车架及工程机械设备的制作方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种车架及工程机械设备。

背景技术：

履带起重机车架是由钢板焊接而成的多室箱型结构，承受自身重量和配重及转台传导下来的吊重载荷。其中车架内部肋板的布置将对车架整体强度、稳定性、运输重量等方面产生极大的影响。由于目前高强钢板的采用，车架内部各肋板的布置形式逐渐从复杂向简单变化，其关键点为确定较为合理的肋板样式以满足车架各方面的要求。

对于中型吨位的履带起重机车架，如图 1 所示，从车架的圈板 a2 到车架的外侧板a6、a7，布置有多道的圈板外侧肋板 a1。图 2 示出了车架的整体，而在圈板 a2 内侧则布置有肋板 a3、a4 以及车架上顶板 a9 和车架下封板 a5，在车架中央开有一个较小的近似矩形孔洞 a8。

通过分析，在圈板的内侧的肋板、车架上顶板和车架下封板受力较小，圈板外侧个别肋板受力也较小，因此应力分布不太合理，导致整体车架的重量偏重，造成整车的制造成本及整车运输成本的增加。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种车架及工程机械设备，能够在不减少车架整体承载力的情况下，降低车架整体重量，降低制造成本和客户运输成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种车架，包括：上封板、下封板、第一方向外侧板、第二方向外侧板和圈板，所述第一方向外侧板、第二方向外侧板和圈板与所述上封板和下封板垂直，所述上封板、下封板、第一方向外侧板、第二方向外侧板和圈板共同形成封闭结构，在所述第一方向外侧板与所述圈板之间，以及在所述圈板内还设有多个肋板，在所述第一方向外侧板与所述圈板之间设置的肋板包括第一内侧肋板，所述第一内侧肋板的一端固定在所述第一方向外侧板和第二方向外侧板的相交位置，所述第一内侧肋板的另一端固定在所述圈板的外圈部分，所述第一内侧肋板的截面为折线形状或圆弧形状，其中在所述第一方向外侧板与所述圈板之间设置的肋板还包括第二内侧肋板，所述第二内侧肋板设置在所述第一内侧肋板、圈板和第一方向外侧板所围成的空间内，所述第二内侧肋板的一端固定在所述第一方向外侧板上，所述第二内侧肋板的另一端固定在所述圈板的外围部分。

进一步的，所述第二内侧肋板包括依次连接的外侧边板、中间边板和内侧边板，所述外侧边板、中间边板和内侧边板的长度比值为 3:3:2，所述外侧边板和中间边板之间的角度为 165±5°，所述中间边板和内侧边板之间的角度为 165±5°。

进一步的，所述第二内侧肋板的截面为圆弧形状。

进一步的，所述圈板内设置的肋板还包括第一侧向肋板，所述第一侧向肋板固定在所述圈板内侧的位置与所述第一方向外侧板和所述圈板相交的位置相对应，所述第一侧向肋板整体呈横置的 U 形，所述第一侧向肋板的上边和下边分别与所述上封板和下封板固定连接，所述第一侧向肋板的一个侧边为直线侧边，固定连接在所述圈板内侧，所述第一侧向肋板的另一个侧边为内凹侧边，所述第一侧向肋板的上边与下边等长。

进一步的，在所述圈板内设置的肋板还包括第二侧向肋板，所述第二侧向肋板有多个，所述第二侧向肋板整体呈横置的 U 形，所述第二侧向肋板的上边和下边分别与所述上封板和下封板固定连接，所述第二侧向肋板的一个侧边为直线侧边，固定连接在所述圈板内侧，所述第二侧向肋板的另一个侧边为内凹侧边，所述第二侧向肋板的上边短于下边。

