专利名称：用于建设机器的拼焊板梁及其制造方法
技术领域：
本发明涉及建设设备，尤其是起重机，以及使用拼焊板来形成在建设设备中使用的梁。在一个实施例中，使用拼焊板来制成用于移动提升起重机上的伸缩吊臂的吊臂段。
背景技术：
建设设备中的梁被设计为承载载荷。梁的重量相对于使用梁的建设设备中的其它设计和使用因素来说通常是很重要的考虑因素。例如，当设计起重机的其余部分时，伸缩吊臂的各段的重量是主要因素。伸缩吊臂的结构刚度主要用于抵抗压曲和弯曲载荷。通常以具有最小重量的吊臂段来最大化刚度，以便增加附接有吊臂的起重机的最大提升容量。如果能够降低吊臂段的重量，则通常能够增加起重机的提升容量，而无需增加车辆总重量(GVW)、载运车的强度和车轴容量。因此，进行了很多尝试来降低伸缩吊臂的各段的重量并同时维持吊臂能够搬运的载荷。很多这种努力涉及使用高强度的钢或其它材料来制造梁，使得梁具有高的强度-重量比。在建设设备中使用的大部分梁中，在梁的所有部分中，梁上的载荷并不均匀。例如，在伸缩吊臂中使用的梁通常以一角度操作，这在梁的各个段中产生高的弯曲力矩。因此，梁的顶部被拉伸，梁的底部被压缩。由于建设设备中的梁的不同部分受到载荷的不同方式，降低重量的努力还涉及到将梁形成为使得在载荷较高的区域较厚，在载荷较低的区域中使用较薄的材料，并且在距离梁的轴线较远距离的点处放置更多的材料，以便增加梁在受压时的抗压曲性。例如，在美国专利3620579和4016688中，起重机以内置箱状吊臂段制 成，这些吊臂段的角由比吊臂段之间的较薄的板材料更厚的钢制成，以便最大化强度和最小化重量。‘579专利中的吊臂段在其每个角上具有长的角部件，每个角部件具有大致直角设置的部分，每个部分沿着其外端部具有长的向内的直线形阶梯，形成长的直线形凹部。吊臂段还具有长的板，这些长的板的边缘大致平行于角部件延伸并且邻近角部件，其中，边缘定位在这些部分的凹部中，使得它们叠置在阶梯上。‘688专利描述了通过将角钢部件和板钢部件焊接在一起来形成矩形吊臂段而制造伸缩吊臂的各段的方法。吊臂的各个段配合在彼此中。当设计梁时必须考虑的另一个考虑因素是其成本。成本是用于制造梁的材料以及用于将材料形成为梁的步骤的函数。使用复合材料可以导致较高的强度-重量比，但可能具有较高的材料成本。具有通过将金属弯曲多次而制成的弯曲段的用于伸缩吊臂段的成形的梁会提供比简单的平板更高的强度，但产生弯曲成本，该弯曲成本是高的，因为吊臂段很长，因此需要以熟练的劳动力来操作特殊的计算机控制的设备，以便执行多弯曲操作。除了制造成本，还必须考虑操作成本。首先花费更多的钱来制造较轻的吊臂可能是更为成本有利的，因为，该起重机在其寿命中将具有较低的操作成本，这比较高的初始成本更重要。平衡制造成本和操作成本、重量和强度的考虑因素是困难的。并且，在一些容量范围中，初始较高的成本可能是合适的，而在其它容量范围中，较低成本的吊臂结构成本将是适当的，并且在起重机的寿命中是最有成本效益的。
因此，需要一种具有高强度、低重量和低成本的梁设计。并且，需要允许在设计中进行改变的灵活性的梁设计，以便增加将在需要较高强度的应用中使用的梁的强度，同时保持所制造的梁的成本较低。
发明内容
根据本发明，能够构造比很多现有技术的梁具有更高强度和更低重量以及更低成本的梁。并且，使用本发明的构思，梁的设计者有很大的灵活性相对快和简单地在给定设计中进行改变以获得相似设计的梁，但在需要的时候具有更大的强度和更低的成本。这些梁可以用在伸缩吊臂的伸缩段中，起重机上的支腿中，在底盘部分中以及其它应用中。已经发明了矩形梁，其在矩形的角处具有比壁的中间部分更厚的横截面。然而，不是将四个角件和四个侧部件焊接在一起，梁是由“拼焊板”(TWP)制成的模块化设计。在一个优选实施例中，组成矩形吊臂段的四个侧部壁的四个板中的每一个由三个钢件制成，一
个薄的中间段和两个较厚的外侧部件。它们被纵向地焊接在一起，以组成矩形箱结构的一个壁。然后，四个侧部被焊接在一起以形成箱。在第一方面中，本发明是一种用于建设设备中的梁，所述梁具有纵向轴线并且包括顶部板、底部板和两个侧部板，所述顶部板、底部板和两个侧部板连接在一起成为主体，带有两个顶部角和两个底部角；所述板中的至少一个由连接在一起的至少两个材料件形成，所述两个材料件在垂直于所述纵向轴线的方向上具有不同的每单位长度的强度；所述顶部板被焊接到所述两个侧部板以形成所述梁的两个顶部角；以及所述底部板被焊接到所述两个侧部板以形成所述梁的两个底部角。在第二方面中，本发明是一种具有纵向轴线、用于制造起重机的伸缩吊臂的吊臂段，包括顶部板、底部板和两个侧部板，所述顶部板、底部板和两个侧部板连接在一起成为主体，带有两个顶部角和两个底部角；至少所述底部板由焊接在一起的至少第一、第二和第三钢件制成，其中第一钢件位于第二和第三钢件之间，所述第一钢件比所述第二钢件和第三钢件更薄；以及所述底部板形成为包括所述第一钢件中的弯曲的区域，所述弯曲的区域沿着所述吊臂段的纵向轴线的方向延伸。在第三方面中，本发明是一种制造梁的方法，包括提供第一侧部板；提供第二侧部板；提供顶部板；提供底部板，使用高能量密度焊接工艺将至少三个钢件焊接在一起而制成所述底部板；以及使用高能量密度焊接工艺将所述第一侧部板焊接到所述顶部板和所述底部板，并且将所述第二侧部板焊接到所述顶部板和所述底部板，以便形成四板的梁。角焊缝优选是完全穿透焊缝。在第四方面中，本发明是一种制造梁的方法，包括a)将第一侧部板放置为邻近顶部板，使得所述顶部板的第一边缘表面对接抵靠所述第一侧部板的内表面，并且从沿着所述第一侧部板的所述内表面的平面的方向，从组合的第一侧部板和顶部板的外侧，利用完全穿透高能量密度焊接将所述第一侧部板和顶部板焊接在一起；b)将第二侧部板放置为邻近顶部板，使得所述顶部板的第二边缘表面对接抵靠所述第二侧部板的内表面，并且从沿着所述第二侧部板的所述内表面的平面的方向，从组合的第二侧部板和顶部板的外侧，利用完全穿透高能量密度焊接将所述第二侧部板和顶部板焊接在一起；c)将底部板放置为与所述第一和第二侧部板相邻，使得所述第一和第二侧部板中的每一个的边缘表面对接抵靠所述底部板的上表面；d)从沿着所述底部板的所述上表面的平面的方向，从组合的第一侧部板和底部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将所述第一侧部板焊接到所述底部板；以及e)从沿着所述底部板的所述上表面的平面的方向，从组合的第二侧部板和底部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将所述第二侧部板焊接到所述底部板。