不等厚大臂及高空作業平臺的製作方法

2023-10-17 16:36:54

本發明涉及工程機械領域，具體而言，本發明涉及一種不等厚大臂及高空作業平臺。

背景技術：

高空作業平臺是一種先進的高空作業機械，能夠大大提高空中施工人員的工作效率、安全性和舒適性，並降低勞動強度，其在發達國家早已被廣泛應用。我國高空作業平臺的使用也越來越廣泛，如最初的一般性的市政路燈維修、園林樹木修剪等，而隨著我國經濟的快速發展，過程建築、工業安裝、設備檢修、廠房維護、造船、電力、市政、機場、通訊、園林、交通等對高空作業平臺的需求不斷增長。

大臂是高空作業平臺的重要動力傳輸部件，比如通過大臂來支撐操作臺以及處於操作臺上的工作人員及重物。為了提高動力傳輸效能，降低大臂自身重力引起的能耗損失，業界一般採用空心結構的大臂，以減輕大臂的自身重量。

現有的高空作業平臺都採用厚度均勻的材料來製造大臂。眾所周知，大臂在工作時通常相對於地面成銳角傾斜，因此，從受力角度分析，大臂橫截面的上半臂受力較小，而下半臂受力較大。而採用各部分等厚的大臂，雖然保證了能支撐重物，但卻加重了高空作業平臺整機的重量，且浪費了製作大臂的材料。

技術實現要素：

鑑於上述問題，本發明旨在提供一種不等厚大臂，包括以垂直於其矩形橫截面且平行於矩形橫截面長度方向的平面為界限形成的上半臂及下半臂，且上半臂材料厚度小於下半臂材料厚度，在滿足載荷條件的同時，降低了大臂的重量，減小了動力系統的工作能耗。

本發明的另一目的旨在提供一種應用了上述不等厚大臂的高空作業平臺。

為了解決上述問題，本發明提供如下技術方案：

一種不等厚大臂，應用於工程作業車，其包括：其內空心的基本臂，所述基本臂具有矩形橫截面，所述基本臂包括以垂直於所述矩形橫截面且平行於矩形橫截面長度方向的平面為界限形成的上半臂及下半臂，且所述上半臂的材料厚度小於所述下半臂的材料厚度。

進一步地，所述不等厚大臂還包括：其內空心的二節臂，所述二節臂套接於所述基本臂內且可從所述基本臂中伸出，其具有矩形橫截面，且所述二節臂包括以垂直於所述矩形橫截面且平行於矩形橫截面長度方向的平面為界限形成的上半臂及下半臂，所述上半臂的材料厚底小於所述下半臂的材料厚度。

進一步地，所述不等厚大臂還包括：其內空心的三節臂，所述三節臂套接於所述二節臂內且可從所述二節臂伸出端伸出，其具有矩形橫截面，且所述三節臂包括以垂直於所述矩形橫截面且平行於矩形橫截面長度方向的平面為界限形成的上半臂及下半臂，所述上半臂的材料厚底小於所述下半臂的材料厚度。

進一步地，該不等厚大臂還包括帶動所述二節臂與三節臂伸縮的伸縮組件。

具體地，所述伸縮組件包括伸縮油缸、伸繩鏈條和回繩鏈條；所述伸縮油缸包括缸筒及套接於所述缸筒中的伸縮杆，所述伸縮杆的伸出端與所述基本臂連接，所述缸筒與所述二節臂連接；所述伸縮油缸上固設有第一鏈輪，所述二節臂上固設有第二鏈輪，且所述第二鏈輪較靠近所述伸縮杆的伸出端；所述伸繩鏈條的一端固接於所述基本臂上，另一端繞過所述第一鏈輪固接於所述三節臂上；所述回繩鏈條一端固接於所述三節臂上，另一端固繞過所述第二鏈輪固接於所述基本臂上。

