組合式臂架和起重設備的製作方法

2023-06-02 01:21:24 2

本發明涉及工程機械技術領域，尤其涉及一種組合式臂架和起重設備。

背景技術：

為滿足國內石油、石化、核電、海洋工程、風電、鋼鐵等大型工程項目中對超大設備的吊裝需求，起重機越來越向超大型發展，起升高度更高，工作幅度更大，起重能力更強。隨著大型化的發展，所帶來的設計、生產、運輸、安裝及使用等過程中的一系列問題，嚴重製約著履帶起重機的發展，亟待設計者解決。

臂架系統作為起重設備的關鍵承載結構件，其結構形式及自身的承載能力對起重設備的使用便利性及承載能力有著重要的影響。如圖1和圖2所示，起重設備的通用臂架結構形式一般採用由四根主弦杆a1和若干腹杆a2拼焊而成的桁架式結構。從受力方面講，臂架屬於雙向壓彎構件，即起重設備吊載工作時，臂架在變幅平面和迴轉平面內都承受軸向力和彎矩的作用，因此從臂架截面分析，需要足夠的截面積，以保證臂架截面強度，從而抵抗軸向力的作用，需要足夠的截面寬度B和高度H以保證兩個平面內的慣性矩，從而抵抗彎矩的作用。為了提高臂架的承載能力，需要增大主弦杆的規格和臂架的截面尺寸，而道路運輸的高度寬度限制又嚴重製約著其截面的增大，因此既要保證臂架足夠的承載能力，又要滿足運輸尺寸要求，如何解決這對矛盾成為起重設備向超大型發展的一個關鍵問題。

現有方案中的裝配式臂架，即將臂架的主弦杆與腹杆拆分，以滿足運輸要求，轉場就位後再將腹杆與主弦杆通過銷軸裝配成一體。通常情況下，大噸位的臂架長度會達到一百多米，幾百根的腹杆現場裝配，其困難程度可想而知，並且大大增加組裝周期，降低效率，而且裝配後的尺寸大小不能改變，適用性較低，大量裝配技術的應用同時帶來生產難度以及設計成本的增加。

技術實現要素：

為克服以上技術缺陷，本發明解決的技術問題是提供一種組合式臂架和起重設備，能夠具有多種組合變換方式，可滿足不同吊裝條件需求。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種組合式臂架，其包括多個基架，基架包括主弦杆和懸設在主弦杆側部的連接腹杆，連接腹杆在長度方向上的不同位置處設有連接部和固定部，多個基架中的任一基架的連接部能夠可選擇地與相鄰的基架的連接部或固定部連接，以形成不同截面尺寸的組合式臂架。

進一步地，連接腹杆包括懸設在主弦杆不同側的第一連接腹杆和第二連接腹杆，連接部包括分別設置在第一連接腹杆和第二連接腹杆上的第一連接部和第二連接部，固定部包括分別設置在第一連接腹杆和第二連接腹杆上的第一固定部和第二固定部。

進一步地，多個基架中的任一基架的第一連接部和第二連接部可選擇地均與相鄰的基架的連接部連接，以形成大截面尺寸的組合式臂架；或者，均與相鄰的基架的固定部連接，以形成小截面尺寸的組合式臂架。