在另一个方面中，本发明是一种用于制造伸缩起重机吊臂的吊臂段的板部件的组合，包括顶部板；底部板，所述底部板包括焊接在一起的至少三个钢件，每个焊缝延伸所述底部板的长侧的长度；第一侧部板，所述第一侧部板包括焊接在一起的至少两个钢件，所述焊缝延伸所述第一侧部板的长侧的长度；以及第二侧部板，所述第二侧部板包括焊接在一起的至少两个钢件，在相邻的件之间具有对接焊缝，每个对接焊缝延伸所述第二侧部板的长侧的长度。在又一方面中，本发明是一种具有纵向轴线、用于制造起重机的伸缩吊臂的吊臂段，包括至少第一板部件和第二板部件，至少所述第二板部件包括焊接在一起的至少两个钢件，在相邻的件之间具有对接焊缝，所述两个钢件具有不同的垂直于所述轴线的每单位长度压缩强度；所述两个板部件沿着平行于吊臂段的纵向轴线延伸的接缝被焊接到一起以形成吊臂段。 以拼焊板制成的梁能够以相对低的成本来制造，然而仍然提供高强度和低重量。使用本发明的梁设计允许起重机设计者设计出对于某些应用来说经济的起重机吊臂。本发明的优选实施例的一个优点在于，通过改变TWP的外侧部分的厚度或在外侧部分上使用更高屈服强度的钢，可以使用标准的工艺来制造具有不同容量的吊臂段。然后，相同的基本设计和制造工艺可以容易地被修改以制造用于其它具有不同容量的起重机型号的不同的吊臂段。在维持压曲强度的同时允许重量降低的一个非常重要的特征在于，在中间段以成形的板来制造底部TWP，产生具有弯曲区域的吊臂段的底部侧壁。薄的底部板中的弯折增加该件的抗压曲性。吊臂段的底部在伸缩吊臂起重机中承载压缩载荷，而吊臂段的顶部承载拉伸载荷。并且，本发明的优选实施例提供了一定程度的灵活性，可以通过修改底部件中的弯曲区域来获得吊臂段中的不同刚度。然而，制造带有弯曲区域的TWP的一个部分比形成吊臂段的整个弯曲部分更为廉价。TWP可以使用混合焊接工艺来制造，诸如使用用于完全穿透的激光束与MIG焊接工艺结合。传统的吊臂段被焊接在一起，在角上有叠置的部件，并且在由叠置产生的空间中形成角焊缝。本发明的优选实施例使用混合激光-MIG焊接，能够在角上形成完全穿透焊缝，因此使用方形凹槽对接焊缝。参考附图，将更容易理解本发明的这些以及其它优点，以及本发明本身。
图I是具有使用本发明由梁制成的伸缩吊臂的移动提升起重机的透视图。图2是图I的起重机的伸缩吊臂处于收缩位置的侧向正视图。图3是图I的起重机的伸缩吊臂处于延伸位置的侧向正视图。图4是图2的吊臂的鼻部的放大透视图。图5是用作图2的吊臂的一段的一个梁的透视图。
图6是用于构造图5的梁的拼焊板的组合的透视图，其包装成捆用于运输。图7是图6的板被焊接以形成图5的梁之前的分解端部视图。图8是沿图5中线8-8截取的横截面视图。图9是图3的吊臂的放大局部侧视图。图10是沿图9中线10-10截取的横截面视图。图11是沿图9中线11-11截取的横截面视图。图12是用于形成伸缩吊臂的梁的第一替代性设计的横截面视图。图13是用于形成伸缩吊臂的梁的第二替代性设计的横截面视图。 图14是用于形成伸缩吊臂的梁的第三替代性设计的横截面视图。图15是用于形成伸缩吊臂的梁的第四替代性设计的横截面视图。图16是图5的梁的局部侧视图。图17是用于形成伸缩吊臂的梁的第五替代性设计的局部侧视图。图18是用于形成伸缩吊臂的梁的第六替代性设计的局部侧视图。图19是用于形成伸缩吊臂的梁的第七替代性设计的局部侧视图。图20是用作图2的吊臂的替代性设计的第一段的梁的透视图。图21是图20的梁的侧视图。图22是沿图21中线22-22截取的横截面视图。图23是沿图21中线23-23截取的横截面视图。图24是用作第二段的梁的透视图，该第二段与图20的梁一起形成图2的吊臂的替代性设计。图25是图24的梁的侧视图。图26是沿图25的线26_26截取的横截面视图。图27是沿图25中线27_27截取的横截面视图。图28是类似于图9的放大局部侧视图，但是是当图20和24的梁组装以形成替代性设计吊臂时段中的叠置的图。图29是图28的叠置段的局部内侧透视图。图30是用于图I的起重机上的支腿组件的透视图。图31是图30的一个梁和支腿组件的千斤顶的侧视图。图32是沿图31中线32-32截取的横截面视图。
具体实施例方式
现在将进一步描述本发明。在以下段落中，更详细地限定了本发明的各个方面。如此限定的各个方面可以与任何其它方面结合，除非明确相反地指出。具体而言，指出为优选或有利的任何特征可以与指出为优选或有利的任何其它特征结合。在说明书和权利要求中使用的以下术语具有如下限定的含义。术语“高能量密度焊接工艺”指的是包括激光束、电子束或等离子弧焊接中的至少一个的焊接工艺。术语“混合焊接工艺”指的是将高能量密度的焊接工艺与传统的气体金属弧焊接(GMAff)或气体钨弧焊接(GTAW)工艺结合的焊接工艺。GMAW可以是金属惰性气体(MIG)焊接或金属活性气体(MAG)焊接。在使用激光的典型的混合焊接工艺中，激光在前，GMAW或GTAW在后。在建设设备中的梁通常设计为用于特定的重力朝向。例如，以吊臂将以相对于水平成大于0°并小于90°的角度来被使用的构想来设计伸缩吊臂上的吊臂段。因此，吊臂段的一部分将总是处于顶部，一部分将总是处于底部，即使当吊臂以接近90°的角度被升起。因此，将懂得，本文中使用的术语“顶部”、“底部”和“侧部”是相对于梁一旦安装在一件建设设备中将如何被使用而言的。在梁的制造期间，“底部”可以有时定位在“顶部”之上，诸如当梁被焊接在一起时。短语“沿着…的长度延伸”应该理解为是方向而不是距离。例如，“沿着底部板的长侧的长度延伸的焊缝”意思是焊缝的方向是沿着底部板的长侧的方向。该短语不暗示该焊缝与底部板的长侧的整个长度一样长，尽管该焊缝可以那样长。并且，该短语不暗示该焊缝是直线，仅是指其大致沿所指出的方向延伸。尽管本发明将具有对很多种建设设备的可应用性，但其将结合移动提升起重机10 来描述，在图I中以运输构造显示。为了清楚，没有包括起重机10的若干元件，诸如吊臂顶部牵引盘、载荷升起绳索、操作员舱构件等。移动提升起重机10包括下部构件，也称为载运车12，其带有轮胎14形式的可移动地面接合部件。当然，其它类型的可移动地面接合部件(诸如履带)可以用于起重机10上。起重机10还包括在作为支腿组件38的一部分的支腿梁上的千斤顶16的形式的静止地面接合部件，以下将更详细地讨论。转台20安装在载运车12上，使得转台能够相对于地面接合部件14和16绕竖直轴线摆动。转台支撑枢转地安装在转台上的吊臂22。液压缸24用作吊臂提升机构(有时称为吊臂升起机构)，在起重机操作期间，其可以用于改变吊臂相对于水平轴线的角度。起重机10还包括配重单元34。配重可以是支撑部件上的多堆单独的配重部件的形式。在正常的起重机操作期间，载荷升起绳索(未示出)通常通过穿过吊臂22上的一组吊臂顶部牵引盘而在滑轮上行进，并且将支撑带钩滑车(未示出)。