優選地，所述基本臂、二節臂、三節臂的內部構成伸縮腔，所述伸縮油缸、第一鏈輪、第二鏈輪、伸繩鏈條和回繩鏈條均設置在所述伸縮腔中。

較佳地，所述基本臂的上半臂和基本臂的下半臂以焊接方式連接。

較佳地，所述二節臂的上半臂和二節臂的下半臂以焊接方式連接。

較佳地，所述三節臂的上半臂和三節臂的下半臂以焊接方式連接。

相應地，本發明還提供一種高空作業平臺，其包括上述任意一項所述的不等厚大臂、與所述不等厚大臂一端連接的車體以及與所述不等厚大臂另一端連接的操作臺。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1.本發明的不等厚大臂與傳統的大臂相比，其上半臂的材料厚度小於下半臂的材料厚度，綜合考慮了大臂工作時受力不均勻的情況，即大臂橫截面上的上半臂受力小，因此上半臂的材料厚度較小，而下半臂則受力較大，因此下半臂採用相對厚度較大的材料。通過採用此設計，在保證大臂能正常作業的同時，也能節約製作材料，且降低了其重量，這樣減小了動力系統的工作能耗，增強了大臂作業的靈活性。

2.本發明的不等厚大臂為可伸縮臂，其包括基本臂、套接於所述基本臂內且可從所述基本臂中伸出的二節臂、套接於所述二節臂內且可從所述二節臂伸出端伸出的三節臂以及帶動所述二節臂與三節臂伸縮的伸縮組件，在伸縮組件的作用下，所述二節臂可從基本臂內部伸出或回縮，所述三節臂可從二節臂內部伸出或回縮，因此可根據工作需要而調整該不等厚大臂的長度，增強了高空作業的便捷性。同時，所述伸縮組件設於所述基本臂、二節臂和三節臂的內部伸縮腔中，進而減少相關部件的磨損，減緩其老化，延長了使用壽命，並且可使得所述不等厚大臂的結構較為緊湊，同時維修、維護較為便捷。

3.相應地，本發明的高空作業平臺應用了上述不等厚大臂，因此，該高空作業平臺同樣具有上述不等厚大臂的特點。另外，本發明的高空作業平臺的一端通過支撐臂與車體連接，另一端通過伸縮連接臂與操作臺連接，且連接處均設有變幅油缸，這些技術特徵皆可在一定程度上提高該高空作業平臺的操作便捷性、穩定性和安全性等。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點將從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發明的不等厚大臂的立體結構示意圖；

圖2為本發明的不等厚大臂的伸出狀態結構示意圖；

圖3為本發明的不等厚大臂的基本臂的立體結構示意圖；

圖4為圖3所示基本臂B-B向的矩形橫截面示意圖；

圖5為本發明的不等厚大臂的二節臂的立體結構示意圖；

圖6為圖5所示二節臂C-C向的矩形橫截面示意圖；

圖7為本發明的不等厚大臂的三節臂的立體結構示意圖；

圖8為圖7所示三節臂D-D向的矩形橫截面示意圖；

圖9為本發明的不等厚大臂的立體結構示意圖；

圖10為圖9中A部分的局部放大圖；

圖11為圖9中B部分的局部放大圖；

圖12為本發明的高空作業平臺的立體結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的實例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同的元件，或具有類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。此外，如果已知技術的詳細描述對於示出本發明的特徵是不必要的，則將其省略。

請參閱圖1至圖8，本發明的不等厚大臂2，應用於工程作業車，所述工程作業車包括但不限於高空作業平臺、挖掘機等。所述不等厚大臂2包括其內空心的基本臂21，所述基本臂21具有矩形橫截面，所述基本臂21包括以垂直於所述矩形橫截面且平行於矩形橫截面長度方向的平面為界限形成的上半臂211及下半臂212，且所述上半臂211的材料厚度小於所述下半臂212的材料厚度。優選地，所述上半臂211採用薄鋼板材料，所述下半臂212採用厚鋼板材料。

請結合圖3和圖4，需要說明的是，所述矩形橫截面，是指垂直於所述基本臂2軸向的剖面，例如圖4所示的沿圖3中B-B向的橫截面；而所述的平行於矩形橫截面長度方向的平面，是指與所述基本臂21底面(以說明書附圖3中基本臂21的擺放位置為基準)平行且處於所述基本臂21所處的空間範圍內的平面。同理，下文所述的二節臂22和三節臂23各自對應的矩形橫截面和平行於矩形橫截面長度方向的平面也是根據上述原則定義的。

同時需要說明的是，所述上半臂211和下半臂212並不是嚴格地按照等分原則進行劃分，而是根據所述基本臂21作業時的受力情況進行劃分的，這從圖4中也可以看出。同理，下文的二節臂22和三節臂23各自對應的上半臂和對應的下半臂也按照這個原則進行劃分。