進一步地，多個基架中的任一基架的第一連接部和第二連接部中之一還可選擇地與相鄰的基架的連接部連接，另一與相鄰的基架的固定部連接。

進一步地，連接部靠近或位於連接腹杆的自由端，固定部靠近或位於連接腹杆的懸臂端。

進一步地，第一連接腹杆和第二連接腹杆為多個且沿著主弦杆的長度方向上分布設置。

進一步地，基架還包括設置在第一連接腹杆和第二連接腹杆之間的第一加強筋杆。

進一步地，第一加強筋杆連接第一連接腹杆和第二連接腹杆的自由端。

進一步地，基架還包括設置在連接腹杆和主弦杆之間的第二加強筋杆。

進一步地，固定部設置在相鄰的連接腹杆的懸臂端和第二加強筋杆的根部之間。

進一步地，在多個基架中的任一基架的連接部與相鄰的基架的固定部的狀態下，多個基架中的任一基架的第二加強筋杆與相鄰的基架的第二加強筋杆平行且相互抵靠。

進一步地，多個基架中的任一基架的連接部與相鄰的基架的連接部或固定部之間通過公母嵌入結構進行銷軸連接。

本發明還提供了一種起重設備，其包括上述的組合式臂架。

由此，基於上述技術方案，本發明組合式臂架通過在主弦杆的側部懸設連接腹杆，且連接腹杆在長度方向上的不同位置處設有連接部和固定部，多個基架中的任一基架的連接部能夠根據實際吊裝需求、吊裝條件以及吊裝組裝場地等條件可選擇地與相鄰的基架的連接部或固定部連接，通過不同的變換組合方式來組合形成不同截面大小的臂架，以適應不同條件的吊裝需求。而且組合式臂架為可拆卸的裝配式臂架，使用完畢後可拆卸成分體結構，使得臂架不再受運輸尺寸、運輸重量等限制，具有較高的可實施性。本發明起重設備也相應地具有上述有益技術效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明僅用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。需要說明的是，為了便於說明，附圖中的第一基架100-1、第二基架100-2、第三基架100-3、第四基架100-4統稱為基架100，在附圖中：

圖1和圖2分別為現有臂架結構的正視圖和左視圖；

圖3為本發明組合式臂架中基架的結構示意圖；

圖4～圖6分別為本發明組合式臂架中基架的正視圖、右視圖和俯視圖；

圖7為本發明組合式臂架中基架組合形成大截面尺寸的結構示意圖；

圖8～圖10分別為本發明組合式臂架中基架組合形成大截面尺寸的正視圖、右視圖和俯視圖；

圖11為本發明組合式臂架中基架組合形成一中截面尺寸的結構示意圖；

圖12～圖14為本發明組合式臂架中基架組合形成一中截面尺寸的正視圖、右視圖和俯視圖；

圖15為本發明組合式臂架中基架組合形成另一中截面尺寸的結構示意圖；

圖16～圖18為本發明組合式臂架中基架組合形成另一中截面尺寸的正視圖、右視圖和俯視圖；

圖19為本發明組合式臂架中基架組合形成小截面尺寸的結構示意圖；

圖20～圖22為本發明組合式臂架中基架組合形成小截面尺寸的正視圖、右視圖和俯視圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

本發明的具體實施方式是為了便於對本發明的構思、所解決的技術問題、構成技術方案的技術特徵和帶來的技術效果有更進一步的說明。需要說明的是，對於這些實施方式的說明並不構成對本發明的限定。此外，下面的本發明的實施方式中涉及的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

如圖3～圖22所示，組合式臂架包括多個基架100，基架100包括主弦杆1和懸設在主弦杆1側部的連接腹杆2，連接腹杆2在長度方向上的不同位置處設有連接部3和固定部4，多個基架100中的任一基架100的連接部3能夠可選擇地與相鄰的基架100的連接部3或固定部4連接，以形成不同截面尺寸的組合式臂架。

在該示意性的實施例中，通過在主弦杆1的側部懸設連接腹杆2，且連接腹杆2在長度方向上的不同位置處設有連接部3和固定部4，多個基架100中的任一基架的連接部3能夠根據實際吊裝需求、吊裝條件以及吊裝組裝場地等條件可選擇地與相鄰的基架的連接部3或固定部4連接，通過不同的變換組合方式來組合形成不同截面大小的臂架，以適應不同條件的吊裝需求。而且組合式臂架為可拆卸的裝配式臂架，使用完畢後可拆卸成分體結構，使得臂架不再受運輸尺寸、運輸重量等限制，具有較高的可實施性。

在本發明一個優選的實施例中，如圖3～圖6所示，連接腹杆2包括懸設在主弦杆1不同側的第一連接腹杆21和第二連接腹杆22，連接部3包括分別設置在第一連接腹杆21和第二連接腹杆22上的第一連接部31和第二連接部32，固定部4包括分別設置在第一連接腹杆21和第二連接腹杆22上的第一固定部41和第二固定部42。在主弦杆1不同側設置第一連接腹杆21和第二連接腹杆22是為了任一基架100與相鄰的基架100的連接從而形成封閉的框架結構，以保證吊裝可靠性。