在另一端，载荷升起绳索缠绕在连接到转台的载荷升起滚筒26上。转台20包括在移动提升起重机上常有的其它元件，诸如操作员舱28。可以包括用于起重绳索的第二升起滚筒30。起重机10的其它细节对于理解本发明不重要，并且可以与传统伸缩吊臂起重机上的相同。通过以伸缩的方式将多个吊臂段连接在一起而构造吊臂22。如图2和图3最佳所示，吊臂22由四段制成基段42、配合在基段42内的第一伸缩段44、配合在第一伸缩段44内的第二伸缩段46、和配合在第二伸缩段46内的第三伸缩段48。当然，可以使用本发明以更少或更多数量的段(诸如两、三、五、六以及甚至七段伸缩吊臂)来制造吊臂。如图3所示，第三伸缩段48延伸出第二伸缩段46的顶端，并且设计为与吊臂顶部配合。将吊臂段彼此附接以及使吊臂段42、44、46和48相对于彼此伸缩的方式可以与现有的伸缩吊臂起重机中相同。起重机10与传统的伸缩吊臂起重机不同之处主要在于作为吊臂段42、44、46和48的中空梁的结构。如图5-8最佳所示，单独的吊臂段44由具有纵向轴线43和大致矩形横向横截面的梁制成，包括顶部板50、底部板60和两个侧部板70和80，它们连接在一起成为主体，带有两个顶部角57和58以及两个底部角76和86。板中的至少一个，并且优选是板中的至少三个，并且在梁44的情况下，所有的四个板由至少两个焊接在一起的材料件制成。这些板称为拼焊板(TWP)，因为焊接在一起以形成板的件可以在尺寸、材料等级、形成的形状等方面根据板所形成的梁的特定部分而“定制”，以及还根据将使用梁的应用来定制。在该实施例中，每个板中的单独的件之间的焊缝可以平行于梁的纵向轴线延伸，但不总是如此，如以下参照图20-29所讨论的。在TWP中，沿垂直于纵向轴线43的方向上，板的不同部分通常具有不同的每单位长度强度。在梁44中，每个板由多个钢件制成，并且具体而言由至少三个钢件制成，其中至少两个钢件具有彼此不同的厚度。在每个板上，三个钢件形成两个侧部和中间部分，用于每个板的侧部的钢比用于相同板的中间部分的钢更厚，如图7和图8所示，使得每三个一组的中间一件的厚度比外侧件的厚度更小。或者，每个板可以由至少三个钢件制成，其中，至少两个钢件具有彼此不同的屈服强度，其中，较高屈服强度的钢被用在板的侧部部分上。当然，侧部部分可以具有与中间部分不同的厚度，并且也可以由与中间部分所使用的钢的屈服强度不同的钢制成。因此，从以上描述可见，优选的吊臂段具有纵向轴线并至少具有第一板部件和第二板部件，至少第二板部件包括至少两个焊接在一起的钢件，其中，焊缝平行于吊臂段的纵 向轴线延伸。这两个钢件具有不同的垂直于轴线43的每单位长度的压缩强度。这两个板部件沿着平行于段的纵向轴线延伸的接缝被焊接到一起以形成吊臂段。在梁44的情况下，顶部板50由焊接在一起的第一、第二和第三钢件制成，其中第一钢件53位于第二和第三钢件52和54之间，每个焊缝平行于梁44的纵向轴线43延伸。类似地，底部板60由第一、第二和第三钢件63、62和64制成,其中，第一钢件63位于第二和第三钢件62,64之间。侧部板70和80分别由件73、72、74以及83,82和84制成。当板50、60、70和80被焊接在一起时，每个角包括焊接的、增强的角。在所描述的实施例中，角57由板50的侧部部分52和板70的侧部部分72制成。类似地，角58由板50的侧部部分54和板80的侧部部分82制成。底部角76由板60的侧部部分62和板70的侧部部分74制成；底部角86由板60的侧部部分64和板80的侧部部分84制成。板被焊接在一起，形成方形凹槽对接接缝，不需要制备或斜切任何边缘。板之间的焊缝是通过从板的单侧焊接而制成的完全穿透焊缝。在板50中，两个外侧钢件52和54具有彼此相同的厚度。板60中的外侧钢件也是如此。然而，在给定的板上的外侧件可以具有彼此不同的厚度。例如，板70和80的下外侧件74和84可以比上侧件72和82更厚。并且，在各个板之间，外侧件的厚度不需要相同。换句话说，侧部部分64不需要与侧部部分54或84相同厚度。优选地，当板中的所有件使用相同屈服强度的钢时，两个相邻的外侧件(诸如62和64)的厚度至少是中间件63的厚度的I. 5倍。更优选地，两个相邻的外侧件的厚度至少是中间件的厚度的两倍。板60具有三个钢件，中间件63具有垂直于纵向轴线43的方向上的每单位长度的第一压缩强度，两个相邻的外侧件62和64各具有比第一压缩强度大的垂直于纵向轴线方向上的每单位长度压缩强度。通过钢的厚度乘以钢的压缩屈服强度来确定每单位长度的压缩强度。例如，具有SOksi (每平方英寸80000磅)的压缩屈服强度、1/2英寸厚的钢件将具有每英寸40000磅的每单位长度的压缩强度。因此，可以使用以下方式使得两个外侧件62和64的每单位长度的压缩强度高于中间件63的每单位长度的压缩强度1)在外侧件62和64中使用比中间件63的厚度更厚的钢，其中，所有三个钢件具有相同的压缩屈服强度；或2)对于件62、64和63中的每一个的钢使用相同的厚度，但在两个外侧件62和64中使用比中间件63更高压缩屈服强度的钢。尽管可以使用其它屈服强度的钢，但底部板中的三个钢件优选都具有介于大约IOOksi和大约120ksi之间的压缩屈服强度。板60与其它板不同之处在于，其被形成为在第一钢件63中包括弯曲的区域，即沿着梁44的纵向轴线43的方向延伸的弯曲区域65。优选地，弯曲的区域65在平行于底部板60的长侧延伸的钢中包括多个弯折。如图7和图8最佳所示，第二和第三钢件62和64各提供与底部角76和86相邻的较平坦的区域。并且，第一钢件63本身包括弯曲的区域65外侧的部分67和68，部分67和68比较平坦并且具有与件62和64的外表面处于相同平面的外表面。尽管顶部板50大致平坦并且底部板60包括弯曲的区域65，但侧部板70和80大致平坦，但各包括多个凸起78和88。用来制造侧部板70和80的中间部分73和83的钢被冲压有多个凸起以增加侧部板的刚度。梁44上的凸起的冲压件78和88的形状是圆形，如图16所示。然而，凸起可以具有其它形状，诸如图17和图19分别所示的在梁542和742·上的平行倾斜的矩形578和778，以及如图18所示的在梁642上的彼此成交替角度的倾斜的矩形678。并且，不是所有的吊臂段都需要凸起。如图3所示，伸缩吊臂段46和48被制成为在侧部板上没有凸起。另外，在一些起重机实施例中，第三伸缩段48可以使用标准的4板吊臂设计。通过首先制造单独的板50、60、70和80以及然后将这些板焊接在一起而构造梁44。优选地，使用高能量密度焊接工艺将至少三个钢件焊接在一起而制成底部板。优选地，高能量密度焊接工艺还被用于将至少两个钢件(在该情况下是三个钢件)焊接在一起制成第一侧部板70，以及将至少两个(优选三个)其它钢件焊接在一起制成第二侧部板80。