CN201647854U - 新型起重机 - Google Patents
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Abstract
新型起重机，采用钢丝绳拉动起重臂变幅，在起重臂的最末一节的前部安装一个定滑轮组，回转平台上有一框架结构，在框架上方安装一个定滑轮组，框架结构上铰接一个液压油缸，框架结构比起重臂宽，也比起重臂全部收回时略长，可放在起重臂的两侧，用钢丝绳穿过框架上的定滑轮组和起重臂前面的定滑轮组，通过卷扬机拉动钢丝绳改变上下两个定滑轮组之间的距离，或通过液压油缸调整框架结构的相对回转平台角度，来达到变幅，因为上下两个滑轮组的距离可变，不影响起重臂的伸缩，钢丝绳拉动起重臂变幅，使起重臂只承受轴向压应力，不承受重物或自重作用起重臂垂直方向上弯矩，可成倍增加起重重量。
Description
技术领域：本新型起重机是移动式起重机。
背景技术：目前使用的移动式起重机，按起重臂分类：有桁架结构和箱型伸缩臂结构。桁架结构多采用履带或轮式车辆作为承载运输工具，箱型伸缩臂结构采用轮式车辆作为承载运输工具。
大型起重机大多数为桁架结构起重机，但是需要庞大的车队运输桁架起重臂，配重铁、甚至把履带机分解运输，到达施工现场，需要把所有部件组装起来，费时费力，需要很多人一起完成，还需要另一台起重机帮忙组装，而转移新的施工现场，又得全部分解运输到新的施工现场，再从新组装，这种桁架结构虽然起重量大，但不适合场地随时变化的工作环境，到达现场不能迅速投入工作，
箱型伸缩臂起重机多节起重臂套装在一起，体积小，通过液压缸的活塞运动调整臂架的伸缩和幅度，除了配重铁，所有组件都安装在同一轮式车辆上，不需要庞大的车队和很多的工作人员，到达现场能够马上投入工作，省时省力。转移工作场地及其迅速，但随着起重重量的增加，起重臂必须满足一定的强度，刚度，和稳定性的要求，因此起重臂造得越来越大，越来越重，还需要克服自身重量，直接影响到起重重量，而承载承载运输车辆体积越来越大，重量越来越重，造价越来越高，与起重重量是不成比例的，而同等起重重量的的桁架结构起重臂相比箱型伸缩臂结构要轻得多，
因此桁架结构起重臂可制成大起重重量的起重机。
两种结构起重臂起重重量有这么大的反差，我们从力学角度分析，桁架结构起重臂，使用钢丝绳斜拉变幅，只承受轴向的压应力，而箱型结构起重臂液压缸变幅，起重臂不但要承受轴向的压应力，还要承受重物和自重在垂直起重臂方向对起重臂所产生的弯矩，对长径比很大的起重臂，起重臂所产生的弯矩起主导作用。
发明内容：本实用新型起重机综合了两种起重臂的优点，保持了箱型伸缩臂，液压变幅起重机的优点，便于转移工作场地，投入工作迅速，省时省力，不需要很多的工作人员和庞大的运输车队，又保持了桁架起重机结构的特点，较液压变幅起重机可成倍的增加起重重量，在同样起重重量的起重机，可大幅降低起重臂的重量，降低承载车辆的重量，可制造大型起重机。
本实用新型起重机所采用的技术方案是：箱型伸缩臂结构起重臂，液压伸缩，钢丝绳拉动起重臂变幅，而改变箱型起重臂的受力，使起重臂只承受轴向的压应力，而不承受重物和自重在垂直起重臂方向对起重臂所产生的弯矩。但钢丝变幅结构又不同于桁架结构，由于桁架每节长度固定，组装后长度固定，因此钢丝绳的长度固定，但箱型伸缩臂起重臂的长度不固定，随着工作环境改变，不能采用桁架起重臂的固定钢 丝绳变幅，必须钢丝绳的长度可变。本实用新型起重机是在起重臂的最末一节的前部安装一个定滑轮组，回转平台上面有一框架结构，在框架结构上方安装一个定滑轮组，框架结构上铰接一个液压油缸，框架结构比起重臂宽，也比起重臂全部收回时略长，可放在起重臂的两侧，用钢丝绳穿过框架上的定滑轮组和起重臂前面的定滑轮组，通过卷扬机拉动钢丝绳改变上下两个定滑轮组之间的距离，或通过液压油缸调整框架结构的相对回转平台角度，来达到变幅。这样起重臂的长度变化时，两个滑轮组之间的距离可调整，已适应起重臂长度的变化。
