一種輪式起重機及其承重結構的製作方法
2023-06-08 18:31:56 1
專利名稱：一種輪式起重機及其承重結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別涉及一種起重機承重結構。本發明還涉及一種包括上述起重機承重結構的輪式起重機。
背景技術：
起重機車架是起重機底盤的主要承重結構，可以放置和固定其他零部件，車架的兩端分別連接於固定支腿上。請參考圖1和圖2，圖1為一種典型的起重機承重結構示意圖，該圖主要示出車架和固定支腿部分；圖2為圖1中車架後段與後固定支腿的連接示意圖。如圖1所示，車架包括車架前段101和車架後段102，車架後段102連接於前固定支腿200和後固定支腿300之間，車架一般為薄壁大箱形結構，車架內間隔布置隔板，車架的中間部位設置整車的迴轉安裝中心1021。固定支腿也為箱形結構，前固定支腿101和後固定支腿102的側面均具有伸出的方箱301，方箱301內均設有活動支腿，工作時，活動支腿可以伸出，並支撐於地面，從而支撐整車工作。吊重作業時，固定支腿和活動支腿將整個車架及安裝在車架上的起吊機構撐起， 起吊的重物及起吊機構自重通過安裝在車架上的迴轉安裝中心1021的軸承座圈，作用在整個車架結構上。起吊機構通常能夠於360度範圍內作業，當起吊機構吊臂位於後固定支腿300正上方時，後固定支腿300受力最大，不僅承受車架傳遞的起吊機構和吊重的重力， 還承受車架的自重和非承載物件載荷，起吊結構在轉動時，還會將產生的扭矩傳遞至後固定支腿300。因此，車架後段102和後固定支腿300的連接處主要承受扭矩和垂直載荷產生的剪應力，而且，剪應力最大位置位於車架後段102和後固定支腿300相交的截面處，圖 2中表現為後固定支腿300和車架後段102相交的側稜處，如圖所示的應力最大位置B。圖2中，車架後段102直接與後固定支腿300的側稜焊接，該側稜為朝向車架後段 102的端面的側稜，形成的立角焊縫400沿該側稜延伸，則後固定支腿300所受的剪應力主要由車架後段102和後固定支腿300連接處的立角焊縫400承受，此種剪應力對焊縫的破壞性很大，影響車架後段102和後固定支腿300連接的可靠性。此外，鑑於車架剛度和強度的要求，以及起重機設計規範的限制，車架與固定支腿連接時，車架的上表面通常與固定支腿的上表面平齊，車架的高度大於方箱301之上的固定支腿高度，小於固定支腿的整體高度。因此，以固定支腿的側稜為界，分析側稜左右兩側抗彎扭截面，如圖2所示，其左側的車架後段102橫截面積較大，右側的後固定支腿300橫截面積較小(即方箱301之上的後固定支腿300橫截面較小，後固定支腿300的下端設置供活動支腿伸縮的方箱301，為中空結構，不承受扭矩)，故側稜的左右截面發生突變，左側抗彎扭截面模量大，應力較小，右側抗彎扭截面模量小，應力較大，則側稜的左右應力不均勻， 造成側稜處的應力更加集中，主要集中於應力集中點B'，如圖2所示。由於立角焊縫400 正好布置在側稜處，即截面突變處，則應力對立角焊縫400的破壞性更強。起重機吊重作業時，立角焊縫400在應力集中點B'容易產生裂紋，隨著裂紋擴展，車架後段102和後固定支腿300連接處的立角焊縫400從應力集中點B'到車架上平面的焊縫完全開裂。因此，車架後段102與後固定支腿300的連接處的強度是最薄弱的部位，目前處理手段基本上都是在立角焊縫400周圍作簡單的加強處理，比如，安裝加強板、斜筋板等，這些方式無法從根本上改善該處結構的受力狀態，應力集中仍然是連接處立角焊縫400的主要破壞因素，而且增加的板塊加重了焊接量，焊後由於焊接變形造成的焊接殘餘應力交匯於應力集中點B'， 使該處應力集中更為嚴重。因此，如何採用更為合理的結構設計和工藝，控制和改善車架與固定支腿連接處應力集中對連接可靠性的影響是本領域技術人員需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種起重機承重結構，該承重結構的車架與固定支腿連接時，可以改善連接處的應力集中對連接可靠性的影響。