优选地，还使用高能量密度焊接工艺将至少三个其它钢件焊接在一起而制成顶部板50。在每个板中，第一和第二钢件之间的焊缝、以及第一和第三钢件之间的焊缝优选包括对接焊缝。钢件被焊接在一起，形成方形凹槽对接接缝，不需要制备或斜切任何边缘。钢件之间的焊缝优选是通过从板的单侧焊接而制成的完全穿透焊缝。在单独的板被制成之后，优选使用高能量密度焊接工艺将第一侧部板70焊接到顶部板50和底部板60，以及将第二侧部板80焊接到顶部板50和底部板60，以便形成四板的梁。优选的高能量密度焊接工艺使用激光和GMAW，GMAW优选是MIG焊接，但MAG焊接也可以用于激光焊接。板部件彼此相邻形成角的放置、以及用于形成角的焊接类型优选地如图8所示。第一侧部板70被放置为与顶部板50相邻，使得顶部板50的第一边缘表面对接抵靠第一侧部板70的侧部表面。然后，从沿着第一侧部板70的内表面的平面的方向，从组合的第一侧部板和顶部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将第一侧部板70和顶部板50焊接在一起。接着，第二侧部板80被放置为与顶部板50相邻，使得顶部板50的第二边缘表面对接抵靠第二侧部板80的侧部表面。然后，从沿着第二侧部板的内表面的平面的方向，从组合的第二侧部板和顶部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将第二侧部板80和顶部板50焊接在一起。最后，将底部板60放置为与第一和第二侧部板70和80相邻，使得第一和第二侧部板中的每一个的边缘表面对接抵靠底部板60的上表面。然后，从沿着底部板的上表面的平面的方向，从组合的第一侧部板和底部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将第一侧部板70焊接到底部板60 ;并且然后，从沿着底部板60的上表面的平面的方向，从组合的第二侧部板和底部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将第二侧部板80焊接到底部板60。顶部角和底部角接点因此分别竖直和水平地定位，当其用作起重机吊臂段时有利于梁上的载荷情况。如图8所示的带有面和根的焊缝接点策略性地定向，使得顶部焊缝能够更好地应对剪切和弯曲载荷，而底部焊缝能够更好地应对压缩载荷。尽管该定向是优选的，但焊缝还可以以不同方式定向以便于制造。与焊缝的面相比，焊缝的根通常对于工艺瑕疵比较敏感，因此优选的是，当梁受到弯曲力(其中，顶部板拉伸，而底部板压缩)时，将焊缝定向成使得顶部板的焊缝的根与焊缝的面相比具有较少的拉伸载荷。当梁44从基部42延伸时，单独的焊缝上的最高载荷将是梁叠置处的插槽区域中的载荷。如图8所示，角57和58中的每一个焊缝的根被定向成使焊缝的根位于比其它方式定向焊缝将具有更少拉伸载荷的位置。尽管以上描述第二侧部板80和底部板60之间的焊缝最后形成，但该焊缝可以在第一侧部板70和底部板60之间的焊缝之前形成。为了获得完全穿透焊缝，第一和第二侧部板70和80焊接到底部板60的焊缝处的厚度优选是大约IOmm或更小，并且底部板60焊接到第一和第二侧部板70和80的焊缝的厚度优选是大约12_或更小。尽管可以使用其它的尺寸，但梁44的一个示例性设计使用1) 顶部板50的中心板53的厚度4mm，每个侧部部分52和54的宽度76. 2mm、厚度IOmm ;2)底部板60的中心板63的厚度4mm,每个侧部部分62和64的宽度101. 6mm、厚度12. 7mm ;以及3)侧部板70和80在它们的中心部分73和83中的厚度是5mm。侧部部分72、74、84和84都是IOmm厚。侧部部分72和82的宽度是76. 2mm,而侧部部分74和84的宽度是101. 6mm。在该示例中的凸起的深度等于中心部分73和83的厚度。由于梁44具有大致矩形的横向横截面，第一侧部板70以90°的角度与顶部板50相邻放置，第二侧部板80也以90°的角度与顶部板50相邻放置，用于在以上工艺中焊接。类似地，底部板60以与每个侧部板成90°的角度与第一和第二侧部板70和80相邻放置，用于以上的焊接工艺。单独的板部件可以在一个制造设施处制造，然后以组合捆的方式被一起运输，以便在另一个制造设备处被制成梁。这种TWP捆显示在图6中，并且称为板组。图6中的板组包括用于制造伸缩起重机吊臂的吊臂段的板部件。该组合包括如上所述的顶部板50、底部板60、第一侧部板70和第二侧部板80。优选地，底部板60中的焊缝以及每个侧部板70和80中的焊缝各包括相邻的钢件之间的对接焊缝。优选地，到板被捆在一起作为一组时，第一和第二侧部板70和80已经包括用于吊臂段的凸起78和88，这些吊臂段在侧部板上包括凸起。当由板构造梁时，配件、连接件和端部增强件也被焊接到梁上，如同传统的伸缩吊臂段。然而，由于在板上使用了较厚的外侧部分52、54、62、64、72、74、82和84，因此不需要添加在矩形伸缩吊臂段中常用的复板。一旦构造了梁44，其可以被用于制造伸缩吊臂22。如上所述，伸缩吊臂22包括第一、第二和第三伸缩段以及基段，一段可滑动地配合在另一段内。尽管梁44被描述为用于吊臂22的第一伸缩段，但段42、44、46和48中的任意一个并且优选为所有段都可以以TWP来制造。如图9-11所示，梁42以如同梁44中所使用的TWP来构造，但具有更大的尺寸，使得梁44能够配合在梁42内。如同传统的吊臂段，第一吊臂段42包括连接到顶部板50的两个顶部前耐磨垫92、连接到底部板60的两个底部前耐磨垫94、以及连接到每个侧部板70和80的侧部前耐磨垫95，如图9-11最佳所示。当然，可以使用更多数量的单独的耐磨垫。优选地，基段42还包括附接到上板50的后上耐磨垫96，第一伸缩段44包括附接跨其底部板的底部的下后耐磨垫98。如图11所示，顶部耐磨垫96被放置为使得它们延伸通过梁44的宽度，使得它们还提供侧部耐磨垫。对组成基段42和第一伸缩梁44的板使用TWP的一个好处在于，顶部板和底部板50、60中的较厚的件52、54、62和64提供吊臂段之间的耐磨垫所接触的轨道。优选的是，耐磨垫92、94和95定位成使得公共的横向平面(在图9中由线99表示)在这些耐磨垫的纵向中心线处相交。还优选的是，当梁处于其完全延伸的设计位置时，与耐磨垫92、94和95相交的公共的横向平面均匀地间隔在梁44的侧部板70和80的每一个上的相邻的凸起78、88之间，如图9所示。已经发现，如上所述地放置凸起会改善侧部板上的抗压曲性。尽管该梁44具有四个TWP，但在其它实施例中，至少底部板和两个侧部板各由至少两个钢件制成，顶部板可以由单个钢件制成，如图12所示。