ФОРМА ПРОФИЛЯ КРАНОВОЙ БАЛКИ Российский патент 2013 года по МПК B66C23/687 

Настоящее изобретение касается крановой балки для крана, с продольной осью и проходящей в поперечной плоскости, по меньшей мере, приблизительно зеркально симметрично относительно оси симметрии и выполненной, по меньшей мере, на отдельных участках прямолинейно воображаемой контурной линией, причем контурная линия пересекает ось симметрии в первой и второй точке пересечения и в направлении второй точки пересечения, по меньшей мере, перед последней третью расстояния между первой и второй точкой пересечения сужается.

Такого рода крановая балка показана, например, на фиг.13 в EP 583 552 B1.

Эта крановая балка имеет тот недостаток, что, в частности, при монтаже в систему стрелы в верхней области крановой балки ввод усилий является неблагоприятным. Кроме того, изготовление такой крановой балки требует относительно больших затрат.

Задачей изобретения является устранение описанных проблем уровня техники.

Эта задача решается с помощью крановой балки с признаками пункта 1.

Реальная крановая балка вследствие толщины материала составляющих его частей имеет, конечно, как внешний контур, так и внутренний контур. «Воображаемая контурная линия» относится к внешнему контуру крановой балки.

Под центром тяжести площади в смысле этого описания понимается центр тяжести всей области (фиг.2), заключенной внутри воображаемой контурной линии. То есть понятие «центр тяжести площади» не должно толковаться исключительно в отношении площади, заключенной между внешним и внутренним контуром.

Предлагаемые изобретением мероприятия способствуют тому, что крановая балка может изготавливаться из одного единственного металлического листа. Верхняя часть крановой балки может использоваться в целом для ввода усилий, в частности, между удлинениями стрелы при монтаже в систему стрелы. Из-за сужения контурной линии вверх получается благоприятное соотношение длины плеча и толщины листа. Благодаря изобретению становится возможным применение более тонких металлических листовых материалов, чем те, которые применялись в уровне техники.

Другие предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах.

Изобретение касается также системы стрелы для крана, причем, по меньшей мере, одна стрела и/или одно удлинение стрелы выполнены в виде крановой балки по одному из пунктов 1-23. Предпочтительно предусмотрены от одной до двадцати, предпочтительно от пяти до десяти удлинений стрелы. Особенно предпочтительно, чтобы было предусмотрено более пяти удлинений стрелы.

Кроме того, изобретение касается крана, в частности, погрузочного крана, с крановой балкой по одному из вышеназванных вариантов осуществления или системы стрелы вышеназванного рода, а также оснащенного краном такого рода автомобиля.

Фиг.1a первый пример осуществления воображаемой контурной линии предлагаемой изобретением крановой балки,

Фиг.1b и 1c конструкция контурной линии (фиг.1b) и соответствующая металлическая листовая конструкция (фиг.1c) примера осуществления, в котором имеющий форму дуги окружности участок k₁ аппроксимирован многоугольной линией,

Фиг.1d система стрелы с тремя удлинениями стрелы, согласно фиг.1b,

Фиг.1e крановая балка, показанная на фиг.1a-1c, причем указано положение центра тяжести площади,

Фиг.1f система стрелы с удлинением стрелы, причем показано расположение опорных элементов,

Фиг.1g система стрелы с удлинением стрелы, причем имеющий форму дуги окружности участок в стреле и в удлинении стрелы был аппроксимирован различными многоугольниками,

Фиг.2 крановая балка, показанная на фиг.1a-1c и 1e, причем для всех примеров осуществления штрихпунктирной линией указана та площадь, к которой относится центр тяжести площади,

Фиг.3 второй пример осуществления контурной линии предлагаемой изобретением крановой балки,

Фиг.4 вид в перспективе системы стрелы, показанной на фиг.1d, и

Фиг.5 автомобиль с предлагаемым изобретением краном.

Предполагается, что все фигуры настолько соответствуют масштабу, что длины отдельных участков контура, а также изображенные углы изображены в правильном соотношении относительно друг друга. Все размеры углов указаны в градусах, так что полный угол соответствует 360 градусам. Под острым углом понимается угол, меньший чем ¼ полного угла. Под тупым углом понимается угол, больший чем ¼, и меньший чем ½ полного угла. Угол, равный ¼ полного угла, называется прямым углом.