可以看出，在本發明中，由於採用了不等厚大臂2，其包括的基本臂21的上半臂211的材料厚度小於所述基本臂21的下半臂212的材料厚度，這樣，一方面由於所述上半臂211工作時受到的外部載荷較小，因此可以設計成壁厚較小，另一方面，由於所述下半臂212工作時受到的外部載荷較大，故此需要採用厚度較大的材料來形成下半臂，以便抵抗高強外界載荷，避免所述不等厚大臂2整體被折斷或引起彎曲變形。

此外，採用較小材料厚度的上半臂211也可以降低整個不等厚大臂2的自重，這樣減小了動力系統的工作能耗。

進一步地，所述不等厚大臂2還包括其內空心的二節臂22，所述二節臂22套接於所述基本臂21內且可從所述基本臂21中伸出，其具有矩形橫截面，且所述二節臂22包括以垂直於所述矩形橫截面且平行於矩形橫截面長度方向的平面為界限形成的上半臂221及下半臂222，所述上半臂221的材料厚底小於所述下半臂222的材料厚度。優選地，所述上半臂221採用薄鋼板材料，所述下半臂222採用厚鋼板材料。

進一步地，所述不等厚大臂2還包括其內空心的三節臂23，所述三節臂23套接於所述二節臂22內且可從所述二節臂22伸出端伸出，其具有矩形橫截面，且所述三節臂23包括以垂直於所述矩形橫截面且平行於矩形橫截面長度方向的平面為界限形成的上半臂231及下半臂232，所述上半臂231的材料厚底小於所述下半臂232的材料厚度。優選地，所述上半臂231採用薄鋼板材料，所述下半臂232採用厚鋼板材料。

可見，通過採用套接於所述基本臂21內且可從所述基本臂21中伸出的二節臂22以及套接於所述二節臂22內且可從所述二節臂22伸出端伸出的三節臂23，有效地增加了所述不等厚大臂2的長度，且可通過伸出或回縮而調節其長短，從而適應不同高度的作業場景；同時，所述二節臂22的上半臂221的材料厚度小於下半臂222的材料厚度，且三節臂23的上半臂231的材料厚度小於下半臂232的材料厚度，其與上述的基本臂21的材料厚度的設計所達到的效果是一致的，在滿足載荷條件的同時，節省了製作所述二節臂22和三節臂23所需的材料，降低了所述二節臂22和三節臂23的重量，減小了動力系統的耗能，也避免所述二節臂22和三節臂23被折斷或引起彎曲變形。

優選地，所述基本臂21的上半臂211的材料厚度範圍為4-6毫米，下半臂212的材料厚度範圍為5-8毫米；進一步優選地，所述基本臂21的上半臂211的材料厚度為5毫米，下半臂212的材料厚度為6毫米。

優選地，所述二節臂22的上半臂221的材料厚度範圍為3-5毫米，下半臂222的材料厚度範圍為5-8毫米；進一步優選地，所述二節臂22的上半臂221的材料厚度為4毫米，下半臂222的材料厚度為6毫米。

優選地，所述三節臂23的上半臂231的材料厚度範圍為2-4毫米，下半臂232的材料厚度範圍為3-6毫米；進一步優選地，所述基本臂23的上半臂231的材料厚度為3毫米，下半臂232的材料厚度為4毫米。

請參閱圖9至圖11，進一步地，所述不等厚大臂2還包括帶動所述二節臂22與三節臂23伸縮的伸縮組件。所述伸縮組件包括伸縮油缸24、伸縮鏈條27和回繩鏈條28.

具體地，所述伸縮油缸24包括固接於所述二節臂22上的缸筒241及套接於所述缸筒241中的伸縮杆242，所述伸縮杆242為中空結構，所述伸縮杆242中的中空結構(未標號)與缸筒241內部腔體相同，所述中空結構中設有導油管(未標號)。所述伸縮杆242的伸出端固接於所述基本臂21上，優選地，所述伸縮杆242的伸出端端面通過卡板8固接於所述基本臂21上。所述缸筒241上靠近所述伸縮杆242的伸出端設有便於所述缸筒241固定於所述二節臂22上的連接部，所述連接部可包括銷軸孔，通過將銷軸插入所述銷軸孔中，以實現將所述缸筒241固定於所述二節臂22上。當然，所述缸筒241的連接部也可設於所述缸筒241的其他位置，例如缸筒241的中部等。

