CN103935907B - 一种履带式起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种履带起重机，采用较为简单的结构实现了人字架的自扳起，操作简单，成本低。所述履带起重机包括下车以及设置在下车上的人字架和底节臂，所述人字架和底节臂之间通过变幅钢丝绳拉索连接，还包括至少一个拉杆，所述拉杆的两端分别与所述底节臂和下车铰接，以便所述下车通过所述拉杆和底节臂为所述人字架的起落提供力矩。拉杆将底节臂与下车连接，则下车依次通过拉杆、底节臂和变幅钢丝绳拉索向人字架提供主动力矩，以辅助实现人字架的自动扳起；需要放落人字架时，下车和底节臂为人字架的下落提供平衡力矩，防止因力矩失衡导致人字架跌落。本发明结构简单，成本较低，且操作过程简单易行，提高了人字架起落的稳定性。

Description

一种履带式起重机

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，特别是涉及一种履带起重机。

背景技术

请参考图1和图2，图1为现有技术中履带起重机在一种具体实施方式中的侧面结构示意图；图2为图1所示履带起重机中人字架折叠后的侧面结构示意图。

现有技术中，履带起重机主要由下车1’、转台2’、起升变幅回转机构3’、配重4’、人字架5’、变幅钢丝绳拉索6’及臂架7’组成。由于道路运输重量及尺寸的限制，对于小吨位履带起重机主机部分的运输，通常需要在运输时将人字架倒下放置，同时携带底节臂进行一体化运输，如图2所示。考虑到人字架的体积和重量较大，如何使得人字架起落操作更简单成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

目前的履带起重机中，通常采用液压油缸、辅助配重以及辅助吊装等方式实现人字架的起落。

请进一步参考图3-5，图3为现有技术中实现人字架起落的第一种方案的结构示意图；图4为现有技术中实现人字架起落的第二种方案的结构示意图；图5为现有技术中实现人字架起落的第三种方案的结构示意图。

在第一种方案中，在起重机的转台上设有液压油缸8’，通过该液压油缸8’的伸缩驱动人字架摆动，以实现人字架的起落，如图3所示。

在第二种方案中，臂架的端部设有加长臂架9’或者其他辅助配重，如图4所示。当需要升起人字架时，变幅钢丝绳拉索6’收紧钢丝绳，加长臂架9’以及底节臂为人字架的起升提供转动力矩，使得人字架顺时针转动至起升位置；当需要放落人字架时，变幅钢丝绳拉索6’放松钢丝绳，人字架在其自身重力作用下向下倒落，以便人字架叠合放置到下车1’上。

在第三种方案中，人字架中两连杆的铰接端设有吊钩10’，以便通过辅助车辆吊起人字架的顶端，辅助实现人字架的起升，如图5所示。

但是，上述三种方案均存在一定弊端：

在第一种方案中，一方面，需要对新增加的液压油缸8’进行单独的设计与制造，增加了成本；另一方面，需要通过液压泵阀对液压油缸8’进行驱动，从而更加了液压***的复杂性；再者，在转台上设置液压油缸8’挤占了其他零部件的空间，使得转台上的空间布局更为复杂，不便于维修。

在第二种方案中，由于底节臂不足以产生足够的力矩以驱动人字架起升，故设有加长臂架等辅助配重装置，这些辅助配重装置需要通过辅助车辆完成组装，增加了成本；再者，在采用辅助配重的方案中，由于变幅钢丝绳拉索6’提供的力臂较小，则其承受的拉索力相对较大，可能超出其承载范围或者需要对变幅钢丝绳拉索6’的部分结构件进行加固；当然，在力臂较小的情况下，所需的辅助配重也就较大，进一步增加了其组装和拆卸的难度。

在第三种方案中，人字架的每次起落都需要额外的辅助车辆进行吊装，降低了操作的便捷性；同时，辅助车辆对场地也提出了较高的要求，增加了使用成本。

因此，如何另辟蹊径，设计一种履带起重机，采用较为简单的结构实现人字架的起落，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种履带起重机，采用较为简单的结构实现了人字架的自扳起，操作简单便捷，降低了使用成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种履带起重机，包括下车以及设置在下车上的人字架和底节臂，所述人字架和底节臂之间通过变幅钢丝绳拉索连接，还包括至少一个拉杆，所述拉杆的两端分别与所述底节臂和下车铰接，以便所述下车通过所述拉杆和底节臂为所述人字架的起落提供力矩。