梁142具有由至少三个钢件制成的底部板160，这三个钢件形成板上的两个侧部和一个中间部分，用在底部板的侧部的 钢比用在底部板的中间部分中的钢更厚。然而，顶部板150仅是单个钢件，并且两个侧部板170和180由两个钢件制成。除了是矩形之外，本发明的梁可以具有其它的横向横截面形状。例如，在其它实施例中，梁242可以具有大致梯形的横向横截面，如图13所示。图14显示了以TWP制成的梁342的另一替代性设计。板350、360、370和380中的每一个由三个钢件制成，如同板50、60、70和80。然而，梁342在角上使用不同的接点构造。不使用平齐的角，底部板360延伸出来超过侧部板370和380。并且，顶部板350焊接在侧部板370和380之间，侧部板370和380向上延伸超过顶部板。在该实施例中，由于在成本和源的可用性方面的制造灵活性，板可以利用传统的焊接方法被焊接在一起。可以用于制造伸缩吊臂的另一个替代性梁构造是使梁442带有变化曲率的横截面段，如图15所示。在该实施例中，梁由至少第一板部件和第二板部件制成。第一板部件450形成为弯曲形状并且为吊臂段提供顶部壳体。第二板部件包括至少两个、在该情况下为三个钢件460、470和480，在相邻件之间以对接焊缝焊接在一起，每个对接焊缝平行于吊臂段的纵向轴线延伸。三个钢件460、470和480形成为弯曲形状，提供吊臂段的底部壳体。三个钢件460、470和480包括具有第一厚度的中间件460、以及厚度都比第一厚度大的两个邻接的外侧件470和480。从而，至少两个钢件具有不同的垂直于梁的轴线的每单位长度的压缩强度。件470和480分别在焊缝475和485以完全穿透对接焊缝焊接到板部件450。从而，这两个板部件沿着平行于段的纵向轴线延伸的接缝被焊接到一起以形成吊臂段。三个钢件460、470和480可以以平坦的板焊接在一起，然后该平坦的板被弯曲以形成图15所示的形状，或者三个单独的钢件460、470和480可以首先被弯曲，然后焊接在一起。另一个替代性吊臂由梁212和262制成，如图20-29所示。与梁44相比，梁212和262的主要不同在于，在至少一些板上，组成单独的板的钢件之间的焊缝不平行于梁的纵向轴线。而是，焊缝相对于纵向轴线成一个小的角度，使得较厚的钢件在梁的基部较宽，并且在梁的头部变窄。当然，在较厚的钢件之间的较薄的钢件从梁的基部到顶部变宽。图20-23示出了可以用作吊臂的第一伸缩段的梁212。类似于梁44，梁212具有纵向轴线213和大致矩形的横向横截面。梁212具有顶部板220、两个侧部板230和240以及底部板250，它们连接在一起成为主体，带有两个顶部角223和224以及两个底部角253和254。所有四个板都由焊接在一起的三个钢件制成。这些板也称为拼焊板(TWP)，因为焊接在一起以形成板的件可以在尺寸、材料等级、形成的形状等方面根据板所形成的梁的特定部分而“定制”。在梁212中，侧部板230由焊接在一起的第一、第二和第三钢件制成，其中第一钢件235位于第二和第三钢件236和237之间。然而，相邻的件之间的焊缝以从平行于梁的纵向轴线213的一条线偏离的角度延伸。依赖于板230的长度和宽度，该角度将在O. 1°和2°之间，优选在O. 3°和O. 5°之间。对于用作伸缩吊臂的梁中的侧部板的30英尺长、20英寸宽的板来说，该角度优选大约O. 33°。在图20中，线215沿着钢件235和237之间的焊缝的方向。平行于纵向轴线213的另一条线214被画出，以便帮助显示该角度。因此，角度216是焊缝与一条线之间的角度，这一条线与焊缝相交并且平行于梁212的纵向轴线213。底部板250由第一、第二和第三钢件255、256和257制成，其中，第一钢件255位 于第二和第三钢件256、257之间。侧部板240由件245、246和247制成。在这些板的每一个中，板的侧部上的较厚的钢件在梁的基部较宽，如图23最佳所示，比梁的顶部端宽，如图22所示。件236、237、246、247、256和257中的每个在图23中都比图22中更宽。在该实施例中，顶部板220由钢件225、226和227制成，这些钢件焊接在一起，焊缝平行于梁212的纵向轴线延伸，因此件225、226和227沿梁的长度都不改变宽度。优选地，顶部板220以这种方式制成，因为较宽的侧部件226和227需要在它们的整个长度上是宽的，以便接合耐磨垫。当梁212中的三个板在其板中具有最优的锥形的侧部件(有时也称为锥形轨道)时，在矩形平行轨道上实现了重量的节省。在板220、230、240和250中，两个外侧的钢件具有彼此相同的厚度，并且在垂直于纵向轴线213的方向上的每单位长度的压缩强度大于中间件的压缩强度。然而，如同梁44，在给定的板上的外侧件可以具有彼此不同的厚度。类似于板60，板250与其它板不同之处在于，其被形成为在第一钢件255中包括弯曲的区域，即沿着梁212的纵向轴线213的方向延伸的弯曲区域。优选地，弯曲的区域在平行于底部板250的长侧延伸的钢中包括多个弯折。类似于它们在梁44中的对应部分，侧部板230和240大致是平坦的，但每个都包括多个凸起238和248。凸起的冲压件238和248的形状是圆形，但可以是其它形状。并且，不是所有的吊臂段都需要凸起。通过首先制造单独的板220、230、240和250以及然后将这些板焊接在一起而构造梁212。可以使用高能量密度焊接工艺，并且可以被控制为使得沿着不平行于梁的纵向轴线的路径行进，以便在将三个钢件焊接在一起时在单独的板的件之间产生有角度的焊缝。在每个板中，第一和第二钢件之间的焊缝、以及第一和第三钢件之间的焊缝优选包括对接焊缝。钢件被焊接在一起，形成方形凹槽对接接缝，不需要制备或斜切任何边缘。钢件之间的焊缝优选是通过从板的单侧焊接而制成的完全穿透焊缝。在单独的板被制成之后，优选使用高能量密度焊接工艺将第一侧部板230焊接到顶部板220和底部板250，以及将第二侧部板240焊接到顶部板220和底部板250，以便形成四板的梁。当板220、230、240和250被焊接在一起时，每个角包括焊接的、增强的角，如同梁44。板被焊接在一起，形成方形凹槽对接接缝，不需要制备或斜切任何边缘。板之间的焊缝是通过从板的单侧焊接而制成的完全穿透焊缝。在板被焊接在一起之后，侧面切割垫圈298在梁212的头部被焊接到板上。并且，添加板299，以便在梁212的脚部形成垫圈。如图24-27所示，梁262类似于梁212，除了侧部板形成为不带有凸起。组成侧部板270的三个钢件275、276和277被焊接在一起，带有相对于梁262的纵向轴线263成一个小的角度的焊缝。三个钢件275、276和277成锥形，使得较厚的外侧件276和277在梁的基部较宽并且在梁的顶部较窄，而中间件275在梁的基部较窄，而在梁262的顶部较宽。