本發明的另一目的是提供一種包括上述起重機承重結構的輪式起重機。為達到本發明的第一個目的，本發明提供一種起重機承重結構，包括車架後段和固定支腿，所述固定支腿側面的腹板處伸出供所述活動支腿伸縮的箱形體，所述車架後段的車架後段腹板與所述固定支腿連接，所述車架後段腹板的端部延伸至所述固定支腿的側面，並焊接固定於所述固定支腿的側面。優選地，所述車架後段的腹板的端部卡接於所述箱形體的上表面和側板，並焊接固定。優選地，所述車架後段的腹板包括主體腹板和焊接於所述主體腹板的焊接腹板， 所述焊接腹板卡接於所述箱形體的所述上表面和所述側板，且所述焊接腹板的厚度大於所述主體腹板的厚度。優選地，所述焊接腹板上設有加強板，所述加強板卡接於所述箱形體的所述上表面和所述側板。優選地，所述焊接腹板上具有通孔，所述加強板嵌入所述通孔內，並與所述通孔的周壁焊接固定，且所述加強板的厚度大於所述焊接腹板的厚度。優選地，所述加強板具有中心孔，所述箱形體的所述上表面和所述側板的對接邊緣均穿過所述中心孔。優選地，所述箱形體的所述上表面和所述側板的對接邊緣之間具有縫隙，所述縫隙穿過所述中心孔。優選地，所述焊接腹板上與所述主體腹板連接的邊緣的厚度，由所述焊接腹板的厚度漸縮至所述主體腹板的厚度。優選地，所述車架後段的頂板與所述固定支腿的頂板為一體。本發明所提供的起重機承重結構，其車架後段腹板的端部延伸至固定支腿的側面，並焊接固定於所述固定支腿的側面，焊接固定後，形成的焊縫避開了應力集中位置，應力集中位置位於車架後段腹板之上，即應力集中位置與周圍承重板為一體式結構，其強度較焊縫的強度高，因此，可以降低應力集中的影響，避免應力集中破壞焊縫，提高車架後段與固定支腿連接的可靠性，保證起重機吊重作業時的穩定性。在進一步的技術方案中，車架後段的腹板包括主體腹板和焊接於主體腹板的焊接腹板，焊接腹板布置於應力集中位置，且焊接腹板的厚度大於主體腹板的厚度，即加強應力集中位置處承重板的厚度，提高抗壓抗扭的能力，進一步保證車架後段與固定支腿連接的可靠性。在進一步的技術方案中，焊接腹板上設有加強板，加強板的厚度厚於焊接腹板的厚度，加強板布置於應力集中點處，即在應力集中區域中的應力最大區域布置厚度最厚的加強板，採用梯度加強的方法，充分發揮材料的性能，在控制整車重量的前提下，有效地提高強度，確保連接可靠性。在進一步的技術方案中，加強板上設有中心孔，該中心孔位於應力集中點處，能夠有效分散應力集中的影響，改善應力集中處結構的受力狀態。在進一步的技術方案中，箱形體的上表面和側板的對接邊緣之間具有縫隙，縫隙穿過中心孔。該縫隙相當於應力釋放槽，可以取消焊接腹板與箱形體的焊縫焊後冷卻收縮變形的限制，即由於箱形體的側板和上表面不相接，焊縫焊接冷卻後，允許焊接腹板和加強板存在一定的收縮變形，因此，縫隙的設置可以避免由於限制焊縫焊後冷卻收縮變形而產生的焊接殘餘應力，從而提高焊接腹板、加強板以及箱形體之間焊接的可靠性。為達到本發明的另一目的，本發明還提供一種輪式起重機，包括承重結構和位於其上的起吊機構，所述承重結構為上述任一項所述的起重機承重結構。由於上述承重結構具有上述技術效果，具有該承重結構的輪式起重機也具有相同的技術效果。
圖1為一種典型的起重機承重結構示意圖，該圖主要示出車架和固定支腿部分；圖2為圖1中車架後段與後固定支腿的連接示意圖；圖3為本發明所提供起重機承重結構一種具體實施方式
的結構示意圖；圖4為圖3中C部位的局部放大示意圖；圖5為圖4中應力集中區域的示意圖。
具體實施例方式本發明的一個核心是提供一種起重機承重結構，該承重結構的車架與固定支腿連接時，可以改善連接處的應力集中對連接可靠性的影響。本發明的另一核心是提供一種包括上述起重機承重結構的輪式起重機。為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖3和圖4，圖3為本發明所提供起重機承重結構一種具體實施方式