本发明的履带起重机设有拉杆，拉杆将底节臂与下车连接，底节臂通过变幅钢丝绳拉索与人字架连接，则下车依次通过拉杆、底节臂和变幅钢丝绳拉索向人字架提供主动力矩，以辅助实现人字架的自动扳起；当需要放落人字架时，放松变幅钢丝绳拉索的钢丝绳，则人字架在自身重力的作用下回落，此时的下车和底节臂为人字架的下落提供平衡力矩，防止因力矩失衡导致人字架跌落，避免对起重机造成损伤。本发明仅在底节臂和下车之间铰接拉杆，即可利用下车为人字架的起落提供力矩，与现有技术中采用液压油缸、辅助配重以及辅助吊装的方式相比，本发明的结构简单，对起重机的改动较小，成本较低，且操作过程简单易行；与此同时，本发明通过拉杆合理地利用了下车，能够实现人字架的自扳起和放落，且由于下车的自重较大，进一步提高了人字架起落的稳定性。

优选地，所述拉杆为刚性拉杆。

拉杆可以设置为刚性拉杆，其加工较为简单，成本较低。更为重要的是，刚性拉杆可以支撑在底节臂的下方，在起重机运输的过程中，刚性拉杆可以为底节臂提供支撑力，使得臂架在运输过程中保持稳定；在人字架扳起的过程中，刚性拉杆可以与下车可靠连接，提供人字架扳起所需主动力矩；当人字架扳起一定角度、臂架产生的主动力矩大于人字架的重力所产生的力矩时，刚性拉杆可以为臂架的下落提供支撑力矩，防止由于力矩失衡导致臂架跌落。

优选地，所述拉杆的两个铰接端中至少一个可拆卸，在起重机进行起吊作业时，可以将拉杆的一端拆卸，而将其直接放置在下车或者底节臂上，提高了使用的便捷性。

优选地，所述下车具有若干供所述拉杆铰接的第一安装位和/或所述底节臂具有若干供所述拉杆铰接的第二安装位。

可以在底节臂和下车上位拉杆设置若干安装位，便于拉杆根据人字架的起落需求选择不同的安装位进行连接，以提供不同大小的力矩，满足不同人字架的起落需求。

优选地，还包括托辊，在所述人字架起落的过程中，所述托辊向上承托所述变幅钢丝绳拉索的钢丝绳。

托辊可以向上承托钢丝绳，由于钢丝绳的两端分别与底节臂和人字架连接，当托辊向上承托钢丝绳时，钢丝绳相对远离人字架和底节臂的铰点，从而增加了钢丝绳相对两个铰点的力臂，则在人字架和底节臂绕各自的铰点转动时，钢丝绳所提供的力矩得以提高。