类似地，组成侧部板280的三个钢件285、286和287与组成底部板290的三个钢件295、296和297以相同的方式成锥形。通过将图27中的横截面视图(接近梁262的基部)与图26中的横截面视图(接近梁的顶部)进行比较，可以最佳地看到这一点。如同梁212，组成梁262的顶部板260的钢件265、266和267之间的焊缝平行于梁262的纵向轴线。当梁被组装时梁212和262的叠置形成如图28和29所示的伸缩吊臂。耐磨 垫布置在梁212和262上，如同图9所示的它们在梁42和44上。图29还显示了增强部件299，当梁212和262被用于形成伸缩吊臂时，该增强部件299被添加到拼焊板上以形成梁的真正的端部。这些增强部件299是传统的，并且非常类似于用在由单部件板制成的梁上的增强部件。在组成板的钢件之间不是直线焊缝，相反，焊缝线可以跟随浅的弯曲图案或长的阶梯图案，或不同斜率的焊缝线的组合。本发明的优选实施例的梁尤其适用于制造安装在卡车上的起重机、全地形起重机以及粗糙地形起重机的梁。矩形的梁尤其适用于容量在大约30和70美吨(U. S. tons)之间的起重机。对于在该范围以上的起重机，由如同图15所示的段形成的吊臂可以提供在起重机的寿命内的成本优势，尽管由于需要弯曲而使得形成该吊臂比较昂贵。并且，以具有多个弯曲区域的吊臂段来使用本发明的各方面能够导致模块化设计的灵活性。除了具有当用作伸缩吊臂的伸缩段时的优点之外，本发明的优选实施例的梁具有当用作建设设备上的其它构件的优点，诸如车辆底盘中的梁，车辆是诸如用于移动起重机的载运车20。本发明的优选实施例的梁还可以有利地用作支腿组件(诸如支腿组件38)的侧部延伸梁。图30-32更详细地显示了该用途。如图30所示，支腿组件38包括制成两个支腿梁842和844的中间框架39。梁842和844安装在中间框架39中，使得它们可以从运输构造(图I所示)延伸到延伸位置(图30所示)。梁842和844安装在中间框架39中的方式以及它们延伸的方式可以与当前传统的支腿组件相同。梁842和844中的每一个装备有传统的千斤顶缸16。用于驱动千斤顶缸16和使液压流体返回的液压管线可以见于图31，以及图32的横截面。梁842和844使用TWP来构造，如图32最佳所示。梁842和844将具有相似的构造，因此仅详细讨论梁842。如同梁44，梁842具有大致矩形的横向横截面，并且以四个板850,860,870和880制成，每个板由三个钢件制成。顶部板850具有焊接在厚钢件852和854之间的薄钢件853，底部板860具有焊接在厚钢件862和864之间的薄钢件863。侧部板870和880具有分别焊接在厚钢件872,874以及882和884之间的薄钢件873和883。不像梁44，在梁842中，顶部板包括中间弯曲区域855，底部板860相对平坦。钢件853中的弯曲的区域855沿着梁842的纵向轴线的方向延伸。优选地，弯曲的区域855在平行于顶部板850的长侧延伸的钢中包括多个弯折。弯曲的区域包括在顶部板850中的原因在于，当梁842和844延伸并且起重机10以及由起重机所提起的任何载荷的重量由千斤顶16来支承时，梁842中的载荷使顶部板850压缩并且使底部板860拉伸。与平坦的板相比，在压缩下，弯曲区域855提供更大的抗压曲性。本发明的优选实施例提供若干益处。在矩形吊臂的增强的角处的较厚的材料以及其它位置的较薄的材料通过在不有效使用材料的位置省去不必要的材料而获得吊臂的最优重量。例如，以上所述的图5的示例性设计所产生的吊臂在强度方面非常类似于在Manitowoc型号NBT50起重机上使用的吊臂,但重量轻20%。结果是，由于较轻的吊臂，在稳定性(倾倒)区域具有增加的载荷分布容量。本发明的优选吊臂段与等同容量的其它矩形形状的吊臂段相比具有降低的成本，并且比MEGAF0RM类型的吊臂的制造成本低。 TffP设计结合了部件并且不需要在制造期间需要添加的增强件和加固件。吊臂段可以被设计成使用IOOkSi的材料，其将降低对于不那么容易获得并且可能需要进口的较高等级材料的依赖。TWP概念允许厚度、材料等级以及所形成的形状根据载荷分布容量所需而改变。本发明的概念以及单独版的模块化设计使得能够根据起重机容量来扩大或缩小工程设计。可以扩大或缩小设计以用于达到某种极限的较低和较高容量的起重机。这归结于独立地控制增强的角、底部/顶部/侧部的厚度和材料等级以便满足载荷分布容量要求的能力。根据本发明的优选实施例，前端技术发展使得能够在实施其它的起重机设计步骤之iu进行关键概念和架构的决策。吊臂段可以被构造为用于伸缩吊臂应用的任何形状，以获得性能-成本益处，并且不限于图8和图12-15所示的形状。由于其在区域65中使用成形的形状来抵抗压曲载荷，因此可以根据压曲载荷来改变形状而不需要增加重量。整体设计还是灵活的，允许用于TWP中的单独件的材料等级、厚度以及成形的形状的改变。TWP的侧部上的厚的部分形成增强的角来适应于耐磨垫。该构造允许使用传统的耐磨垫来传递载荷。板的较厚段从相邻的吊臂段承担所有集中的垫载荷。耐磨垫和凸起位置的优选布置允许均匀的载荷传递。TffP设计概念允许制造的灵活性。根据当时的制造容量和能力，板可以被制造成一组并运输，或者可以在供应商处构造整个吊臂段。这导致供应链的杠杆作用，吊臂成本降低，这将降低产品的成本。在改变单独的板的材料等级、厚度和制造工艺(弯曲、滚压成形、激光焊接)方面具有设计的灵活性。每个板可以与吊臂段中的其它板不同的方式来设计和制造。另一个灵活性在于，工艺允许使用诸如激光混合焊接或任何传统的自动MIG焊接的制造工艺。以激光混合焊接的TWP提供高的焊接速度和低的热量输入，这降低了变形和侧部板的起伏。焊缝较窄并且具有深的穿透性，改善了焊缝的质量。由于使用完全穿透单侧激光混合焊接来形成焊缝，降低了变形和受热影响区(HAZ)的面积。这将帮助维持吊臂结构尺寸稳定性，并且帮助钢保持所需要的机械特性。使用本发明的优选实施例允许吊臂设计者扩展传统的平板矩形形状的结构限制，降低重量以增加提升容量。如果需要加固件，该加固件可以被结合到TWP中，而不是在制造了矩形箱形状之后添加加固件。这消除了在顶部板和侧部板处对复板的需要，从而又消除了类似火焰切割、焊接等的二次操作，并且消除了由于在复板焊接过程中的高热量输入造成的结构变形。弯曲的区域65可以滚压成形。与平坦的板相比，滚压成形的底部板增加了底部板60的抗压曲性。应该懂得，对所描述的当前优选实施例的各种改变和修改对于本领域技术人员将显而易见。本发明可以应用于伸缩吊臂起重机之外的其它类型的建设设备，并且可用在起重机的单级吊臂上以及空中工作平台中。在给定的梁中不是所有或甚至大部分板需要由拼焊板形成。在伸缩吊臂起重机中，不是所有的伸缩段需要以拼焊板形成。尽管公开了由钢制成的拼焊板，但拼焊板可以由复合材料形成。这种板将优选具有两个外侧的钢件(诸如件52和54)和建立在钢件之间的复合材料(形成钢件53的等价物)，复合材料和钢之间的接 缝是梁的长度。然后，外侧的钢件仍然能够以高密度焊接工艺焊接到其它板上，以形成增强的角。可以进行这种改变和修改而不偏离本发明的精神和范围，并且不损失其预期的优点。因此，这种改变和修改应该被权利要求所覆盖。