На фиг.1a показан первый пример осуществления формы воображаемой контурной линии крановой балки в поперечной плоскости крановой балки. При этом под поперечной плоскостью понимается плоскость, которая под прямым углом пронизана продольной осью крановой балки. Все предлагаемые изобретением крановые балки имеют расположенную в поперечной плоскости ось s симметрии, относительно которой контурная линия крановой балки в поперечной плоскости проходит, по меньшей мере, приблизительно зеркально симметрично. В случае, если крановая балка в большей части или на всей своей продольной протяженности имеет одну и ту же форму поперечного сечения, эта ось s симметрии является прямой пересечения поперечной плоскости с проходящей вдоль продольной оси плоскостью симметрии (серединной плоскостью). Во всех вариантах осуществления контурная линия пересекает ось s симметрии в первой и во второй точке S₁, S₂ пересечения. Расположенная на оси s симметрии на равных расстояниях от первой и от второй точки S₁, S₂ пересечения центральная точка M является положением половины высоты крановой балки в поперечной плоскости. Двигаясь от точки M в направлении точки S₂ пересечения, попадаем в область крановой балки, которая во время эксплуатации испытывает преимущественно растягивающие нагрузки. Область крановой балки, лежащая между центральной точкой M и первой точкой S₁ пересечения, во время эксплуатации испытывает преимущественно сжимающие нагрузки.

Изображенная на фиг.1 форма контурной линии крановой балки имеет четыре отличающихся друг от друга участка k₁, g₁, g₂, g₃.

Участок k₁, расположенный в области наибольших при эксплуатации сжимающих нагрузок, выполнен в форме дуги окружности, так как эта форма поперечного сечения, как известно, имеет меньшие напряжения сжатия и сокращает риск выпучивания. Достаточно, если этот участок в этом смысле будет иметь, по меньшей мере, приблизительную форму дуги окружности, которая может быть аппроксимирована многоугольником, как это изображено на фиг.1b и 1c. Аппроксимация имеющего форму дуги окружности участка k₁ многоугольной линией дает возможность более простого изготовления путем гибки (отбортовки) металлических листов, образующих крановую балку. Но может быть, конечно, реализован и вариант осуществления в форме дуги окружности с помощью процесса прокатки.

Имеющий форму дуги окружности участок k₁ может также в этом смысле иметь только приблизительную форму дуги окружности, например, он может быть образован одним или несколькими эллиптическими участками с соответственно малым эксцентриситетом. Возможен также вариант осуществления имеющего форму дуги окружности участка k₁, образованного последовательностью соответственно коротких прямолинейных, эллиптических и/или имеющих форму дуги окружности сегментов.

Как изображено на фиг.1, особенно предпочтительно, если имеющий форму дуги окружности участок k₁ выполнен в виде четверти дуги окружности, то есть проходит на угол приблизительно 90 градусов. Благодаря этому предоставляется возможность выполнить большую часть формы контурной линии между первой точкой S₁ пересечения и центральной точкой M в виде имеющего форму дуги окружности участка k₁. Особенно предпочтителен вариант, изображенный на фиг.1, в котором центр K кривизны имеющего форму дуги окружности участка k₁ лежит вблизи или на оси S симметрии и центр K кривизны участка k₁ лежит между первой точкой S₁ пересечения и точкой M. В отличие от изображения на фиг.1, имеющий форму дуги окружности участок k₁ может проходить до первой точки S₁ пересечения. То есть в этом случае вся контурная линия в области точки S₁ пересечения и центральной точки M выполнена в виде имеющего форму дуги окружности участка k₁.

Особенно предпочтительным является, однако, вариант осуществления, изображенный на фиг.1, в котором к имеющему форму дуги окружности участку k₁ в направлении первой точки S₁ пересечения по касательной примыкает третий прямолинейный участок g₃, который образует с осью s симметрии угол γ, меньший 90 градусов (здесь угол γ составляет приблизительно 72 градуса). Благодаря этому обеспечивается хорошая свариваемость крановой балки, лучшая возможность зажатия для сварки благодаря сходящимся наклонно друг к другу участкам, а также возможность исполнения продольного сварного шва без дополнительной подготовки кромок. Получается технологичное в целом исполнение.