此外，所述伸縮油缸24上固設有第一鏈輪25，所述二節臂22上固設有第二鏈輪26，所述第二鏈輪26相對於所述第一鏈輪25更靠近所述缸筒241的伸出端；所述伸繩鏈條27的一端固接於所述基本臂21上，另一端繞過所述第一鏈輪25固接於所述三節臂23上；所述回繩鏈條28的一端固接於所述三節臂23上，另一端繞過所述第二鏈輪26固接於所述基本臂21上。優選地，所述第一鏈輪25設於所述伸縮油缸24上處於與其所述伸出端相遠離的一端的油缸頭處，所述第二鏈輪26設於所述二節臂22上靠近所述伸縮杆242的伸出端處；通過該結構方式，可以將第一鏈輪25與第二鏈輪26分設於缸筒241的上下兩端的位置處，可確保缸筒241較平穩地移動，進而帶動相關部件的平穩傳動及伸縮運動；當然，所述第一鏈輪25與第二鏈輪26也可在設置其他合適位置，例如第一鏈輪25設於缸筒241上靠近缸筒中部的位置，或者第二鏈輪26設於二節臂22上靠近缸筒241中部的位置處等。

進一步地，所述回繩鏈條28與伸繩鏈條27各自的一個端頭通過鏈條連接件29固接於所述三節臂23上，且各個端頭分別固接於所述鏈條連接件29的兩側；通過該結構方式，有便於伸繩鏈條27、回繩鏈條28及三節臂23之間較好的實現聯動作用。當然，伸繩鏈條27與回繩鏈條28也可分別通過不同的連接部件實現與三節臂23的固定連接。

進一步地，所述伸繩鏈條27上設有鏈條檢測裝置；該鏈條檢測裝置可實時檢測相關鏈條的狀態，當相關鏈條發生斷裂或超出預設鬆動值時，其即會發出報警信號，以此來確保所述不等厚大臂2的使用安全性，進而確保操作人員及其他相關人員的人身安全。具體的，可將鏈條檢測裝置設於伸繩鏈條27與基本臂21相連接的一端。

通過上述設計，可實現所述二節臂22和三節臂23的伸縮，從而可根據作業需要便捷地調節所述不等厚大臂2的長度。進一步地，所述基本臂21、二節臂22及三節臂23的內部中空結構構成伸縮腔，所述伸縮油缸24、第一鏈輪25、第二鏈輪26、伸繩鏈條27及回繩鏈條28皆處於所述伸縮腔中，從而使得所述不等厚大臂2的結構更緊湊，進而減少相關部件的磨損及減緩其老化，延長其使用壽命，並且還可減少維修及維護頻率，同時維修、維護較便捷，維修及維護成本也較低，另外，在一定程度上也可降低因上述相關部件暴露在外而使相關人員的誤碰受傷的機率。當然，將伸縮油缸24、第一鏈輪25、第二鏈輪26、伸繩鏈條27及回繩鏈條28等部件設於伸縮腔外(即基本臂21、二節臂22及三節臂23的外壁上)也是可行的。

優選地，所述基本臂21的上半臂211和下半臂212以焊接方式連接。通過焊接，所述上半臂211和下半臂212的連接可以達到較為穩固的效果。

同理，所述二節臂22的上半臂221和下半臂222以焊接方式連接，所述三節臂23的上半臂231和下半臂232也以焊接方式連接，均可達到穩固連接的效果。

優選地，在考慮所述不等厚大臂2的工藝性的同時，還需要在合適的位置設置增強板，以提高安全係數。例如，在所述基本臂21、二節臂22和三節臂23各自的上半臂和對應的下半臂的連接處的內表面和/或外表面均固設加強板；或者，在所述基本臂21、二節臂22和三節臂23任意之一的上半臂和對應的下半臂的連接處的內表面和/或外表面固設有加強板；當然，也可通過其他方式或途徑設置加強板，只要能夠實現提高安全係數的目的即可。