权利要求
1.一种用于建设设备中的梁，所述梁具有纵向轴线并且包括 a)顶部板、底部板和两个侧部板,所述顶部板、底部板和两个侧部板连接在一起成为主体，带有两个顶部角和两个底部角； b)所述板中的至少一个由连接在一起的至少两个材料件形成，所述两个材料件在垂直于所述纵向轴线的方向上具有不同的每单位长度的压缩强度； c)所述顶部板被焊接到所述两个侧部板以形成所述梁的两个顶部角；以及 d)所述底部板被焊接到所述两个侧部板以形成所述梁的两个底部角。
2.如权利要求I所述的梁，其中，所述至少两个材料件被连接在一起，使得所述接缝平行于所述梁的纵向轴线延伸。
3.如权利要求I或2所述的梁，其中，所述至少两个材料件被连接在一起，使得所述接缝相对于一条线以0.1°和2°之间的角度延伸，所述一条线与所述焊缝相交并且平行于所述梁的纵向轴线。
4.如权利要求I或2所述的梁，其中，所述至少两个材料件各自包括钢，并且所述接缝是焊接的接缝。
5.如权利要求I或2所述的梁，所述梁用作伸缩吊臂的伸缩段。
6.如权利要求I或2所述的梁，其中，每个板由至少三个钢件制成，在每个板上形成两个侧部和一个中间部分，用在每个板的侧部的钢比用在相同板的中间部分中的钢更厚，使得当所述板被焊接到一起时，每个角包括焊接的、增强的角。
7.如权利要求I或2所述的梁，其中，每个板由至少三个钢件制成，其中至少两个钢件具有彼此不同的压缩强度。
8.如权利要求I或2所述的梁，其中，每个板由至少三个钢件制成，其中至少两个钢件具有彼此不同的厚度。
9.如权利要求I或2所述的梁，其中，所述梁具有大致矩形的横向横截面。
10.如权利要求I或2所述的梁，其中，所述梁具有大致梯形的横向横截面。
11.如权利要求I或2所述的梁，其中，至少所述底部板和所述两个侧部板各自由至少两个钢件制成，所述至少两个钢件在垂直于所述纵向轴线的方向上具有不同的每单位长度的压缩强度。
12.如权利要求11所述的梁,其中，至少所述底部板和所述两个侧部板各自由至少三个钢件制成，在每个板上形成两个侧部和一个中间部分，用在所述底部板和所述至少两个侧部板的每一个的侧部上的钢比用在相同板的中间部分中的钢更厚，使得当所述板被焊接到一起时，每个角形成焊接的、增强的角。
13.如权利要求11或12所述的梁，其中，所述底部板由至少三个钢件制成，其中至少两个钢件具有彼此不同的压缩强度。
14.如权利要求11或12所述的梁，其中，所述底部板由至少三个钢件制成，其中至少两个钢件具有彼此不同的厚度。
15.如权利要求4所述的梁，其中，相邻的钢件之间的焊缝包括对接焊缝。
16.如权利要求1、2或12所述的梁，其中，所述建设设备是起重机。
17.如权利要求1、2或12所述的梁，其中，所述底部板包括三个钢件，中间件具有垂直于所述纵向轴线的方向上的每单位长度的第一压缩强度，并且两个相邻的外侧件各具有比所述第一压缩强度大的垂直于所述纵向轴线方向上的每单位长度压缩强度。
18.如权利要求17所述的梁，其中，所述两个相邻的外侧件都比所述中间件更厚。
19.如权利要求17所述的梁，其中，所述两个相邻的外侧件具有相同的厚度。
20.如权利要求18所述的梁，其中，所述两个相邻的外侧件的厚度至少是所述中间件的厚度的I. 5倍。
21.如权利要求18所述的梁，其中，所述两个相邻的外侧件的厚度至少是所述中间件的厚度的两倍。
22.如权利要求I至2、12以及18至21中任一项所述的梁，其中，所述顶部板、底部板和侧部板中的每一个由三个钢件制成，所述一组三个钢件中的中间件的厚度小于所述外侧件的厚度。
23.如权利要求I至2、12以及18至21中任一项所述的梁，其中，所述侧部板都被冲压有多个凸起以增加侧部板的刚度。
24.如权利要求23所述的梁，其中，所述凸起的冲压件的形状选自圆形、倾斜的平行矩形、和彼此成角度交替的倾斜的矩形组成的组。
25.一种具有纵向轴线、用于制造起重机的伸缩吊臂的吊臂段，包括 a)顶部板、底部板和两个侧部板,所述顶部板、底部板和两个侧部板连接在一起成为主体，带有两个顶部角和两个底部角； b)至少所述底部板由焊接在一起的至少第一、第二和第三钢件制成，其中第一钢件位于第二和第三钢件之间，所述第一钢件比所述第二钢件和第三钢件更薄；以及 c)所述底部板形成为包括所述第一钢件中的弯曲的区域，所述弯曲的区域沿着所述吊臂段的纵向轴线的方向延伸。
26.如权利要求25所述的吊臂段，其中，至少第一、第二和第三钢件被连接在一起，使得所述接缝平行于所述吊臂段的纵向轴线延伸。
27.如权利要求25或26所述的吊臂段，其中，所述至少第一、第二和第三钢件被连接在一起，使得所述接缝相对于一条线以0.1°和2°之间的角度延伸，所述一条线与所述焊缝相交并且平行于所述吊臂段的纵向轴线。
28.如权利要求25或26所述的吊臂段，其中，所述第二和第三钢件各自提供与所述底部角相邻的相对平坦的区域。
29.如权利要求25或26所述的吊臂段，其中，所述主体具有大致矩形的横向横截面。
30.如权利要求25或26所述的吊臂段，其中，所述主体具有大致梯形的横向横截面。
31.如权利要求25或26所述的吊臂段，其中，所述第一和第二钢件之间的焊缝以及所述第一和第三钢件之间的焊缝都包括对接焊缝。
32.如权利要求25或26所述的吊臂段，其中，所述顶部板是大致平坦的。
33.如权利要求25或26所述的吊臂段，其中，所述侧部板是大致平坦的，但每个所述侧部板包括多个凸起。
34.一种制造梁的方法，包括 a)提供第一侧部板； b)提供第二侧部板； c)提供顶部板；d)提供底部板，使用高能量密度焊接工艺将至少三个钢件焊接在一起而制成所述底部板；以及 e)使用高能量密度焊接工艺将所述第一侧部板焊接到所述顶部板和所述底部板，并且将所述第二侧部板焊接到所述顶部板和所述底部板，以便形成四板的梁。
35.如权利要求34所述的方法，其中，所述底部板由连接在一起的至少第一、第二和第三钢件制成，其中，接缝平行于所述吊臂段的纵向轴线延伸。
36.如权利要求34或35所述的方法，其中，所述底部板由连接在一起的至少第一、第二和第三钢件制成，其中，接缝相对于一条线以O. 1°和2°之间的角度延伸，所述一条线与所述焊缝相交并且平行于所述吊臂段的纵向轴线。
