起重机以及起重机起臂方法与流程

专利2022-05-10  4



1.本发明涉及工程机械领域,具体涉及一种起重机以及起重机起臂方法。


背景技术:

2.随着我国城市化进程的加快,经济快速发展,国家基本建设的规模越来越大,需要吊装的物品的重量及起升高度越来越大。为了更好地适应市场需求,起重机发展的重要趋势是追求作业高度的提升。
3.相关技术中,起重机工况分为主臂工况和副臂工况。根据副臂是否可以变幅,副臂工况又细分为固定副臂工况和变幅副臂工况。变幅副臂工况也被称为塔臂工况。通常,主臂工况吊重量最大,但其吊重时抗杆(实现较高的吊装高度时重物与臂架较近,容易与臂架碰撞)较差;固定副臂工况吊重量其次,抗杆性也较主臂工况好,变幅副臂吊重量最差,但抗杆性最好。
4.上述划分方式是对起重设备工作状态的划分。实际使用中,在地面将起重设备的臂架组装好,然后通过起重设备自身变幅系统将臂架起臂到工作角度,这一过程属于起重机的非作业工况。经过计算分析,此过程是变幅系统和整机稳定性最差的时机,同样也是臂架最危险的情况。臂架在起臂过程中,受到其自身重量的作用将会产生下挠、即臂架向下弯曲现象。随着变幅系统的起臂,臂架的臂头离开地面后,受到变幅系统拉力作用,臂架会产生轴向载荷,此轴向载荷加剧了臂架的下挠,产生二次变形。由于臂架刚度小,这些应力容易引起结构失稳而导致起臂失败,造成臂架损坏。因此这种现象严重制约了大型起重设备臂架长度的增加。
5.发明人发现,现有技术中至少存在下述问题:起重机不管进行主臂工况、固定副臂工况还是塔臂工况作业,都需要先进行起臂操作,而起臂操作过程中容易出现臂架下挠现象,进而发生危险,这严重制约了起重机朝着更高的作业高度发展。


技术实现要素:

6.本发明提出一种起重机以及起重机起臂方法,用以改善起重机的起臂动作。
7.本发明实施例提供了一种起重机,包括:车体;主臂,所述主臂的第一端可变幅地安装于所述车体;副臂,所述副臂的第一端与所述主臂的第二端在可转动连接和固定连接之间切换;所述副臂的第二端安装有行走机构;第一变幅装置,与所述主臂驱动连接,以实现所述主臂变幅;以及第二变幅装置,由所述主臂承载,且与所述副臂驱动连接,以实现处于与所述主臂可转动连接状态的所述副臂相对于所述主臂变幅。
8.在一些实施例中,所述第一变幅装置包括:桅杆,一端与车体连接;
支撑架,一端与所述主臂连接第一滑轮驱动机构,包括第一驱动机构、第一滑轮、第二滑轮和第一钢丝绳;所述第一滑轮安装于所述车体,所述第二滑轮安装于所述桅杆,所述第一钢丝绳缠绕于所述第一滑轮和所述第二滑轮;所述第一驱动机构与所述第一钢丝绳连接,以实现收、放所述第一钢丝绳;第一牵引件,连接所述桅杆的另一端和所述支撑架的另一端。
9.在一些实施例中,所述第二变幅装置包括:支撑件,一端安装于所述主臂,所述支撑件位于所述支撑架朝向所述副臂的一侧,所述支撑件的另一端与所述支撑架的另一端可转动连接;第二滑轮驱动机构,包括第二驱动机构、第三滑轮和第二钢丝绳;所述第三滑轮安装于所述支撑架;所述第二驱动机构与所述第二钢丝绳连接,以实现收、放所述第二钢丝绳;支架,安装于所述副臂的第一端;以及第二牵引件,一端通过所述支架与所述副臂的第一端连接,另一端与所述副臂的第二端连接;其中,所述第二钢丝绳的一端与所述第二驱动机构连接,所述第二钢丝绳的另一端与所述支架连接,所述第二钢丝绳的中部绕过所述第三滑轮。
10.在一些实施例中,所述第二滑轮驱动机构还包括:第四滑轮,也安装于所述支撑架,且所述第四滑轮的安装位置位于所述第三滑轮和所述主臂之间;以及动滑轮组,所述第二钢丝绳依次缠绕所述第四滑轮、所述第三滑轮和所述动滑轮组。