优选地，所述人字架包括以各自的顶端铰接的前杆和后杆，所述托辊设置在所述前杆上，并在所述前杆的垂向向上延伸，以便向上承托所述钢丝绳远离所述前杆预定距离。

优选地，所述下车上设有转台，所述前杆和后杆的底端均铰接在所述转台上，所述托辊设置在所述前杆的下方。

当托辊设置在前杆的下方时，距离人字架扳起和放落时的转动铰点更进，能够将钢丝绳向上托起更高的距离，以尽可能的增加钢丝绳的力臂。

优选地，所述托辊设置在所述前杆处于下方的1/3杆体上。

优选地，所述底节臂铰接在所述转台上，所述拉杆所承受的力矩通过以下公式计算：

F5*L5＝(G1*L1*L3)/L2-G4*L4，

其中，F5为所述拉杆所承受的力；

G1为所述人字架的重力；

G4为所述底节臂的重力；

L1为所述人字架相对于所述前杆底端的铰接点的力臂；

L2为所述变幅钢丝绳拉索后侧的钢丝绳相对于所述前杆底端的铰接点的力臂；

L3为所述变幅钢丝绳拉索前侧的钢丝绳相对于所述底节臂的铰接点的力臂；

L4为所述底节臂相对于其铰接点的力臂；

L5为拉杆相对于所述底节臂的铰接点的力臂。

附图说明

图1为现有技术中履带起重机在一种具体实施方式中的侧面结构示意图；

图2为图1所示履带起重机中人字架折叠后的侧面结构示意图；

图3为现有技术中实现人字架起落的第一种方案的结构示意图；

图4为现有技术中实现人字架起落的第二种方案的结构示意图；

图5为现有技术中实现人字架起落的第三种方案的结构示意图；

图6为本发明所提供履带起重机在一种具体实施方式中的结构示意图；

图7为本发明所提供履带起重机起吊作业的局部结构示意图；

图8为本发明所提供履带起重机的人字架起落的受力分析示意图。

图1-5中：

1’下车、2’转台、3’起升变幅回转机构、4’配重、5’人字架6’变幅钢丝绳拉索、7’臂架、8’液压油缸、9’加长臂架、10’吊钩

图6-8中：

1下车、11第一安装位、2人字架、21前杆、22后杆、3底节臂、31第二安装位、4变幅钢丝绳拉索、5拉杆、6托辊、7转台

具体实施方式

本发明的核心是提供一种履带起重机，采用较为简单的结构实现了人字架的自扳起，操作简单便捷，降低了使用成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图6，图6为本发明所提供履带起重机在一种具体实施方式中的结构示意图。

本发明的履带起重机，包括下车1、人字架2、底节臂3和变幅钢丝绳拉索4，下车1具有履带，用于起重机的运输；人字架2和底节臂3均设置在下车1上；底节臂3为起重臂中与下车1相连接的第一节臂，变幅钢丝绳拉索4的钢丝绳将人字架2与底节臂3连接；人字架2能够对臂架提供辅助支撑力，将臂架上的载荷传递给下车1。

本发明的履带起重机还包括拉杆5，拉杆5的两端分别与底节臂3和下车1铰接，从而将下车1与底节臂3连接；当需要扳起人字架2时，变幅钢丝绳拉索4的钢丝绳收紧，由于底节臂3通过拉杆5与下车1连接，则底节臂3的自重、下车1对拉杆5的拉紧力以及钢丝绳的张紧力共同为人字架2的扳起提供主动力矩，使得人字架2沿图6中箭头所示的方向顺时针转动，到达扳起位置，即图6中虚线部分所示的位置；当需要放落人字架2时，放松变幅钢丝绳拉索4的钢丝绳，则底节臂3的自重、下车1对拉杆5的拉紧力以及钢丝绳的张紧力为人字架2的放落提供平衡力矩，以便与人字架2的自重所产生的逆时针转动力矩相平衡，使得人字架2逐渐放落，如图6中实线部分所示。

由于人字架2的自重较大，钢丝绳的张紧力和底节臂3的自重不足以产生足够的主动力矩将其扳起或者平衡其重力所产生的力矩。本发明设置拉杆5连接在底节臂3与下车1之间，则当变幅钢丝绳拉索4张紧钢丝绳时，拉杆5受到下车1的约束向下拉动底节臂3，也就是说，下车1通过拉杆5向人字架2提供其扳起所需主动力矩。同理，在人字架2放落的过程中，下车1通过拉杆5、底节臂3为人字架2的放落提供平衡力矩，以便稳定人字架2的状态，实现人字架2的平稳回落。

进一步，可以将拉杆5设置为刚性拉杆。刚性拉杆可以采用铸造成型等工艺加工而成，其结构简单，成本较低；在履带起重机运输的过程中，刚性的拉杆5连接在底节臂3与下车1之间，可以对底节臂3提供辅助支撑力，使得臂架在运输过程中保持稳定；在人字架2扳起的过程中，刚性的拉杆5可以更好地拉紧底节臂3，为人字架2的扳起提供持续有效的主动力矩；当人字架2扳起一定角度、底节臂3所产生的主动力矩大于人字架2的重力所产生的力矩时，底节臂3会产生向下跌落的运动趋势，此时，刚性的拉杆5能够辅助支撑底节臂3，防止由于力矩失衡引起臂架跌落；在人字架2放落的过程中，刚性的拉杆5可以为底节臂3提供可靠的拉紧力，防止人字架2的重力所产生的力矩过大而损坏底节臂3，实现人字架2的稳定回落。