进一步的，所述第一方向外侧板由所述圈板分割为不连续的两部分。

进一步的，所述第一方向外侧板由所述圈板分割为不连续的两部分。

进一步的，所述第二侧向肋板均固定于所述圈板超出所述第一方向外侧板的部分的内侧位置。

进一步的，在所述圈板内设置的肋板还包括第一小肋板，所述第一小肋板固定在所述圈板内侧的位置与所述第一内侧肋板和所述圈板相交的位置相对应。

进一步的，在所述圈板内设置的肋板还包括第二小肋板，所述第二小肋板固定在所述圈板内侧的位置与所述第二内侧肋板和所述圈板相交的位置相对应。

为实现上述目的，本发明提供一种工程机械设备，其中具有前述的车架。

基于上述技术方案，本发明在车架的第一内侧肋板、第一方向外侧板和圈板之间增加了第二内侧肋板，增加了第二内侧肋板的车架可以加强车架水平方向和垂直方向上的弯曲刚度，这样就使得车架在满足强度、刚度和稳定性的设计要求的基础上能够进一步的减轻车架整体所用材料的重量，进而降低制造成本和用户运输开支成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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。

在附图中：图 1 为现有的中型吨位的履带起重机车架的去除上顶板的俯视示意图。

图 2 为现有的中型吨位的履带起重机车架的立体外观示意图。

图 3 为本发明车架的一实施例的结构示意图。

图 4 为图 3 实施例中第二内侧肋板的结构示意图。

图 5 为图 3 实施例中第一侧向肋板和第二侧向肋板的结构示意图。

图 6 为本发明车架的另一实施例的结构示意图。

图 7 为本发明车架的再一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图 3 所示，为本发明车架的一实施例的结构示意图。在本实施例中，车架包括上封板、下封板、第一方向外侧板 8、第二方向外侧板 9 和圈板 7。为了比较清楚的了解车架内的结构，图3 实施例将上封板和下封板去掉，其中第一方向外侧板8、第二方向外侧板9 和圈7 与上封板和下封板垂直，而上封板、下封板、第一方向外侧板 8、第二方向外侧板 9 和圈7 共同形成封闭结构。

在第一方向外侧板 8 与圈板 7 之间，以及在圈板 7 内还设有多个肋板。从图 3 中看，在第一方向外侧板 8 与圈板 7 之间设置的肋板包括第一内侧肋板 1 和第二内侧肋板 2。其中，第一内侧肋板 1 的一端固定在第一方向外侧板 8 和第二方向外侧板 9 的相交位置，而第一内侧肋板 1 的另一端固定在圈板 7 的外圈部分。第一内侧肋板 1 的截面为折线形状。

第二内侧肋板2 则设置在第一内侧肋板1、圈板7 和第一方向外侧板8 所围成的空间内，第二内侧肋板 2 的一端固定在第一方向外侧板 8 上，第二内侧肋板 2 的另一端固定在圈板 7 的外围部分。

相比于图 1 的现有履带起重机车架结构，本实施例在第一方向外侧板和圈板之间还增加了第二内侧肋板，增加了第二内侧肋板的车架可以加强图 3 中车架对应纸面的水平方向和垂直方向上的弯曲刚度，相比于现有的履带起重机车架结构，本实施例的车架可以在满足强度、刚度和稳定性的设计要求的基础上能够进一步的减轻车架整体所用材料的重量，进而降低制造成本和用户运输开支成本。

在图 3 中，第二内侧肋板 2 的一端可以焊接在第一方向外侧板 8 的五分之二的位置，另一端可以焊接在圈板 7 的外圈上。参照图 4，第二内侧肋板 2 可以包括依次连接的外侧边板 10、中间边板 11 和内侧边板 12。外侧边板 10、中间边板 11 和内侧边板 12 的长度比值为 3:3:2，外侧边板 10 和中间边板 11 之间的角度为 165±5°，中间边板 11 和内侧边板12 之间的角度为 165±5°。

