的外徑與具有第 一截 面積的所述臂節的弦杆的外徑相同，厚度小於具有第 一截面積 的所述臂節的弦杆的厚度。
全文摘要
本發明公開了一種履帶吊起重機及其臂架，臂架(3)具有依次連接的多個臂節(3C、3B和3A)，臂節(3C、3B和3A)分別由弦杆(31)和腹杆(32)構成的，其中，對應於有限元分析得到的各臂節的受力分布情況，使所述多個臂節(3C、3B和3A)中至少具有第一截面積的弦杆(31)和第二截面積的弦杆，其中，第二截面積小於第一截面積。本發明可以減輕履帶吊起重機的臂架重量、提高起臂穩定性和起重性能。
文檔編號B66C23/00GK101590985SQ20091014874
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月2日 優先權日2009年7月2日
發明者權 劉, 恆慧明, 詹純新 申請人:長沙中聯重工科技發展股份有限公司