本文中所述的臂架包括底节臂3以及嵌套在底节臂3内的伸缩臂，但由于履带起重机行走过程中仅携带底节臂3，故在实现人字架2起落的过程中，所述臂架即底节臂3。

请进一步参考图7，图7为本发明所提供履带起重机起吊作业的局部结构示意图。

拉杆5的两个铰接端中至少有一个可以设置为可拆卸连接，例如，拉杆5与下车1的铰接端可以为可拆卸连接，则在起重机进行起吊作业时，可以拆除拉杆5与下车1之间的连接，使得拉杆5吊挂在底节臂3上，如图7所示。或者，可以将拉杆5与底节臂3的铰接端设置为可拆卸连接，在人字架2完成起落、起重机正常作业时，拆除拉杆5与底节臂3的铰接，将拉杆5吊挂在下车1上。还可以将拉杆5的两个铰接端均设置为可拆卸连接，在不需要对人字架2进行起落时，将拉杆5直接从起重机上拆卸，需要时再进行安装。

当拉杆5采用刚性拉杆时，可以将其铰接端设置为可拆卸连接，以便根据需求将拉杆5拆卸而解除下车1与底节臂3之间的连接，避免因拉杆5限制底节臂3而影响起重机的正常作业。另一方面，可以根据需要拆装拉杆5，以适应起重机的多种作业需求。

另外，本发明可以设置若干拉杆5，可以为一个、两个或者多个，以便实现下车1与底节臂3的可靠连接；也就是说，本文中所述的若干是指数量不确定，并非特指数量较多。

本领域技术人员应该可以理解，当设置两个或者多个拉杆5时，下车1与底节臂3之间的连接更为可靠，且连接点可以相对分散，避免单点连接引起应力集中。

还可以在下车1上设置若干供拉杆5铰接的第一安装位11，拉杆5可以选择与其中某个第一安装位11连接，以改变拉杆5所承受的力和产生的力臂，从而改变拉杆5为人字架2所提供的力矩。

同理，底节臂3可以设置若干供拉杆5铰接的第二安装位31，以便拉杆5选择与其中某个第二安装位31连接。

当拉杆5选择不同的第一安装位11和第二安装位31时，拉杆5的安装位置发生变化，则其对人字架2所提供的力矩也相应的变化；也就是说，可以变换拉杆5的连接位置，以适应不同人字架2的起落需求。

所述第一安装位11和第二安装位31的个数可以不等，拉杆5可以根据第一安装位11和第二安装位31的位置相应设置，即第一安装位11和第二安装位31可以任意组合，以实现拉杆5的安装；当然，第一安装位11和第二安装位31的个数可以相等，两者可以对应设置，即某个第一安装位11都存在一个与其对应设置的第二安装位31，且对应一个既定的拉杆5能够安装在该第一安装位11和第二安装位31之间；或者，第一安装位11和第二安装位31的个数可以与拉杆5的个数相等，即每个拉杆5均存在与其对应设置的安装位。

需要说明的是，本文中所述的第一和第二等顺序词仅为了区分不同的结构，不代表某种特定的顺序。

在上述基础上，本发明还可以包括托辊6，在人字架2起落的过程中，托辊6能够向上承托变幅钢丝绳拉索4的钢丝绳。由于人字架2和底节臂3均以其底端与下车1连接，且变幅钢丝绳拉索4的钢丝绳将人字架2和底节臂3的顶端连接，故人字架2与下车1的铰接点、底节臂3与下车1的铰接点均处于钢丝绳的下方；在人字架2起落的过程中，托辊6向上承托钢丝绳实质上使得钢丝绳远离各铰接点，进而增加了钢丝绳的拉紧力相对于各个铰接点的力臂，在钢丝绳的拉紧力一定的情况下，可以为人字架2的扳起和放落提供更大的力矩，从而降低了需要底节臂3的自重以及下车1所提供的力矩。