為了說明多個基架100組成不同截面大小的臂架，下面以圖3～圖22所示的多個基架100為4個，第一連接腹杆21和第二連接腹杆22呈垂直設置的實施例來進行闡述：多個基架100包括第一基架100-1、第二基架100-2、第三基架100-3及第四基架100-4，如圖7～圖10所示，多個基架100中的任一基架100的第一連接部31和第二連接部32可選擇地均與相鄰的基架100的連接部3連接，任一基架100的連接部與相鄰基架100的連接部連接使得兩兩相鄰的基架100之間的各個連接腹杆2在連接腹杆的長度方向上沒有重疊，組合式臂架的寬度B和高度H均增大，從而形成大截面尺寸的組合式臂架，通過該種變換組成的臂架結構，無論是變幅平面(臂架截面高度H方向)尺寸還是迴轉平面尺寸(臂架截面寬度B方向)都得到成倍的增加，進而臂架自身的承載能力得到較大幅度的提升；

或者，如圖19～圖22所示，多個基架100中的任一基架100的第一連接部31和第二連接部32可選擇地均與相鄰的基架100的固定部4連接，任一基架100的連接部與相鄰基架100的固定部連接使得兩兩相鄰的基架100之間的各個連接腹杆2在連接腹杆的長度方向上全部重疊或存在重疊部分，組合式臂架的寬度B和高度H均減小，從而形成小截面尺寸的組合式臂架。通過該種變換組成的臂架結構，雖然變幅平面(臂架截面高度H方向)尺寸和迴轉平面尺寸(臂架截面寬度B方向)都沒有增加，但其截面尺寸小，可以作為整機承載能力較小的副臂或其他起重量較小的起重設備臂架系統使用，使得臂架系統的利用率提高，節約成本。

為了提高組合式臂架的適用性範圍，在一個優選的實施例中，如圖11～14所示，多個基架100包括第一基架100-1、第二基架100-2、第三基架100-3及第四基架100-4，多個基架100中的任一基架100的第一連接部31還可選擇地與相鄰的基架100的連接部3連接，第二連接部32可選擇地與相鄰的基架100的固定部4連接。任一基架100的第一連接部31與相鄰基架100的連接部3連接，第二連接部32與相鄰的基架100的固定部4連接，使得兩兩相鄰的基架100之間的部分連接腹杆2在連接腹杆的長度方向上沒有重疊，另一部分連接腹杆2在連接腹杆的長度方向上全部重疊或存在重疊部分，組合式臂架的寬度B減小，高度H增大，從而形成一中截面尺寸的組合式臂架。通過該種變換組成的臂架結構，其變幅平面(臂架截面高度H方向)尺寸得到成倍的增加，臂架自身的承載能力也可得到較大幅度的提升。同時該種變換方式組成的組合式臂架亦可以作為整機承載能力較小的副臂或其他起重量較小的起重設備臂架系統使用，使得臂架系統的利用率提高，節約成本。

對應地，如圖15～18所示，多個基架100中的任一基架100的第二連接部32還可選擇地與相鄰的基架100的連接部3連接，第一連接部31可選擇地與相鄰的基架100的固定部4連接。任一基架100的第二連接部32與相鄰基架100的連接部3連接，第一連接部31與相鄰的基架100的固定部4連接，使得兩兩相鄰的基架100之間的部分連接腹杆2在連接腹杆的長度方向上沒有重疊，另一部分連接腹杆2在連接腹杆的長度方向上全部重疊，組合式臂架的高度H減小，寬度B增大，從而形成另一中截面尺寸的組合式臂架。通過該種變換組成的臂架結構，其迴轉平面(臂架截面寬度B方向)尺寸得到成倍的增加，臂架自身的承載能力也可得到較大幅度的提升。同時該種變換方式組成的組合式臂架亦可以作為整機承載能力較小的副臂或其他起重量較小的起重設備臂架系統使用，使得臂架系統的利用率提高，節約成本。