11.在一些实施例中,所述第二驱动机构安装于所述主臂的第一端。
12.在一些实施例中,所述支撑架被构造为采用以下其中一种结构:桁架臂、杆状的、绳。
13.在一些实施例中,所述行走机构包括:行走轮。
14.在一些实施例中,所述主臂和所述副臂至少存在两个可转动连接位置,在每个所述可转动连接位置都可拆卸地安装有销轴。
15.在一些实施例中,至少其中一处可转动连接位置设置有液压驱动机构,以实现该位置的销轴的自动拆卸、安装。
16.在一些实施例中,当所述起重机处于起臂状态,所述主臂和所述副臂可转动连接;当所述起重机处于作业工况,所述主臂和所述副臂可转动连接,或者,所述主臂和所述副臂固定连接。
17.在一些实施例中,所述起重机至少具有以下一种作业工况:主臂工况,当所述起重机处于主臂工况,所述主臂被配置为可变幅的,所述主臂和所述副臂固定连接;可变幅副臂工况,当所述起重机处于可变幅副臂工况,所述主臂和所述副臂可转动连接,所述副臂被配置为可变幅的,所述主臂被配置为可变幅或者不可变幅的;固定副臂工况,当所述起重机处于固定副臂工况,所述副臂被配置为不可变幅的,
且所述主臂和所述副臂的夹角小于180
°
;所述主臂被配置为可变幅或者不可变幅的。
18.本发明实施例还提供一种起重机起臂方法,采用本发明任一技术方案所提供的起重机实现,所述方法包括以下步骤:使得起重机的主臂和副臂可转动连接;通过第一变幅装置驱动所述主臂变幅;且在所述主臂变幅过程中,采用第二变幅装置使得连接所述副臂的第二钢丝绳处于松弛状态,以使得所述副臂的行走机构始终位于地面上,所述主臂和所述副臂之间的夹角随着变幅动作而改变;继续采用所述第一变幅装置驱动所述主臂变幅,直至所述主臂的变幅角达到第一设定角度后,不再操作第二变幅装置;继续采用所述第一变幅装置驱动所述主臂变幅,直至所述主臂的变幅角达到第二设定角度,所述主臂变幅到位、不再变幅;采用所述第二变幅装置驱动所述副臂相对于所述主臂变幅,直至所述副臂变幅到位。
19.在一些实施例中,起重机起臂方法还包括以下步骤:所述副臂变幅到位后,插上所述主臂和所述副臂之间的销轴,以使得所述主臂和所述副臂固定连接。
20.在一些实施例中,起重机起臂方法还包括以下步骤:所述副臂变幅到位后,保持所述主臂和所述副臂处于可转动连接状态,以根据需要调节所述副臂相对于所述主臂的角度。
21.上述技术方案提供的起重机,主臂和副臂之间的固定连接可以转化为可转动连接。在使用起重机吊装重物之前,需要先将主臂和副臂起臂到空中,随后再进行吊重作业。在起臂之前,主臂和地面平行,主臂和副臂之间的夹角为180
°
。需要起臂时,先将主臂和副臂之间的固定连接转化为可转动连接,然后通过第一变幅装置对主臂变幅,在主臂从与地面夹角为0
°
抬起至与地面夹角呈第一设定角度的过程中,副臂在第一变幅装置施加的作用力和自身重力的作用下,副臂头部自动朝着车体的方向移动,以使得主臂和副臂之间的夹角变小。由于副臂没有离开地面,地面对副臂始终有支撑力,所以所需要的第一变幅装置施加的作用力小;进一步地,由于副臂的头部始终朝着车体的方向运动,所以主臂和副臂在水平面方向的投影长度变短,力矩变小,主臂和副臂产生的倾覆力矩小,所需要的稳定力矩相应地也小。所以,大大降低了起臂操作的危险性,提高了起臂操作的稳固性和可靠性。
22.在起臂至主臂与地面呈第一设定夹角之后,继续起臂,副臂离开地面,此时,通过第二变幅装置来改变主臂和副臂的夹角,直至达到所需要的起臂状态。起臂完成之后,可以进行重物的吊装。如果需要采用主臂工况进行吊装,则将起臂后的副臂和主臂先恢复至固定连接,此时副臂和主臂固定连接,相当于是一根臂。然后按照主臂工况进行操作即可。如果需要采用副臂工况进行吊装。则保持主臂和副臂之间的可转动连接状态,根据起吊作业的需要,调节主臂和副臂各自的角度,以满足副臂工况的要求。