的結構示意圖；圖4為圖3中C部位的局部放大示意圖；圖5為圖4中應力集中區域的示意圖。本發明所提供的起重機承重結構，包括車架、固定支腿和活動支腿。固定支腿包括前固定支腿20和後固定支腿30，車架包括車架前段2和車架後段3，車架後段3上設有迴轉安裝中心31，故在實際作業中，車架後段3為主要承重部分，車架後段3可以為由板材拼焊成形的箱形結構，連接前固定支腿20和後固定支腿30，用以支撐上車起重作業。前後兩個固定支腿的兩側腹板處均伸出供活動支腿伸縮的箱形體301，如圖3所示，箱形體301的側板3011大致與後固定支腿30的腹板垂直，當然，箱形體301的方位設置並非以與腹板垂
5直為必要條件，滿足活動支腿的伸縮，並穩定地支撐車架即可。下述內容以圖3中後固定支腿30和車架後段3的連接為例進行說明，具體地，僅以二者同一側的腹板連接為例，另一側結構原理完全相同，此外，車架後段3與前固定支腿 20連接的結構原理以及產生的有益效果與下述內容相同，在此不贅述。該實施方式中車架後段腹板32的端部，車架後段腹板32的端部延伸至後固定支腿30的側面，並焊接固定於後固定支腿30的側面。圖4中車架後段腹板32的端部搭接於箱形體301的上表面3012，並焊接固定，實際上，圖4中將車架後段腹板32的端部也充當了後固定支腿30的部分腹板。需要說明的是，為了滿足設計規範，車架後段腹板32的端部實際上優選地卡接於箱形體301的上表面3012和朝向車架後段3的側板3011，並焊接固定， 如圖4所示，車架後段腹板32的端部呈開口朝下的L形，卡合於箱形體301上，即車架後段腹板32的端部，一部分搭接於箱形體301的上表面3012，一部分抵接於箱形體301的側板 3011，並焊接固定。車架後段腹板32與後固定支腿30焊接固定後，形成的焊縫主要包括車架後段腹板32與箱形體301側板抵接的部分、車架後段腹板32與箱形體301上表面搭接的部分、車架後段腹板32與後固定支腿30腹板上端(箱形體301以上部分)接觸的邊緣部分。由現有技術內容可知，車架後段3與後固定支腿30連接處的應力最大位置，位於後固定支腿30 和車架後段3相交的橫截面處，尤其在承受扭矩時，應力主要集中於該橫截面處，實際上集中於橫截面的側稜，在圖5中，車架後段腹板32與箱形體301側板具有相交的沿線，該沿線位於箱形體301以上的部分即為應力集中位置H，該沿線兩側的抗彎扭截面積不等，則車架後段腹板32、箱形體301的上表面、以及箱形體301的側板3011三者的匯交處即為應力集中點H'，此處的應力值最大。結合圖4和圖5可知，該實施方式中車架後段腹板32延伸至箱形體301之上，可以使焊縫避開車架後段32與後固定支腿30的相交處，即應力集中位置 H，而使應力集中位置H位於車架後段腹板32之上，即應力集中位置H處的承重板與周圍承重板為一體式結構，其強度較焊縫的強度高，因此，可以降低應力集中的影響，避免應力集中破壞焊縫，提高車架後段3與後固定支腿30連接的可靠性，保證起重機吊重作業時的穩定性。進一步地，可以將車架後段腹板32採取分體式結構，如圖4所示，車架後段腹板32 包括主體腹板321和焊接於主體腹板321上的的焊接腹板322，由焊接腹板322卡接於箱形體301的上表面3012和側板3011，且焊接腹板322的厚度大於主體腹板321的厚度。根據上述內容分析可知，車架後段3與後固定支腿30連接處的應力集中位置H位於二者相交的截面處，且最大應力集中點H'為車架後段腹板32、箱形體301的側板3011和上表面3012 的匯交點，增加該應力集中點H'周圍的承重板厚度，即可以進一步地提高抗扭和抗壓的強度，故該在進一步技術方案中，採用的焊接腹板322厚度大於主體腹板321的厚度。焊接腹板322的具體尺寸大小，應以平衡整車重量控制和強度需求為出發點，進行設計，圖4中所示的焊接腹板322位於腹板32的端部，覆蓋了應力最大位置H，相對於主體腹板321，其面積較小。主體腹板321與焊接腹板322可以對接後焊接成一體，如圖4所示，主體腹板321 具有開口向上的L形缺口，焊接腹板322對接於該L形缺口中並焊接固定，對接焊接可以增加焊接的面積，提高焊接的可靠性，維持車架後段腹板32的整體強度。當然，也可以採取其他常規的方式實現增加腹板32端部的厚度。