請結合圖12，本發明還提供了一種應用了所述不等厚大臂2的高空作業平臺，此外，該高空作業平臺還包括車體1、操作臺3、支撐臂4、變幅油缸5和伸縮連接臂6。

一種實施例中，所述不等厚大臂2不可伸縮，只包括所述基本臂21，因此所述不等厚大臂2的長度是固定的，。

優選地，所述不等厚大臂2的一端通過所述伸縮連接臂6與所述操作臺3實現鉸接，即所述不等厚大臂2的一端與所述伸縮連接臂6鉸接，所述伸縮連接臂6與所述操作臺3連接，所述操作臺3可在所述伸縮連接臂6的水平方向上進一步實現一定程度的延伸和回縮；所述不等厚大臂2的另一端通過支撐臂4與所述車體1鉸接，即所述不等厚大臂2的另一端與所述支撐臂4鉸接，所述支撐臂4與所述車體1上的相關部件活動連接；另外，所述不等厚大臂2的一端與所述伸縮連接臂6之間設有所述變幅油缸5，相應地，所述不等厚大臂2的另一端與所述支撐臂4之間亦設有所述變幅油缸5，從而使得所述不等厚大臂2的一端、伸縮連接臂6及與其相互連接的變幅油缸5三者之間構成一個穩定的三角形結構，以及所述不等厚大臂2的另一端、支撐臂4及與其相互連接的變幅油缸5三者之間也構成一個穩定的三角形結構，進而使得該高空作業平臺在作業時具有更高的穩定性和安全性。當然，所述不等厚大臂2的一端、伸縮連接臂6及與其相互連接的變幅油缸5之間，以及所述不等厚大臂2的另一端、支撐臂4及與其相互連接的變幅油缸5之間還會設有其他功能部件，例如用作調平功能的相關部件等。

另一種實施例中，所述不等厚大臂2為可伸縮臂，其包括上述的基本臂21、套接於所述基本臂21內且可從基本臂21中伸出的二節臂22、套接於所述二節臂22內且可從二節臂22伸出端伸出的三節臂23和所述伸縮組件。在所述伸縮組件的作用下，可實現所述二節臂22和三節臂23的伸縮。

優選地，所述三節臂23通過所述伸縮連接臂6與所述操作臺3實現鉸接，即所述三節臂23與所述伸縮連接臂6鉸接，所述伸縮連接臂6與所述操作臺3連接，所述操作臺3可在所述伸縮連接臂6的水平方向上進一步實現一定程度的延伸和回縮；所述基本臂21通過支撐臂4與所述車體1鉸接，即所述基本臂21與所述支撐臂4鉸接，所述支撐臂4與所述車體1上的相關部件活動連接；另外，所述三節臂23與所述伸縮連接臂6之間設有所述變幅油缸5，相應地，所述基本臂21與支撐臂4之間亦設有所述變幅油缸5，從而使得所述三節臂23、伸縮連接臂6及與其相互連接的變幅油缸5三者之間構成一個穩定的三角形結構，以及所述基本臂21、支撐臂4及與其相互連接的變幅油缸5三者之間也構成一個穩定的三角形結構，進而使得該高空作業平臺在作業時具有更高的穩定性和安全性。當然，所述三節臂23、伸縮連接臂6及與其相互連接的變幅油缸5之間，以及所述基本臂21、支撐臂4及與其相互連接的變幅油缸5之間還會設有其他功能部件，例如用作調平功能的相關部件等。

當所述高空作業平臺需升臂作業時，控制所述二節臂22與三節臂23伸出，此時，與所述不等厚大臂2連接的操作臺3會在所述三節臂23的帶動下同步伸出，同時，還可控制相關的變幅油缸5、支撐臂4及伸縮連接臂6來調整相關臂的延伸角度或位置，直至操作臺3到達預設工作位置或者最大延伸行程。

同理，當高空作業平臺需收臂作業時，控制所述二節臂22與三節臂23回縮，此時，與不等厚大臂2連接的操作臺3會在所述三節臂23的帶動下同步回縮，同時，還可控制相關的變幅油缸5、支撐臂4及伸縮連接臂6來調整相關臂的角度或位置，直至操作臺3回縮至預設工作位置或者原始未延伸狀態。

通過採用上述的不等厚大臂2，所述高空作業平臺在滿足載荷條件下，也在一定程度上降低了整機的重量，從而減小了動力系統的能耗，增強了所述高空作業平臺作業的靈活性。同時，所述高空作業平臺具有較好的傳動性能，且具有高效的穩定性、安全性和傳動精準性。

以上所述僅是本發明的部分實施方式，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，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。