23.从上述分析过程可知,上述技术方案,使用同一套主臂和副臂,在不二次拆装副臂的情况下,既能够实现主臂工况,也能实现副臂工况,并且固定副臂工况和塔臂工况均可实现;由于起臂时的倾覆力矩更小,所以相同倾覆力矩对应的主臂和副臂的总长度更长,进而提高了起臂长度,增加作业高度。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本技术的一部分,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。
25.图1为本发明实施例提供的起重机起臂之前的状态示意图。
26.图2为本发明实施例提供的起重机起臂过程中使得主臂和副臂可转动连接的状态示意图。
27.图3为本发明实施例提供的起重机起臂过程中主臂起臂至第一设定角度的示意图。
28.图4为本发明实施例提供的起重机起臂过程中主臂起臂至第二设定角度的示意图。
29.图5a为本发明实施例提供的起重机起臂过程中主臂起臂至第二设定角度且副臂起臂至一设定角度的示意图。
30.图5b为本发明实施例提供的起重机起臂过程中主臂起臂至第二设定角度且副臂起臂至另一设定角度的示意图。
31.图6为本发明实施例提供的起重机起臂过程中主臂和副臂均起臂完成的示意图。
32.图7为本发明实施例提供的起重机起臂时的稳定性分析示意图。
33.图8为本发明实施例提供的起重机作业时对臂架组件的压力状态示意图。
34.图9为对比分析采用相关技术中的起臂方法时起重机稳定性分析示意图。
35.图10为本发明另一实施例提供的起重机起臂方法流程示意图。
具体实施方式
36.下面结合图1~图10对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
37.参见图1和图2,本发明实施例提供一种起重机,具体可以为履带起重机、轮式起重机、环轨起重机等。
38.该起重机具有非作业工况和作业工况两大模式。其中,非作业工况是指将起重机的主臂2和副臂3从地面起臂至空中的设定位置。作业工况是指将主臂2和副臂3在空中的角度调节为设定的作业角度,以满足起吊重物的要求。作业工况下,根据主臂2和副臂3的连接关系,又可以细分为主臂工况和副臂工况。主臂工况下主臂2和副臂3保持固定连接,主臂2和副臂3两者的长度方向相同,可以看作是一根臂架。副臂工况下,主臂2和副臂3保持可转动连接。根据是否需要改变主臂2和副臂3的夹角,副臂工况又可以细分为固定副臂工况和变幅副臂工况。在固定副臂工况下,主臂2和副臂3的夹角β保持不变,比如后文介绍的β保持在60
°
~80
°
中的一个角度,且在作业过程中,夹角β始终不变。在变幅副臂工况下,主臂2和副臂3的夹角β可以通过调节后文介绍的第二变幅装置5来改变。
39.下面详细介绍起重机的具体实现方式。
40.参见图1和图2,起重机包括车体1、主臂2、副臂3、第一变幅装置4和第二变幅装置5。主臂2的第一端可变幅地安装于车体1。副臂3的第一端与主臂2的第二端在可转动连接和固定连接之间切换;副臂3的第二端安装有行走机构31。第一变幅装置4与主臂2驱动连接,以实现主臂2变幅,即改变主臂2和地面的夹角α。第二变幅装置5由主臂2承载,且第二变幅装置5与副臂3驱动连接,以实现处于与主臂2可转动连接状态的副臂3相对于主臂2变幅,即