起重机基本臂铰接在回转平台上，多节伸缩臂套装在基本臂内，起重臂内装有液压油缸推动多节伸缩臂伸缩，液动卷扬机装在回转平台内，框架结构铰接在回转平台上，顶部连接一连杆或钢丝绳固定于回转平台上，框架结构比起重臂宽，也比起重臂全部收回时略长，可放在基本臂的两侧，不占太大空间，也不增加高度，便于运输，框架结构上方安装有一个定滑轮组，框架结构与回转平台成一定角度，框架结构、拉杆(钢丝绳)、回转平台组成一个三角形结构，框架结构上铰接一个液压油缸，在起重臂最末一节的前部(上部或侧面)增加一个定滑轮组，钢丝绳穿过框架结构定滑轮组和起重臂最末一节新加的定滑轮组，组成滑轮组系，通过卷扬机收缩或放开钢丝绳来改变上下两个滑轮组之间的距离，来改变起重臂的仰角变幅，或通过液压油缸调整滑轮组系相对于回转平台的角度来调整起重臂的变幅，在伸缩起重臂时，两个定滑轮组的距离可随时调整，而不影响钢丝绳对起重高度的限制，也不影响起重臂的变幅，而桁架结构起重机在增加或减少起重臂长度时，需要把起重臂放置在地面，中间分解后，增加或减少起重臂的节数，变幅钢丝绳也得增加或减少，增加或减少的长度是固定值，而新型起重机克服了这个缺点，可以是任意的长度，
下面通过数学计算来说明：(以图1为例)
某一种起重机，起重臂为箱型伸缩臂结构，液压伸缩，基本臂为500mm正方形结构，厚度为5mmQ235-A钢材，长度为11米，三节伸缩臂采用同样的钢材，长度也为11米，全伸出长度为41米，(每节伸出长度10米)
(1)采用液压油缸变幅(图4)
(2)采用钢丝绳拉动起重臂变幅(如图1、2、3)
计算最大仰角80°伸缩臂全出的起重重量
基本臂质量 ρV＝7.8×103(0.52-0.492)＝949.42kg
第一节伸缩臂 ρV＝7.8×103(0.492-0.482)＝832.26kg
第二节伸缩臂 ρV＝7.8×103(0.482-0.472)＝815.10kg
第三节伸缩臂 ρV＝7.8×103(0.472-0.462)＝797.94kg
总质量是 3294.72kg
(1)a.轴向力
材质最大应力235MPa
F1＝mgcos10°＝0.9848mg
面积按最小伸缩臂面积计算：S＝0.472-0.462＝0.0093m2
自重产生的力F2＝3294.72×g×cos10°＝3244.64g
σ＝(F1+F2)/S＝(0.9848mg+3244.64g)/0.0093＝235×106
m＝223.157×103kg＝223.157吨
b.弯矩
重物作用于起重臂垂直方向的力F1＝mgsin10°＝0.1730mg
自重作用于起重臂垂直方向的力F2＝mgsin10°＝3294.72×9.8
0.1730＝5585.87
最大弯矩产生于支点5.5米处，F1力矩长度为35.5米F2力矩长度为15米
M＝F1×35.5+F2×15＝60.1867×g+5585.87×15＝60.1867m+83788.025
I＝∫y2dA＝[0.5(0.53-0.493)/12]+[0.493(0.5-0.49)/12]＝4.043×10-4
W＝I/ymax＝(4.043×10-4)/0.25＝1.6172×10-3
σ＝M/W＝(60.1867m+83788.025)/1.617210-3
m＝4.922×103kg＝4.922吨
计算可看出弯矩在起重作业中起主导作用，虽然起重臂的形状目前有椭圆形和多边形，但受金属强度的限制，起重重量增加有限
(2)轴向力
F1＝mgsin10°/tgα+mg cos10°＝0.6700mg+0.9848mg＝1.6548mg
F2＝3294.72×g×cos10°＝3244.64g＝31797.48
I＝4.043×10-4
i＝√(I/A)＝√(4.043×10-4)/0.0093＝√0.04347＝0.2085
λ＝μl/I＝1×41/0.2085＝196.64
λ＞(λp＝100)
σcr＝π2E/λ2＝(3.142×2×105)/(196.64)2＝51MPa
起重臂在没有达到轴向力235MPa的极限时已经失稳，因此计算起重重量时，应按失稳时的应力计算.