Этот угол составляет предпочтительно меньше 80 градусов. Предпочтительно угол γ больше 70 градусов.

В изображенном на фиг.1 примере осуществления центр K кривизны имеющего форму дуги окружности участка k₁ находится непосредственно на оси s симметрии между центральной точкой M и первой точкой S₁ пересечения. В отличие от изображенного, центр K кривизны может быть также расположен с некоторым смещением относительно оси s симметрии. Однако предпочтительно он всегда должен находиться в области между центральной точкой M и первой точкой S₁ пересечения.

К имеющему форму дуги окружности участку k₁ в направлении второй точки S₂ пересечения по касательной к изображенной на фиг.1a и 1b вспомогательной окружности примыкает первый прямолинейный участок g₁, который в большей части формы контура проходит между центральной точкой M и второй точкой S₂ пересечения. Благодаря этому вытянутому в длину прямолинейному исполнению в верхней области крановой балки и получающемуся в результате этого сужению поперечного сечения образуется зона, которая лучше, чем в уровне техники, приспособлена к восприятию возникающих здесь сил растяжения, а также сил реакции опоры при установке в систему стрелы. Воображаемое продолжение g₁' прямолинейного участка g₁ (смотри фиг.1b) образует с осью s симметрии острый угол ß, который в показанном примере осуществления составляет приблизительно 18 градусов. В общем случае острый угол β может также лежать в диапазоне больше 10 градусов, предпочтительно больше 15 градусов. Предпочтительным при этом является соответственно верхний предел 25 градусов, позволяющий исключить слишком пологую форму прямолинейного участка g₁.

В примере осуществления, показанном на фиг.1, к первому прямолинейному участку g₁ непосредственно примыкает второй прямолинейный участок g₂, который проходит до оси s симметрии, там заканчивается кромкой 7, и пересекает ее во второй точке S₂ пересечения. Как это, в частности, видно на фиг.1c, по технологическим причинам может быть желательно, чтобы второй прямолинейный участок g₂ (в отличие от изображенного на фиг.1a) соединялся с первым участком g₁ не непосредственно, а через выполненный предпочтительно изогнутым другой участок.

В примере осуществления, изображенном на фиг.1, второй прямолинейный участок g₂ образует с осью s симметрии угол α, меньший 90 градусов (в примере осуществления на фиг.1 угол α составляет приблизительно 65 градусов). Особенно предпочтительным является для угла α диапазон меньше 70 градусов. Впрочем, в этом примере осуществления угол α должен быть больше 60 градусов.

Второй прямолинейный участок g_2, который заканчивается в закруглении в форме кромки 7, дает то преимущество, что благодаря ему в области вокруг вершины крановой балки становится возможным благоприятный местный ввод усилий, который осуществляется, например, при опирании комплектов пакетов скольжения между отдельными удлинениями стрелы. Именно благодаря кроткой длине плеча получается благоприятное соотношение между толщиной листа и длиной плеча, так что предотвращается деформация крановой балки в верхней области.

Впрочем, принципиально мог бы быть возможен и вариант осуществления формы контура в этой области в виде второго имеющего форму дуги окружности участка k₂ (смотри фиг.3). Но он представляет собой только особый вариант более общей предлагаемой изобретением идеи, а именно, такой, в котором линия конура заканчивается в закруглении на линии s симметрии. Альтернативно изображенному варианту осуществления закругления в виде имеющего форму дуги окружности участка k₂, закругление могло также бы быть выполнено, например, в виде кромки 7, как изображено на фиг.1.

Вообще касательно всех вариантов осуществления предлагаемого изобретением крана следует сказать, что центр тяжести F площади ограниченной контурной линией в поперечной плоскости площади лежит в области между центральной точкой M и первой точкой S₁ пересечения, то есть ниже половины высоты крановой балки. Благодаря этому сосредоточение поперечного сечения крановой балки происходит с наибольшим смещением вниз в зону сжатия, в результате чего образуется участок с меньшей долей напряжения сжатия.