改变副臂3和主臂2的夹角β。第二变幅装置5在非作业工况下、作业工况下均可作业。在非作业工况下,第二变幅装置5用于在副臂3离开地面之后,调节副臂3相对于主臂2的夹角β。在作业工况下,则是在变幅副臂工况下起作用,也是调节副臂3相对于主臂2的夹角β。
41.继续参见图1和图2,车体1的一端安装有主臂2、主臂2远离车体1的一端安装有副臂3。车体1的另一端放置有配重6。起重机采用履带式结构,车体1下方安装有行走底盘7,具体为履带。通过主臂2和副臂3的变幅实现,实现起臂、起吊作业。通过配重6,使得起重机在起吊作业、以及起臂过程中保持平衡。配重6的重量根据起重机的起吊量决定。不同工况下,所需要设置的配重6重量都不相同。
42.主臂2采用桁架臂结构,桁架臂结构承载能力强,且重量较轻。主臂2包括多节臂节,除了与车体1连接的首节臂节之外,其他的臂节都采用标准臂节。标准臂节采用标准长度和标准结构。根据所需要起吊的货物的高度,确定标准臂节的数量,并将标准臂节按照顺序固定连接。
43.副臂3也采用桁架臂结构。副臂3的第一端与主臂2连接,所以副臂3的第一端采用的臂节也为标准臂节,这样可以通过销轴方便地实现主臂2和副臂3的连接。以图1方向为例,主臂2和副臂3的标准臂节的四个角落都设置有销轴孔,在销轴孔中插入销轴,以实现主臂2和副臂3连接。如果位于上下方向的销轴(即图1、图2中a、b处的销轴)都处于安装状态,主臂2和副臂3固定连接。如果只有位于下方的销轴(即b处的销轴)处于连接状态,而拔掉位于上方的销轴(即a处的销轴),则副臂3相对于主臂2可以朝下转动,即沿着图1中顺时针方向转动。同理,如果只有位于上方的销轴(即a处的销轴)处于连接状态,而拔掉位于下方的销轴(即b处的销轴),则副臂3相对于主臂2可以朝上转动,即沿着图1中逆时针方向转动。在后文介绍的起臂过程中,需要使得副臂3相对于主臂2顺时针转动,即保留主臂2和副臂3之间位于b处的销轴。
44.第一变幅装置4用于实现主臂2和副臂3变幅。具体来说,第一变幅装置4直接作用于主臂2,用于改变主臂2和地面的夹角α。需要说明的是,由于副臂3安装于主臂2,所以在主臂2变幅过程中,副臂3也会随着主臂2动作而变幅。第一变幅装置4有多种实现方式。
45.参见图1至图3,在一些实施例中,第一变幅装置4包括桅杆41、支撑架42、第一滑轮驱动机构43以及第一牵引件44。桅杆41的一端与车体1连接;桅杆41的另一端安装有第二滑轮433,第一钢丝绳434通过第二滑轮433作用于桅杆41。桅杆41的另一端还安装有第一牵引件44的一端,第一牵引件44的另一端连接于支撑架42的另一端。第一牵引件44比如为拉杆、钢丝绳等。
46.参见图1至图3,支撑架42的一端与主臂2连接,主臂2对支撑架42起到安装定位和支撑作用。支撑架42具体安装于主臂2靠近副臂3的一端。支撑架42和桅杆41分散设置,且分散的距离基本为整个主臂2的长度。支撑架42和桅杆41两者通过第一牵引件44连接,第一牵引件44比如为拉板、拉杆或者拉绳。这种结构使得主臂2在变幅、起臂过程中,沿着主臂2轴向方向各个部分都有受力,使得主臂2的承载更加分散,主臂2的承载能力更强。如图1中的放大部分所示,支撑架42被构造为桁架臂,并且支撑架42的长度较短,其长度远远短于桅杆41的长度。这种结构的支撑架42,虽然较短,但不仅重量轻,而且能够实现所需要的变幅动作。
47.参见图1至图3,第一滑轮驱动机构43包括第一驱动机构431、第一滑轮432、第二滑