∑cr＝(F1+F2)/S＝(1.6548mg+31797.48)/0.0093＝51×106
m＝27286kg＝27.286吨
两种起重机变幅结构的起重重量比27.286/4.922＝5.54倍
从计算可看出：本实用新型起重机的起重重量是液压变幅起重机的起重重量5.54倍，因此本实用新型起重机更适于制造大型的伸缩臂箱型起重机，而有箱型伸缩臂液压变幅起重机的优点，而对于相同起重重量的起重机本实用新型可减轻起重臂的重量，减轻承载车辆的重量，可节约大量资金
本计算是在80°最大仰角计算得出的结论，而在低于实用新型起重机80°仰角弯矩会变得更大，起重重量将会减少，本实用新型起重机起重重量减少的幅度相比要小。
计算最大仰角60°伸缩臂全出的起重重量
(1)σcr＝(mg×0.5×35.5+3294.72×.5×15×9.8)/1.617210-3
＝235×106
＝(173.95m+242161.92)/1.617210-3＝235×106
m＝792.64kg
(2)σcr＝F/S＝[(0.816mg+0.5mg/tgα)+3294.72×9.8×0.866]/0.0093
＝(27.46m+27961.63)/0.0093＝51×106
m＝16254kg＝16.254吨
两种起重机变幅结构的起重重量比：16.254/0.793＝20.4倍
从计算可看出本实用新型起重机具有更大的起重重量。
计算最大起重重量(80°仰角不伸出伸缩臂)
(1)弯矩
重物作用于起重臂垂直方向的力
F1＝mgsin10°＝0.1730mg＝1.6954m
自重作用于起重臂垂直方向的力
F2＝mgsin10°＝3294.72×9.8×0.1730＝5585.87
最大弯矩产生于支点5.5米处，F1力矩长度为11米 F2力矩长度为0米
M＝F1×11＝1.6954m×11＝18.65m
I＝∫y2dA＝[0.5(0.53-0.463)/12]+[0.463(0.5-0.46)/12]＝1.4772×10-3
W＝I/ymax＝(1.4772×10-3)/0.25＝5.9088×10-3
σ＝M/W＝18.65m/5.9088×10-3＝235×106
m＝74.454×103kg＝74.454吨
(2)轴向力
F1＝mgsin10°/tgα+mg cos10°＝0.6700mg+0.9848mg＝1.6548mg
F2＝3294.72×g×cos10°＝3244.64g＝31797.48
I＝1.4772×10-3
A＝0.52-0.462＝0.0384m2
i＝√(I/A)＝√(1.4772×10-3)/0.0384＝√0.03847＝0.196
λ＝μl/I＝1×11/0.196＝56.12
λ＜(λp＝100)
σcr＝a-bλ2＝235-0.00668×56.122＝213.96MPa
σcr＝(1.6548mg+31797.48)/0.0384＝213.96×106
m＝504670.8kg＝504.67吨
两种起重机变幅结构的起重重量比：504.67/74.454＝6.778倍
从上面计算可看出，新型起重机比液压变幅起重机可成倍的增加起重重量，可在起重臂的四面用可调节长度的钢丝绳拉住(如图六)起重臂，可增加起重臂的稳定性，还可在已增加的起重重量倍数上再增加起重重量。
本新型起重机的有益效果是，
1、新型起重机相对于液压起重机可成倍的增加起重重量，可多创造利润。
2、相比同起重重量的液压变幅的起重机，起重臂的重量减轻，承载车辆重量减轻，节约建造成本，节约资金。
3、可建造大型起重机，占有桁架结构起重机的市场，为企业多创造利润。
4、本新型起重机可用液压变幅起重机改造。