Как видно из фигур, контурная линия всех примеров осуществления имеет между первой точкой S₁ пересечения и второй точкой S₂ пересечения точку E экстремума, с максимальным удалением е от оси s симметрии. Расстояние D между первой точкой пересечения и второй точкой S₁, S₂ пересечения может быть при этом, по меньшей мере, вдвое больше, чем удаление e. Предпочтительным является, по меньшей мере, в два с половиной раза большее расстояние D, особенно предпочтительно, если оно в 2,75 раз больше удаления e. Расстояние D может соответственно быть меньше, чем троекратное удаления e.

Может быть предусмотрено, что расстояние d от контурной линии до оси s симметрии примерно на четверти расстояния D между первой и второй точкой S₁, S₂ пересечения, исходя от второй точки S₂ пересечения, меньше или равно 0,8-кратному максимальному удалению e.

В изображенном на фиг.1 примере осуществления точка E экстремума находится между центральной точкой M и первой точкой S₁ пересечения примерно на высоте центра K кривизны. При изображенной на фиг.1a форме контурная линия имеет только одну единственную точку E экстремума, то есть как в направлении первой точки S₁ пересечения, так и в направлении второй точки S₂ пересечения ширина крановой балки, начиная от точки E экстремума, уменьшается. При аппроксимации участка k₁ многоугольной линией, как показано на фиг.1 все точки многоугольного участка, которым аппроксимируется имеющий форму дуги окружности участок k₁ в области точки E экстремума, находятся, конечно, на этом максимальном удалении e.

Начиная от изображенной на фиг.1a вспомогательной окружности с радиусом r, в примере осуществления, показанном на фиг.1, ширина b профиля составляет ~2r, высота D профиля составляет ~3r, и ширина b₁ профиля составляет ~r. Эти особенно предпочтительные размеры могут предусматриваться вообще для предлагаемых изобретением крановых балок.

На фиг.1e для примера осуществления, изображенного на фиг.1, показано положение центра тяжести F площади между центральной точкой M и первой точкой S₁ пересечения на оси s симметрии. Центр тяжести F площади относится при этом к площади, изображенной на фиг.2 штрихпунктирной линией, т.е. ко всей площади, которая заключена внутри воображаемой контурной линии (соответствует внешнему контуру).

На фиг.1f изображена система 5 стрелы с удлинением стрелы, причем дополнительно изображено опирание системы 5 стрелы через опорный элемент 1, а также опирание удлинения стрелы в стреле через опорные элементы 2. Показанный пример осуществления в отношении количества показанных удлинений стрелы является, конечно, только примером. Те же самые опорные элементы могут применяться в системах 5 стрелы с любым количеством удлинений стрелы.

В примере осуществления, показанном на фиг.1g, изображены две крановые балки, которые представляют собой, например, расположенное в стреле удлинение стрелы. Важно, что имеющий форму дуги окружности участок k₁ аппроксимирован различными многоугольниками. Внутренний профиль поперечного сечения в области имеющего форму дуги окружности участка k₁ имеет меньше кромок (сгибов), что может являться особенным технологическим преимуществом у маленьких профилей.

Изготовление предлагаемой изобретением крановой балки может осуществляться, например, путем образования крановой балки из двух оболочек, форма которых обладает взаимной зеркальной симметрией, и при этом каждая из таких оболочек соответствует одному из примеров осуществления. Обе оболочки в области первой точки S₁ пересечения и второй точки S₂ пересечения могут соединяться друг с другом, например, свариваться.

Впрочем, в особенно предпочтительном случае можно было бы предусмотреть изготовление крановой балки, по меньшей мере, вдоль одного участка ее продольной протяженности из одного единственного металлического листа, который соответствующим образом деформируется и затем замыкается (например, сваривается) вдоль одной единственной линии. Эта линия может проходить, например, в области первой точки S₁ пересечения или второй точки S₂ пересечения.

Деформация листов может осуществляться известным образом или путем гибки и/или прокатки, а также, например, сварки.

Если толщина стенки должна быть различной, вешний контур должен предпочтительно оставаться одинаковым, а толщина листа увеличиваться внутрь.

На фиг.4 показан пример системы 5 стрелы с расположенным в стреле удлинением стрелы.

На фиг.5 показан пример автомобиля 3, на котором расположен предлагаемый изобретением кран 4. Кран 4 включает предлагаемую изобретением систему 5 стрелы, причем отдельные удлинения стрелы могут перемещаться телескопически относительно друг друга посредством цилиндра 6 перемещения. Возможность телескопического перемещения может быть, конечно, обеспечена и другими приводными средствами. В задней области автомобиля 3 может располагаться, например, неизображенный грузовой кузов.