轮433和第一钢丝绳434。第一滑轮432安装于车体1,第二滑轮433安装于桅杆41,第一钢丝绳434缠绕于第一滑轮432和第二滑轮433;第一驱动机构431与第一钢丝绳434连接,以实现收、放第一钢丝绳434。第一钢丝绳434的一端固定于车体1,第一钢丝绳434的中部先绕过安装于车体1远离主臂2一端、即配重附近的第一滑轮432、然后绕过安装于桅杆41的另一端的第二滑轮433,最后与安装于车体1的第一驱动机构431固定连接。第一驱动机构431安装于车体1中部,即配重6和桅杆41之间。第一驱动机构431采用卷扬等实现钢丝绳缠绕、松开的机构。通过第一驱动机构431放松、收紧第一钢丝绳434,使得第一钢丝绳434带动主臂2变幅。
48.参见图1至图3,第二变幅装置5由主臂2承载,第二变幅装置5还与副臂3连接,以实现处于与主臂2可转动连接状态的副臂3相对于主臂2变幅。第二变幅装置5采用可以使得臂架变幅的多种结构。
49.在一些实施例中,第二变幅装置5包括支撑件51、第二滑轮驱动机构52、支架53以及第二牵引件54。
50.支撑件51的一端安装于主臂2,支撑件51位于支撑架42朝向副臂3的一侧,支撑件51的另一端与支撑架42的另一端可转动连接。支撑件51被构造为杆状的。采用杆状的支撑件51或者绳状的支撑件51,即支撑件51采用刚性结构、柔性结构均可,支撑件51结构非常简单,可以减轻臂架的重量,实现轻量化。
51.参见图1至图3,第二滑轮驱动机构52包括第二驱动机构521、第三滑轮522和第二钢丝绳523。第三滑轮522安装于支撑架42,具体可以安装于支撑架42的顶端。第二驱动机构521与第二钢丝绳523连接,以实现收、放第二钢丝绳523。第二驱动机构521采用卷扬等能够实现钢丝绳收、放的机构。在一些实施例中,第二驱动机构521安装于主臂2的第一端。第二驱动机构521和支撑件51间隔的比较远,第二驱动机构521大致位于主臂2的一端,支撑件51位于副臂3靠近主臂2的第一端,这样使得第二驱动机构521对主臂2的作用力能够沿着主臂2的长度方向均匀分散。第二钢丝绳523的一端与第二驱动机构521连接,第二钢丝绳523的另一端与支架53连接,第二钢丝绳523的中部绕过第三滑轮522。
52.支架53安装于副臂3的第一端,第二钢丝绳523与支架53连接。支架53使得第二牵引件54的一端稍高于副臂3的,第二牵引件54不和副臂3完全平齐。在一些实施例中,第二滑轮驱动机构52还包括动滑轮组525,第二钢丝绳523缠绕于动滑轮组525。为了更方便地缠绕第二钢丝绳523,第二滑轮驱动机构52还可以设置第四滑轮524。第四滑轮524设置在支撑架42靠近主臂2的一端。
53.第二牵引件54的一端通过支架53与副臂3的第一端连接,另一端与副臂3的第二端连接。第二牵引件54比如采用拉板、钢丝绳等。
54.在一些实施例中,行走机构31包括行走轮。在起重机起臂过程中,通过行走轮可以很方便地改变副臂3和主臂2的夹角,减少了起臂过程中的倾覆力矩,使得起重机的起臂操作更加稳固。
55.下面结合图1至图3,介绍一些具体实施例。
56.整个臂架系统分成主臂2和副臂3,支撑架42和支撑件51都连接在主臂2的顶部,此处的顶部是以图1至图3所示意的方向为参照。不管是作业工况还是非作业工况,主臂2和副臂3下部b处的销轴始终保持连接。如果只有b处的销轴保持安装状态,而主臂2和副臂3的a
处销轴被拆掉,上部放开,则主臂2和副臂3铰接,即可转动链接。如果主臂2和副臂3的a处和b处销轴均保持连接状态,主臂2和副臂3固定连接,且主臂2和副臂3的长度方向相同,可以视为一根臂架,如图1所示。
57.下面结合起重机起臂方法,详细介绍起重机的起臂过程。
58.参见图4至图8,本发明实施例还提供一种起重机起臂方法,采用本发明任一技术方案所提供的起重机实现,方法包括以下步骤:步骤s100、使得起重机的主臂2和副臂3可转动连接。