具体地，人字架2可以包括前杆21和后杆22，前杆21和后杆22以各自的顶端铰接，托辊6可以设置在前杆21上，并在前杆21的垂向向上延伸，从而在人字架2起落过程中，向上承托钢丝绳，使得钢丝绳远离前杆21预定距离。

所述前杆21的垂向是指基本上垂直于前杆21的杆体的方向，即大致与前杆21相垂直；所述托辊6沿前杆21的垂向向上延伸是指托辊6垂直于前杆21且朝向上方延伸，从而将钢丝绳向上承托，使得钢丝绳远离前杆21预定距离，所述预定距离是指钢丝绳高于前杆21的高度，所述高度是指在前杆21垂向上的距离。

本文中所述的前后、上下等方位词以履带起重机正常使用状态为参照，所述前后方向是指平行于履带起重机行走方向的方向，所述行走方向所指向的方向为前，与行走方向相背的方向为后；所述上下方向即竖直方向，指向地面的方向为下，远离地面的方向为上。

所述前杆21是指靠近前方的连杆，后杆22是指铰接在前杆21后侧的连杆，前杆21和后杆22以其顶端铰接成一体，共同构成人字架2。当人字架2放落时，前杆21和后杆22均向后转动，此时的前杆21处于后杆22的上方，如图6所示；如上所述，由于人字架2的铰接点处于下方，此时可以将托辊6设置在前杆21上，从而使得托辊6有效地承托钢丝绳，使得钢丝绳尽可能多地远离人字架2的铰接点，进而增加钢丝绳的力臂。

进一步，下车1上可以设置转台7，然后将前杆21和后杆22的底端均铰接在转台7上，并将托辊6设置在前杆21的下方。底节臂3也可以铰接在转台7上，以便根据起吊作业的需求转动转台7，改变人字架2和底节臂3的工作方位。

所述前杆21的下方是指靠近前杆21与转台7铰接点的方向。当托辊6设置在前杆21的下方时，托辊6更加靠近前杆21与转台的铰接点，则在托辊6的长度一定的情况下，能够将钢丝绳尽可能多地远离前杆21的铰接点，以有效增加钢丝绳的力臂。

更进一步，托辊6可以设置在前杆21处于下方的1/3杆体上；可以将前杆21的长度方向由上至下划分为3部分，将托辊6设置在处于下方的1/3区域内，将托辊6与前杆21下方铰接点的距离限定在一定范围内，从而控制钢丝绳相对于前杆21下方铰接点的力臂长度。

请结合图8，图8为本发明所提供履带起重机的人字架起落的受力分析示意图。

定义前杆21与转台7的铰接点为O，底节臂3与转台7的铰接点位P，则拉杆5所承受的力矩可以通过以下公式计算得出：

F5*L5＝(G1*L1*L3)/L2-G4*L4，

其中，F5为所述拉杆5所承受的力；

G1为所述人字架2的重力；

G4为所述底节臂3的重力；

L1为所述人字架2相对于铰接点O的力臂；

L2为所述变幅钢丝绳拉索4后侧的钢丝绳相对于铰接点O的力臂；

L3为所述变幅钢丝绳拉索4前侧的钢丝绳相对于铰接点P的力臂；

L4为所述底节臂3相对于其铰接点P的力臂；

L5为拉杆5相对于所述底节臂3的铰接点P的力臂。

具体地，人字架2自扳起的过程可以简化为绕铰接点O和P转动，两个铰接点各存在一个平衡***。

对于铰接点O，人字架2的重力G1产生相对铰接点O逆时针转动的转动力矩，变幅钢丝绳拉索4处于后侧的钢丝绳提供的张紧力F2产生相对铰接点O顺时针转动的转动力矩，这两个力矩保持平衡，即G1*L1＝F2*L2；