Изобретение относится к области краностроения. Крановая балка для крана, с продольной осью и проходящей в поперечной плоскости, по меньшей мере, приблизительно зеркально симметрично относительно оси (s) симметрии, и выполненной, по меньшей мере, на отдельных участках прямолинейно воображаемой контурной линией. Контурная линия пересекает ось (s) симметрии в первой и второй точке (S₁, S₂) пересечения и в направлении второй точки (S₂) пересечения, по меньшей мере, перед последней третью расстояния (D) между первой и второй точкой (S₁, S₂) пересечения сужается. Сужение контурной линии продолжается до второй точки (S₂) пересечения и заканчивается в закруглении (1) на линии (s) симметрии. Достигается применение более тонких металлических листовых материалов. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Крановая балка для крана (4) с продольной осью и проходящей в поперечной плоскости, по меньшей мере, приблизительно зеркально симметрично относительно оси (s) симметрии и выполненной, по меньшей мере, на отдельных участках прямолинейно воображаемой контурной линией, причем контурная линия пересекает ось (s) симметрии в первой и второй точках (S1, S2) пересечения и в направлении второй точки (S2) пересечения, по меньшей мере, перед последней третью расстояния между первой и второй точками (S1, S2) пересечения сужается, причем сужение контурной линии продолжается до второй точки (S₂) пересечения и заканчивается в закруглении на линии (s) симметрии, причем контурная линия между первой точкой (S₁) пересечения и расположенной на равных расстояниях от первой и от второй точек (S₁, S₂) пересечения центральной точкой (М) по меньшей мере частично имеет участок (k₁), по меньшей мере, приблизительно в форме дуги окружности, причем центр (K) кривизны имеющего форму дуги окружности участка (k₁) находится на оси (s) симметрии или вблизи нее и находится между первой точкой (S₁) пересечения и центральной точкой (М), причем контурная линия имеет прямолинейный участок (g₁), воображаемое продолжение (g₁') которого в направлении второй точки (S₂) пересечения пересекает ось (s) симметрии под острым углом (β), отличающаяся тем, что к первому прямолинейному участку (g1) примыкает второй прямолинейный участок (g2), который оканчивается в закруглении.

2. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что закругление выполнено в виде кромки (7).

3. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что второй прямолинейный участок либо непосредственно примыкает к первому прямолинейному участку, либо соединен с ним через выполненный изогнутым другой участок.

4. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что острый угол (β) больше 10°, предпочтительно больше 15° и предпочтительно меньше 25°.

5. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что прямолинейный участок (g₁) выполнен в виде касательного продолжения имеющего форму дуги окружности участка (k₁).

6. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что имеющий форму дуги окружности участок (k₁) аппроксимирован многоугольником.

7. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что крановая балка состоит, по меньшей мере, из одного металлического листа, и толщина листа всех участков (k₁, k₂, g₁, g₂, g₃) крановой балки в поперечной плоскости, по меньшей мере, по существу одинакова.

8. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что крановая балка состоит из двух оболочек, которые выполнены зеркально симметрично и - предпочтительно в области первой точки (S₁) пересечения и второй точки (S₂) пересечения - соединены друг с другом.

9. Крановая балка по п.1, отличающаяся тем, что крановая балка состоит, по меньшей мере, вдоль одного участка ее продольной протяженности из одного единственного металлического листа, который замкнут вдоль одной единственной линии, которая предпочтительно проходит в области первой точки (S₁) пересечения или второй точки (S₂) пересечения.

10. Система стрелы для крана, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна стрела и/или одно удлинение стрелы выполнены в виде крановой балки по п.1.

11. Система стрелы по п.10, отличающаяся тем, что формы контурной линии стрелы и контурных линий всех удлинений стрелы - при необходимости до степени аппроксимации дуг окружности многоугольниками - одинаковы.

12. Кран, отличающийся крановой балкой по п.1 или системой (5) стрелы по п.10.

13. Кран по п.12, отличающийся тем, что он выполнен в виде погрузочного крана.

14. Автомобиль (3) с краном (4) по п.12.