59.图1中主臂2和副臂3保持固定连接,即a处和b处的销轴都保持连接状态。在需要起臂时,拆掉主臂2和副臂3的a处的销轴,保持b处的销轴处于连接状态,即图2中,拆掉了a处的销轴,只有b处的销轴都保持连接状态,即使得主臂2和副臂3在图2至图3所示的底面保持可转动连接状态,这样副臂3可以相对于主臂2在图1至图3所示的图面中顺时针转动。
60.步骤s200、通过第一变幅装置4驱动主臂2变幅。在主臂2变幅过程中,采用第二变幅装置5使得连接副臂3的第二钢丝绳523处于松弛状态,以使得副臂3的行走机构31始终位于地面上,主臂2和副臂3之间的夹角β随着变幅动作而改变。
61.如上文所述,第一变幅装置4包括第一钢丝绳434,第一钢丝绳434缠绕与定滑轮组和桅杆41头部的滑轮组间,通过第一钢丝绳434的收放带动桅杆41旋转,实现整个臂架的变幅。图3中,s1示意了拉紧第一钢丝绳434的方向,s2示意了松开第二钢丝绳523的方向。
62.步骤s300、继续采用第一变幅装置4驱动主臂2变幅,直至主臂2的变幅角达到第一设定角度后,不再操作第二变幅装置5。当主臂2的变幅角(即主臂2和地面的夹角α)达到第一设定角度(即图3所示意的状态),通过第一变幅装置4驱动主臂2变幅,在此过程中副臂3的第二端被拉向主臂2。在主臂2与地面夹角α未达到第一设定角度之前,第二变幅装置5的第二钢丝绳523始终处于松弛状态。第一设定角度比如为30
°
~60
°
。在主臂2与地面夹角α达到第一设定角度之后,在下一阶段的变幅中,即步骤400中,副臂3会离开地面,此过程中,不再操作第二变幅装置5,即不再继续放松第二钢丝绳523。
63.如上文介绍的,第二变幅装置5的第二钢丝绳523经过第四滑轮524到支撑架42上部的第三滑轮523,缠绕于支撑架42上部的第三滑轮523和动滑轮组525之间,通过第二钢丝绳523的收放实现副臂3的变幅。
64.步骤s400、继续采用第一变幅装置4驱动主臂2变幅。当主臂2的变幅角(即主臂2和地面的夹角α)达到第二设定角度(即图4所示意的状态),主臂2变幅到位、不再变幅。
65.步骤s500、采用第二变幅装置5驱动副臂3相对于主臂2变幅,直至副臂3变幅到位。
66.在一些实施例中,起重机起臂方法还包括以下步骤:副臂3变幅到位后,插上主臂2和副臂3之间的销轴,以使得主臂2和副臂3固定连接。
67.在另一些实施例中,起重机起臂方法还包括以下步骤:副臂3变幅到位后,保持主臂2和副臂3处于可转动连接状态,以根据需要调节副臂3相对于主臂2的角度。
68.起臂过程中,将动滑轮组525置于支架53上,收回第一钢丝绳434,放出第二钢丝绳523,保证第二牵引件54适当松弛,使主臂2被扳起,副臂3相对于主臂2转动,副臂3头部具有行走机构31,具体比如为滚轮或辅助起臂的小车,使其能够朝着车体1滑动,如图2所示。当主臂2和副臂3达到一定的夹角(通过结构件干涉限制实现或是提前设定角度)或副臂3的长度限制使其脱离地面(或辅助起臂小车)时,即图3所示意的状态,停止放出第二钢丝绳523,
继续收第一钢丝绳434。当达到工作角度(或整机稳定性足够拉起整个臂架系统)时(即图4示意的状态),停止收收第一钢丝绳434,然后收第二钢丝绳523,经过图5a、图5b的过程直至达到图6起臂完成的状态。图5a、图5b都示意了两个a点,主要是要表达主臂2和副臂3在a处的销轴被拔掉了,主臂2和副臂3在a处是分开的、有一定距离。
69.上述方案中增加支架523主要是为了增加第二牵引件54与副臂3的夹角,减少所需要的拉起副臂3的拉力,进而降低拉起副臂3时的轴向力。