5、本新型起重机结构简单，起重重量大，工作效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1、2、3钢丝绳拉动起重臂变幅结构新型起重机的不同结构。
图4液压变幅起重机。
图5新型起重机受力分析。
图6液压变幅起重机受力分析。
图7增加起重臂稳定性钢丝绳结构。
在图中1、起重钢丝绳2、起重钩3、变幅钢丝绳4、连杆5、起重臂6、卷扬机7、卷扬机8、回转平台9、框架结构10、液压油缸11、起重钢丝绳12、定滑轮组13、定滑轮组14、连杆15、滑轮16、滑轮17、铰接件18、铰接件19、液压油缸20、连杆21、连杆22、连杆23、支撑连杆24、起重臂25、钢丝绳
具体实施方式
在图1中，框架结构(9)铰接件(18)铰接在回转平台(8)上，框架结构(9)用连杆(4)固定在回转平台(18)上，液压油缸(10)连接在框架结构(9)和回转平台(8)之间，框架结构(9)上面安装一个定滑轮组(12)，在起重臂的最前端用连杆(14)连接一个定滑轮组(13)，钢丝绳(3)穿过定滑轮组(12)定滑轮组(13)，通过卷扬机(6)卷动钢丝绳(3)调整定滑轮组(12)定滑轮组(13)之间的距离实现变幅，还可调整液压油缸(10)来调整框架结构(9)相对于回转平台(8)绕铰接件(18)转动实现变幅。
在图2所示的另一个实施例中，框架结构(9)通过铰接件(18)铰接于液压油缸(19)的上部，液压油缸(19)铰接在回转平台(8)上，框架结构(9)用连杆(20)和连杆(21)用同一个铰接件(22)铰接在在回转平台(8)上，框架结构(9)上面安装一个定滑轮组(12)，在起重臂的最前端用连杆(14)连接一个定滑轮组(13)，钢丝绳(3)穿过定滑轮组(12)定滑轮组(13)通过卷扬机(6)卷动钢丝绳(3)调整定滑轮组(12)定滑轮组(13)之间的距离实现变幅，还可调整液压油缸(10)来调整框架结构(9)和连杆(20)与连杆(21)组成的三角型结构绕铰接件(22)转动实现变幅。
在图3所示的另一个实施例中，框架结构(9)和液压油缸(19)通过铰接件(18)铰接于起重臂(5)基本臂上，框架结构(9)和起重臂(5)基本臂用连杆(22)连接，框架结构(9)上面安装一个定滑轮组(12)，在起重臂的最前端用连杆(14)连接一个定滑轮组(13)，钢丝绳(3)穿过定滑轮组(12)定滑轮组(13)，调整液压油缸(19)来调整框架结构(9)和起重臂(5)基本臂和连杆(22)组成的三角型结构绕铰接件(17)转动实现变幅。必须保证起重臂(5)不能产生弯矩。
在图7中，起重臂(24)通过支撑杆(23)和钢丝绳(25)拉住每一节起重臂，可增加起重臂的稳定性。
Claims (3)
1.一种新型起重机，其特征是：采用钢丝绳拉动起重臂变幅，在起重臂的最末一节的前部安装一个定滑轮组，回转平台上面有一框架结构，在框架结构上方安装一个定滑轮组，框架结构上铰接一个液压油缸，框架结构比起重臂宽，也比起重臂全部收回时略长，可放在起重臂的两侧，用钢丝绳穿过框架上的定滑轮组和起重臂前面的定滑轮组，通过卷扬机拉动钢丝绳改变上下两个定滑轮组之间的距离，或通过液压油缸调整框架结构的相对回转平台角度，来达到变幅。
2.根据权利要求1所述的新型起重机，其特征是：框架结构铰接在回转平台上，顶部连接一连杆或钢丝绳固定于回转平台上。
3.根据权利要求1所述的新型起重机，其特征是：起重臂的四面用钢丝绳斜拉。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101124 Termination date: 20130614 |