对于铰接点P，底节臂3的重力G4产生绕铰接点P顺时针转动的转动力矩，拉杆5的拉力F5产生绕铰接点P顺时针转动的转动力矩，变幅钢丝绳拉索4处于前侧的钢丝绳的张紧力F3产生绕铰接点P逆时针转动的转动力矩，这三个力矩保持平衡，即G4*L4+F5*L5＝F3*L3；

根据钢丝绳的柔性体特性可知，F2＝F3，故可以得出G1*L1/L2＝(G4*L4+F5*L5)/L3，进一步整理可以得出拉杆5所承受的力矩，即F5*L5＝(G1*L1*L3)/L2-G4*L4，以便依此对拉杆5的结构和强度等进行设计。

本领域技术人员应该可以理解，人字架2放落的过程实质上也是一个力矩平衡的过程，与上述人字架2自扳起的过程相同。

另外，托辊6的设置主要影响F2的力臂L2，故可以根据上述公式G1*L1＝F2*L2对托辊6及其相关结构件进行设置，以实现铰接点O的平衡。

还需要说明的是，在人字架2起落的过程中，力臂L1、L2和L3均会发生变化，故在具体计算过程中，可以在人字架2处于不同的状态时计算得出不同的力臂值，从而得出拉杆5在不同状态下所需要承受的力矩，进而综合各种不同的状态对拉杆5进行设置。

本发明所提供履带起重机中其他部分的结构请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的履带起重机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种履带起重机，包括下车(1)以及设置在下车(1)上的人字架(2)和底节臂(3)，所述人字架(2)和底节臂(3)之间通过变幅钢丝绳拉索(4)连接，其特征在于，还包括至少一个拉杆(5)，所述拉杆(5)的两端分别与所述底节臂(3)和下车(1)铰接，以便所述下车(1)通过所述拉杆(5)和底节臂(3)为所述人字架(2)的起落提供力矩。

2.如权利要求1所述的履带起重机，其特征在于，所述拉杆(5)为刚性拉杆。

3.如权利要求2所述的履带起重机，其特征在于，所述拉杆(5)的两个铰接端中至少一个可拆卸。

4.如权利要求1所述的履带起重机，其特征在于，所述下车(1)具有若干供所述拉杆(5)铰接的第一安装位(11)和/或

所述底节臂(3)具有若干供所述拉杆(5)铰接的第二安装位(31)。

5.如权利要求1-4任一项所述的履带起重机，其特征在于，还包括托辊(6)，在所述人字架(2)起落的过程中，所述托辊(6)向上承托所述变幅钢丝绳拉索(4)的钢丝绳。

6.如权利要求5所述的履带起重机，其特征在于，所述人字架(2)包括以各自的顶端铰接的前杆(21)和后杆(22)，所述托辊(6)设置在所述前杆(21)上，并在所述前杆(21)的垂向向上延伸，以便向上承托所述钢丝绳远离所述前杆(21)预定距离。

7.如权利要求6所述的履带起重机，其特征在于，所述下车(1)上设有转台(7)，所述前杆(21)和后杆(22)的底端均铰接在所述转台(7)上，所述托辊(6)设置在所述前杆(21)的下方。

8.如权利要求7所述的履带起重机，其特征在于，所述托辊(6)设置在所述前杆(21)处于下方的1/3杆体上。

9.如权利要求7所述的履带起重机，其特征在于，所述底节臂(3)铰接在所述转台(7)上，所述拉杆(5)所承受的力矩通过以下公式计算：

F5*L5＝(G1*L1*L3)/L2-G4*L4，

其中，F5为所述拉杆(5)所承受的力；

G1为所述人字架(2)的重力；

G4为所述底节臂(3)的重力；

L1为所述人字架(2)相对于所述前杆(21)底端的铰接点(O)的力臂；

L2为所述变幅钢丝绳拉索(4)后侧的钢丝绳相对于所述前杆(21)底端的铰接点(O)的力臂；

L3为所述变幅钢丝绳拉索(4)前侧的钢丝绳相对于所述底节臂(3)的铰接点(P)的力臂；

L4为所述底节臂(3)相对于其铰接点(P)的力臂；

L5为拉杆(5)相对于所述底节臂(3)的铰接点(P)的力臂。