70.起臂完成后,根据需要可以设置起重机的作业工况:第一种方式:第二钢丝绳523不动,收放第一钢丝绳434,臂架系统整体角度变化,这种工况为主臂工况或者固定副臂工况。当起重机处于主臂工况,主臂2被配置为可变幅的,主臂2和副臂3固定连接。主臂2和副臂3固定连接的方式有多种,比如再次安装上拔掉的销轴;或者,始终不操作第二钢丝绳523,利用第二钢丝绳523使得两者固定连接。当起重机处于固定副臂工况,副臂3被配置为不可变幅的,且主臂2和副臂3的夹角小于180
°
;主臂2被配置为可变幅或者不可变幅的。
71.第二种方式:第一钢丝绳434不动,收放第二钢丝绳523,副臂3相对于主臂2可转动,副臂3角度变化,如图5a至图6所示,这种工况为变幅副臂工况。当起重机处于可变幅副臂工况,主臂2和副臂3可转动连接,副臂3被配置为可变幅的,主臂2被配置为可变幅或者不可变幅的。
72.第三种方式:第一钢丝绳434和第二钢丝绳523同时进行收放动作,主臂2和副臂3的角度均调整,可以适应更加复杂工况的吊装。
73.本发明实施例提供的技术方案具有以下多个优点:1)本发明实施例所提供的技术方案,能获得更大的臂长,作业范围更广;而在臂长不变的情况下,可以选择更小规格的主机,优化产品性能。
74.如图7至图8所示,为主臂2的重心距离起重机整机倾覆线的距离。为副臂3的重心距离起重机整机倾覆线的距离。为副臂3的一半的重量折算到主臂2处的重量距离起重机整机倾覆线的距离。
75.本发明实施例的技术方案,由于主臂2和副臂3在a点处的连接断开,起臂时副臂3绕着a点转动,假设整个臂架系统均质臂架(此处以臂架采用均质臂架,方便讲明原理。实际产品中,使用非均质臂架也可以)。在起臂时,主臂2从与地面平齐的位置转动至与地面成第一设定夹角的过程中,副臂3头部的行走机构31始终与地面接触,此情况下,地面承载了副臂3一半的重量,主臂2承载了副臂3另一半的重量。即副臂3作用在a点的力为。由于副臂3相对于主臂2是弯折状态,且副臂3的第二端位于地面上,此时,副臂3带来的倾覆力矩为。主臂2正常起臂,主臂2带来的倾覆力矩为。
76.那么,如图7至图8所示,起重机起臂时的倾覆力矩的计算公式为: (公式1)。
77.如图9所示,如果采用的是相关技术中的起重机,与相关技术中起重机的主臂工况相比,在主机不变的前提下,假定主臂工况臂长与本技术方案的主臂2臂长相同,则现有技
术中,主臂工况起臂时的倾覆力矩(公式2)。
78.对比公式1和公式2可知,。可见,在同等臂长条件下,采用本技术方案的臂架系统,起臂时所需要的整机提供的抗倾覆力矩更小,这使得整机更经济、成本更低;而在能提供同等的抗倾覆力矩条件下,采用本技术方案的臂架下同,可以使臂架系统获得更长的臂架,因而达到更大作业范围。
79.2)起臂状态受臂架强度刚度限制小,对起臂状态下臂架强度刚度要求小。
80.由于本发明实施例提供的起重机,其臂架采用分段式起臂方式,在主臂2起臂至第一设定角度时,副臂3始终与地面接触,地面会承载副臂3的一部分重量。并且在此过程中,副臂3和主臂2之间的夹角小于180
°
。所以,主臂2的转动中心距离副臂3的头部的距离要小于两者夹角为180
°
时主臂2的转动中心和副臂3的头部之间的距离。可见分段起臂后,分段长度较原来总长要小,重量要轻,因而受臂架自重下挠影响小,响应对起臂状态下臂架强度刚度要求小。
81.3)起臂状态下变幅系统构件力更小。