作為對上述實施例的優選，如圖3～圖6所示，連接部3靠近或位於連接腹杆2的自由端，固定部4靠近或位於連接腹杆2的懸臂端。將連接部3設置在連接腹杆2的自由端，固定部4設置在連接腹杆2的懸臂端，這樣可以使得連接腹杆2在沒有重疊的情況下儘可能增加寬度B和高度H，連接腹杆2在全部重疊的情況下儘可能減小寬度B和高度H，當然，連接部3也可以設置在靠近連接腹杆2的自由端的位置處，固定部4設置在靠近連接腹杆2的懸臂端的位置處。

優選地，第一連接腹杆21和第二連接腹杆22為多個且沿著主弦杆1的長度方向上分布設置，多個第一連接腹杆21和多個第二連接腹杆22能夠保證連接強度，確保結構可靠穩定性。

為了提高組合式臂架的結構強度，一方面，如圖3～圖6所示，基架100還優選地包括設置在第一連接腹杆21和第二連接腹杆22之間的第一加強筋杆6，第一加強筋杆6的設置進一步提高結構強度，更進一步地，第一加強筋杆6連接第一連接腹杆21和第二連接腹杆22的自由端，這樣形成了穩定的三角形結構，在結構簡化的前提下使得結構強度得到進一步的提高。

另一方面，如圖3～圖6所示，基架100還優選地包括設置在連接腹杆2和主弦杆1之間的第二加強筋杆5，第二加強筋杆5的設置提高了連接腹杆2和主弦杆1之間的結構強度，保證可靠穩定性。進一步地，固定部4設置在相鄰的連接腹杆2的懸臂端和第二加強筋杆5的根部之間，這樣可以提高固定部4的固定穩定性。

作為對上述優選實施例的改進，如圖11和圖15所示，在多個基架100中的任一基架100的連接部3與相鄰的基架100的固定部4的狀態下，多個基架100中的任一基架100的第二加強筋杆5與相鄰的基架100的第二加強筋杆5平行且相互抵靠，平行且相互抵靠的兩個第二加強筋杆5增加了接觸面積，有利於應力的分布，避免應力集中的產生。

對於連接部3和固定部4的結構形式，在一個優選的實施例中，如圖3～圖22所示，多個基架100中的任一基架100的連接部3與相鄰的基架100的連接部3或固定部4之間通過公母嵌入結構進行銷軸連接，連接可靠穩定且易於實施，具有較高的可實施性。具體地，連接部3包括具有第一銷接孔的扁形連接端頭，固定部4包括具有第二銷接孔和凹口的固定耳板，扁形連接端頭能夠嵌入凹口並通過銷軸穿過第一銷接孔和第二銷接孔以實現連接部3和固定部4的連接。

綜上所述，本發明組合式臂架具有如下優點：

1.組合式臂架使得臂架系統的運輸尺寸及運輸重量不再成為束縛臂架系統自身重量、自身承載能力的因素，使得臂架系統的自身承載能力得到大幅度提升；

2.組合式臂架結構形式簡單，大大降低了工裝及生產難度；

3.多種變換形式的組合式臂架可以適應不同工況的吊裝需求，變換簡單、方便；

4.拆分裝配技術的合理運用，使所有部件既滿足運輸尺寸限制，又切實從用戶出發，全面考慮到臂架系統的拆卸組裝，提高效率；

5.結構件的最優化設計，大大降低了生產難度；常規的組裝和使用要求，大大節約了用戶的使用成本，提高效益；

6.多種變換形式的組合式臂架可以應用於不同承載能力要求的起重設備的臂架系統使用，臂架系統的整體利用率提高，節約成本。

本發明還提供了一種起重設備，其包括上述的組合式臂架。起重設備例如可以是起重機。由於本發明組合式臂架能夠具有多種組合變換方式，可滿足不同吊裝條件需求，相應地，本發明起重設備也具有上述的有益技術效果，在此不再贅述。

以上結合的實施例對於本發明的實施方式做出詳細說明，但本發明不局限於所描述的實施方式。例如，基架100可以是3個組成截面呈三角形的組合式臂架，也可以是5個組成截面呈五角形的組合式臂架。對於本領域的技術人員而言，在不脫離本發明的原理和實質精神的情況下對這些實施方式進行多種變化、修改、等效替換和變型仍落入在本發明的保護範圍之內。