對於上述分體設置的車架後段腹板32，可以使焊接腹板322上與主體腹板321對接的邊緣的厚度，由焊接腹板322的厚度漸縮至主體腹板321的厚度，即焊接腹板322上與主體腹板321對接的邊緣呈現出一定的坡度，採用長坡口緩過渡的對接技術，避免較薄的主體腹板321與較厚的焊接腹板322對接時，在對接處由於截面突變而造成一定的應力集中，提高焊接腹板322和主體腹板321焊接的可靠性，進一步保證車架後段腹板32的整體牢靠度。焊接腹板322上還可以進一步設置加強板3221，加強板3221卡接於箱形體301 的上表面3012和側板3011，即進一步加厚應力集中點H'處的承重板厚度。可以在焊接腹板322上加工出通孔，加強板3221嵌入通孔內，並與通孔的周壁對接後焊接固定，且加強板 3221的厚度大於焊接腹板322的厚度。圖4中所示的加強板3221為具有缺口的圓形，該結構的加強板3221更易於加工，便於與通孔周壁的對接，且受力均勻。實際上，設置依次加厚的焊接腹板322和加強板3221，是根據應力梯度分布，採用了梯度加強的方法，由上述內容可知，以應力集中點H'為中心，應力向四周逐漸減小，因此，相應地，使應力集中點H'四周承重板的厚度也成梯度遞減，如圖5所示，在應力最大區域(應力集中點H'處)設置最厚的加強板3221、加強板3221的外周(覆蓋應力集中位置 H)設置厚度次之的焊接腹板322、焊接腹板322的左側又連接厚度最薄的主體腹板321，該種設置方式可以最大限度地發揮材料性能，保證車架後段3與後固定支腿30焊接強度的同時，儘量降低整車的重量，尤其針對大噸位起重機時，此種厚度呈梯度設置的結構更具有優勢。此外，還可以在加強板3221上加工出中心孔0，箱形體301的上表面3012和側板 3011形成對接的邊緣均穿過該中心孔0。結合圖3和圖4，由於應力集中點H'為車架後段腹板32、箱形體301的側板3011和上表面3012的匯交點，該實施方式中設置中心孔0後， 匯交點擴大為中心孔0，可以將應力分散至中心孔0的圓弧形周壁上，而不是集中於一點， 從而能夠有效分散應力集中的影響，改善應力集中處結構的受力狀態。進一步地，可以使箱形體301的上表面3012和側板3011對接的邊緣之間具有一定的縫隙D，即上表面3012和側板3011不相接，而是留出一定的縫隙D，並使該縫隙D穿過加強板3221上的中心孔0。箱形體301上表面3012和側板3011相接的邊緣處為非主要受力部位，在此處留出縫隙D，該縫隙D相當於應力釋放槽，可以取消焊接腹板322與箱形體301的焊縫焊後冷卻收縮變形的限制，即由於箱形體301的側板3011和上表面3012不相接，焊縫焊接冷卻後，允許焊接腹板322和加強板3221存在一定的收縮變形，因此，縫隙D 的設置可以避免由於限制焊縫焊後冷卻收縮變形而產生的焊接殘餘應力，從而提高焊接腹板322、加強板3221以及箱形體301之間焊接的可靠性。當然，該縫隙D的大小尺寸設計應當以不影響焊接腹板322、加強板3221的承載性能為前提。此外，圖3中所示的車架後段3的頂板與後固定支腿30的頂板焊接固定，實際上， 也可以使二者為一體式結構，提高二者的連接可靠度。本發明還提供一種輪式起重機，包括承重結構和位於其上的起吊機構，所述承重結構為上述任一實施例所述的起重機承重結構。由於上述起重機承重結構具有上述技術效果，具有該承重結構的輪式起重機也具有相同的技術效果，在此不贅述。以上對本發明所提供的一種輪式起重機及其承重結構進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種起重機承重結構，包括車架後段(3)和固定支腿，所述固定支腿側面伸出供所述活動支腿伸縮的箱形體(301)，所述車架後段(3)的車架後段腹板(3 與所述固定支腿連接，其特徵在於，所述車架後段腹板(3 的端部延伸至所述固定支腿的側面，並焊接固定於所述固定支腿的側面。