结合图3 和图5，圈板7 内的设置的肋板还包括第一侧向肋板6 和第二侧向肋板5。其中，第一侧向肋板 6 固定在圈板 7 内侧的位置与第一方向外侧板 8 和圈板 7 相交的位置相对应，第一侧向肋板 6 整体呈横置的 U 形，第一侧向肋板 6 的上边 13 和下边 14 分别与上封板和下封板固定连接，第一侧向肋板 6 的一个侧边 15 为直线侧边，固定连接在圈板 7 内侧，第一侧向肋板 6 的另一个侧边 16 为内凹侧边，第一侧向肋板 6 的上边 13 与下边 14 等长。

第一侧向肋板 6 的作用为对第一方向外侧板 8 与圈板 7 的连接进行加固，为圈板7 提供平面外变形的刚度，同时也分担第一方向外侧板 8 在该位置的部分荷载，提高第一方向外侧板 8 的荷载承受能力。

第二侧向肋板 5 有多个，第二侧向肋板 5 整体呈横置的 U 形，第二侧向肋板 5 的上边 13 和下边 14 分别与上封板和下封板固定连接，第二侧向肋板 5 的一个侧边 15 为直线侧边，固定连接在圈板 7 内侧，第二侧向肋板 5 的另一个侧边 16 为内凹侧边。第二侧向肋板 5 的主要作用为增强该位置的圈板 7 的刚度，有效地将车架上顶板的荷载传递到车架下封板上，分担圈板 7 的一部分荷载，从而可以增加整个车架所受的载荷水平。

第二侧向肋板5 的上边13 短于下边14，这样设置有利于第二侧向肋板5 向车架下封板传递荷载，从而降低第二侧向肋板 5 与下封板间的应力水平。

从图 3 可以看到，第一方向外侧板 8 可以由圈板 7 分割为不连续的两部分。通过这种结构可以增加车架在竖直方向上的力臂，提高车架抗弯能力。相应的，可以将第二侧向肋板 5 均固定于圈板 7 超出第一方向外侧板 8 的部分的内侧位置，以防止该位置发生屈曲变形。

在图 3 中可以看到，圈板内设置的肋板还可包括第一小肋板 3，该第一小肋板 3 固定在圈板 7 内侧的位置与第一内侧肋板 1 和圈板 7 相交的位置相对应。第一小肋板 3 的作用除了是对第一内侧肋板 1 和圈板 7 之间的连接进行加强外，还包括对圈板 7 的平面外刚度进行增强。在圈板 7 内设置的肋板还可以包括第二小肋板 4，第二小肋板 4 固定在圈板 7内侧的位置与第二内侧肋板 2 和圈板 7 相交的位置相对应。第二小肋板 4 的作用除了是增 强第二内侧肋板 2 与圈板 7 的连接， 还包括对圈板 7 平面外刚度进行增强。

通过上面对图 3 实施例的说明，可以看到图 3 实施例相比于现有的履带起重机车 架改善了应力分布，具有较好的刚度和抗弯能力，因此可以在满足强度、刚度和稳定性的设 计要求的基础上进一步的减轻车架整体所用材料的重量，进而降低制造成本和用户运输开 支成本。

图 6 和图 7 分别给出了本发明车架的另两个实施例的结构示意图。其中图 6 中的 车架实施例的第一内侧肋板1的截面为折线形状，而第二内侧肋板2的截面为圆弧形状。图 7 中的车架实施例的第一内侧肋板 1 和第二内侧肋板 2 的截面均为圆弧形状。

在两种内侧肋板的形状的选择上，圆弧形状的肋板受力合理，能够增强车架整体 的性能，但该种形式加工困难，且加工成本较高 ； 折线形状的肋板受力比较合理，对车架的 性能影响仅次于圆弧板，但该种截面样式加工简单，生产成本较少。因此从性能角度考虑， 图 7 实施例更优，而从经济角度考虑， 图 3 实施例更优。

本发明的车架不仅重量较轻，还能够满足车架强度、刚度和稳定性方面的设计要 求，因此适合应用于各类需要使用车架的工程机械设备，例如履带起重机或履带挖掘机等 具有车架的工程机械设备。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。