82.参见图7至图9,现有技术采用的直接对整根臂架进行起臂,如果采用现有技术的起臂方法,那么起臂拉板力采用下面的公式3计算得到:公式3采用本技术方案起臂拉板力采用下面的公式4计算得到:公式4对比公式3和公式4,,因此,即采用本技术方案起臂时的拉板力更小,进而整个变幅系统的构件力都小,成本更低。并且由于支撑架42的存在,第一牵引件44与臂架的夹角更大,第一牵引件44与臂架间动力臂更大,整个拉板力更小。
83.上文介绍了本发明实施例提供的起重机具有三种工况。对于a处的销轴,在起臂完成之后,可以将a处的销轴再安装上,也可以使得a处的销轴不再连接。如果起臂完成后,不再安装a处的销轴,那么通过第二钢丝绳523就可以改变副臂3和主臂2之间的角度,相当于对副臂3进行了变幅,所以这种情况也称为变幅副臂工况,即塔臂工况。当然,在另一些实施例中,在起臂完成后,也可以再将a处的销轴连接上。如果起臂完成后,将a处的销轴连接上,那么起重机只具有上文介绍的主臂工况。此时,本发明实施例提供的技术方案具有以下有益效果:首先,改善小幅度作业下臂架的反弯现象,提升臂架承载能力。
84.如图6所示,本方案中,第一牵引件44和第二牵引件54共同可以理解为变幅拉板(索),第一牵引件44和第二牵引件54采用分段设计,此时的支撑架42、支撑件51还相当于刚性腰绳结构,既可以承受压力,也可以承受拉力。通过支架53的长度匹配设计,使得第一牵引件44和第二牵引件54的夹角θ<180
°
,从而在作业时,变幅拉板会沿支架53方向产生一个对臂架的压力fys(如图8),此压力可在一定程度上减小臂架的反挠趋势。图8中,c点为第一牵引件44和第二牵引件54延长线的交点,ce代表第一牵引件44,cf代表第二牵引件54,cb代
表臂架所受到的压力fys的方向。更好的效果是,当载荷越大,反弯越严重,则导致θ变小,响应变幅拉板沿腰绳支架53的压力增大,更好地减小反挠趋势,改善小幅度作业下臂架的反弯现象,因此可以有效提升臂架的承载能力。
85.其次,减小受压构件长度系数μ,提升臂架承载能力。
86.在吊装作业情况下,臂架系统性能计算确定时,一般按照受压构件计算,因此欧拉公式计算临界力f通常作为性能确定的重要依据,其公式为,其中e为弹性模量,i为截面惯性矩,l为臂架有效长度,根据支撑约束方式取值范围为0.5~2。根据欧拉公式可以看出,临界力与支撑方式和长度有关。依据gb3811

2008附录j中表j.1可知,在两端约束不变的前提下,当臂架中间有一个相对刚性的支撑时,的取值则更小,相应的整个臂架的计算临界力得到增大,臂架的承载能力也就得到提升。
87.需要说明的是,为了更加直接地体现本发明实施例的技术效果,计算公式和系数选取均采用近似算法,但是其结果的准确度足以说明本发明具有更好的性能。
88.如果不连接a处的销轴,则起重机既可以用作主臂工况,也可以用作塔臂工况。如果用作塔臂工况,则第一钢丝绳434和第二钢丝绳523都收、放,以拓展塔臂工况的适用范围。或者,只有第二钢丝绳523收、放,这种情况对应典型的塔臂工况。可见,本发明实施例的技术方案,在不进行二次拆装副臂3的前提下能够同时实现主臂工况、塔臂工况的吊装,且主臂2和副臂3的调节更为灵活,适用范围更广。
89.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作,因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
90.最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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