2.根據權利要求1所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述車架後段腹板(32)的端部卡接於所述箱形體(301)的上表面(3012)和側板(3011)，並焊接固定。
3.根據權利要求2所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述車架後段腹板(32)包括主體腹板(321)和焊接於所述主體腹板(321)的焊接腹板(322)，所述焊接腹板(32 卡接於所述箱形體(301)的所述上表面(301 和所述側板(3011)，且所述焊接腹板(32 的厚度大於所述主體腹板(321)的厚度。
4.根據權利要求3所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述焊接腹板(322)上設有加強板(3221)，所述加強板(3221)卡接於所述箱形體(301)的所述上表面(301 和所述側板(3011)。
5.根據權利要求4所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述焊接腹板(322)上具有通孔，所述加強板(3221)嵌入所述通孔內，並與所述通孔的周壁焊接固定，且所述加強板 (3221)的厚度大於所述焊接腹板(322)的厚度。
6.根據權利要求5所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述加強板(3221)具有中心孔(0)，所述箱形體(301)的所述上表面(3012)和所述側板(3011)的對接邊緣均穿過所述中心孔(0)。
7.根據權利要求6所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述箱形體(301)的所述上表面(301 和所述側板(3011)的對接邊緣之間具有縫隙(D)，所述縫隙(D)穿過所述中心孔 (0)。
8.根據權利要求7所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述焊接腹板(322)上與所述主體腹板(321)連接的邊緣的厚度，由所述焊接腹板(322)的厚度漸縮至所述主體腹板 (321)的厚度。
9.根據權利要求8所述的起重機承重結構，其特徵在於，所述車架後段(3)的頂板與所述固定支腿的頂板為一體。
10.一種輪式起重機，包括承重結構和位於其上的起吊機構，其特徵在於，所述承重結構為權利要求1至9任一項所述的起重機承重結構。
全文摘要
本發明公開了一種起重機承重結構，包括車架後段和固定支腿，固定支腿側面的腹板處伸出供活動支腿伸縮的箱形體，車架後段的車架後段腹板與固定支腿連接，車架後段腹板的端部延伸至固定支腿的側面，並焊接固定於所述固定支腿的側面。車架後段腹板的端部延伸至固定支腿的側面，並焊接固定於固定支腿的側面，形成的焊縫有效避開了車架後段與固定支腿連接處由於截面驟變造成的應力集中，使應力集中位置位於車架後段腹板的端部，即應力集中位置與周圍承重板為一體式結構，其強度較焊縫的強度高，因此，可以降低應力集中的影響，提高車架後段與固定支腿連接的可靠性，保證吊重作業時的穩定性。本發明還公開一種包括上述起重機承重結構的輪式起重機。
文檔編號B66C23/36GK102310845SQ20111016129
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月15日 優先權日2011年6月15日
發明者丁宏剛, 朱磊, 李忠傑, 束昊 申請人:徐州重型機械有限公司