37.如权利要求34或35所述的方法，其中，使用高能量密度焊接工艺将至少两个钢件焊接在一起以制造所述第一侧部板，并使用高能量密度焊接工艺将至少两个另外的钢件焊接在一起以制造所述第二侧部板。
38.如权利要求34或35所述的方法，其中，使用高能量密度焊接工艺将至少三个钢件焊接在一起以制造所述第一侧部板，并使用高能量密度焊接工艺将至少三个另外的钢件焊接在一起以制造所述第二侧部板，并使用高能量密度焊接工艺将至少三个另外的钢件焊接在一起以制造所述顶部板。
39.如权利要求34或35所述的方法，其中，制造具有大致矩形的横向横截面的梁。
40.如权利要求34或35所述的方法，其中，所述梁包括伸缩吊臂的伸缩段。
41.如权利要求34或35所述的方法，其中，所述高能量密度焊接工艺使用激光焊接和GMAW焊接。
42.如权利要求41所述的方法，其中，所述GMAW焊接选自MIG焊接和MAG焊接组成的组。
43.如权利要求34、35或42所述的方法，其中，所述底部板中的中间钢件的厚度小于所述底部板中的其它两个钢件的厚度。
44.如权利要求34、35或42所述的方法，其中，所述顶部板、底部板和第一及第二侧部板中的每一个的中间钢件的厚度都小于相同板中的其它两个钢件的厚度。
45.如权利要求44所述的方法，其中，所述顶部板和底部板中的较厚的件提供耐磨垫在吊臂段之间接触的轨道。
46.如权利要求45所述的方法，其中，所述底部板中的两个较厚的件的宽度比所述顶部板中的两个较厚的件的宽度大。
47.如权利要求34至35、42以及45至46中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，所述至少三个钢件使用对接焊缝焊接在一起。
48.一种制造梁的方法，包括 a)将第一侧部板放置为邻近顶部板，使得所述顶部板的第一边缘表面对接抵靠所述第一侧部板的内表面，并且从沿着所述第一侧部板的所述内表面的平面的方向，从组合的第一侧部板和顶部板的外侧，利用完全穿透高能量密度焊接将所述第一侧部板和顶部板焊接在一起； b)将第二侧部板放置为邻近顶部板，使得所述顶部板的第二边缘表面对接抵靠所述第二侧部板的内表面，并且从沿着所述第二侧部板的所述内表面的平面的方向，从组合的第二侧部板和顶部板的外侧，利用完全穿透高能量密度焊接将所述第二侧部板和顶部板焊接在一起； C) 将底部板放置为与所述第一和第二侧部板相邻，使得所述第一和第二侧部板中的每一个的边缘表面对接抵靠所述底部板的上表面； d)从沿着所述底部板的所述上表面的平面的方向，从组合的第一侧部板和底部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将所述第一侧部板焊接到所述底部板；以及 e)从沿着所述底部板的所述上表面的平面的方向，从组合的第二侧部板和底部板的外侧，以完全穿透高能量密度焊接将所述第二侧部板焊接到所述底部板。
49.如权利要求48所述的方法，其中，梁包括用于伸缩吊臂起重机的吊臂段。
50.如权利要求48或49所述的方法，其中，所述梁具有大致矩形的横向横截面，并且在步骤a)中，所述第一侧部板与所述顶部板以彼此成90°的角度相邻放置用于焊接，在步骤b)中，所述第二侧部板与所述顶部板以彼此成90°的角度相邻放置用于焊接，并且在步骤c)中，所述底部板与所述第一侧部板和第二侧部板分别成90°的角度相邻放置。
51.如权利要求48或49所述的方法，其中，在所述第一侧部板和所述底部板之间的焊缝之前形成所述第二侧部板和所述底部板之间的焊缝。
52.如权利要求48或49所述的方法，其中，所述高能量密度焊接工艺使用激光焊接和MIG焊接。
53.如权利要求48或49所述的方法，其中，所述第一和第二侧部板至所述底部板的焊缝处的厚度是大约10mm，所述底部板至所述第一和第二侧部板的焊缝处的厚度是大约12mm。
54.一种用于制造伸缩起重机吊臂的吊臂段的板部件的组合，包括 a)顶部板； b)底部板，所述底部板包括焊接在一起的至少三个钢件，每个焊缝延伸所述底部板的长侧的长度； c)第一侧部板，所述第一侧部板包括焊接在一起的至少两个钢件，所述焊缝延伸所述第一侧部板的长侧的长度；以及 d)第二侧部板，所述第二侧部板包括焊接在一起的至少两个钢件，在相邻的件之间具有对接焊缝，每个对接焊缝延伸所述第二侧部板的长侧的长度。
55.如权利要求54所述的组合，其中，所述顶部板中的三个钢件之间的焊缝平行于所述底部板的长侧延伸。
56.如权利要求54或55所述的组合,其中，所述侧部板各自由连接在一起的至少第一、第二和第三钢件制成，其中，接缝相对于一条线以0.1°和2°之间的角度延伸，所述一条线与所述焊缝相交并且平行于所述吊臂段的纵向轴线。
57.如权利要求54或55所述的组合，其中，所述第一和第二侧部板各自包括焊接在一起的至少三个钢件。
58.如权利要求57所述的组合，其中，所述顶部板也包括焊接在一起的至少三个钢件。
59.如权利要求54、55或58所述的组合，其中，所述底部板中的焊缝以及每个所述侧部板中的焊缝各自包括相邻的件之间的对接焊缝。
60.如权利要求54、55或58所述的组合，其中，所述底部板具有三个钢件，其中，中间的钢件的厚度小于相邻的两个件的厚度。
61.如权利要求60所述的组合，其中，所述底部板的中间件在平行于所述底部板的长侧延伸的钢中包括多个弯折。
62.如权利要求54、55、58或61所述的组合，其中，所述第一和第二侧部板包括多个凸起。
63.一种具有纵向轴线、用于制造起重机的伸缩吊臂的吊臂段，包括 a)至少第一板部件和第二板部件， b)至少所述第二板部件包括焊接在一起的至少两个钢件，在相邻的件之间具有对接焊缝，所述两个钢件具有不同的垂直于所述轴线的每单位长度压缩强度； c)所述两个板部件沿着平行于吊臂段的纵向轴线延伸的接缝被焊接到一起以形成吊臂段。
64.如权利要求63所述的吊臂段，其中，所述第二板中的所述至少两个钢件被焊接在一起，使得接缝平行于所述吊臂段的纵向轴线延伸。
65.如权利要求63或64所述的吊臂段，其中，所述第二板中的所述至少两个钢件被焊接在一起，使得接缝相对于一条线以O. 1°和2°之间的角度延伸，所述一条线与所述焊缝相交并且平行于所述吊臂段的纵向轴线。
66.如权利要求63或64所述的吊臂段，其中，所述两个板被焊接在一起，形成方形凹槽对接接缝，不需要制备或斜切任何边缘，并且板之间的焊缝是通过从板的单侧焊接形成的完全穿透焊缝。
67.如权利要求63或64所述的吊臂段，其中，所述吊臂段具有大致矩形的横向横截面。
68.如权利要求63或64所述的吊臂段，其中，所述第二板部件包括由三个钢件制成的底部板，通过在所述板的中间使用具有第一厚度的钢，在所述底部板的相邻的侧部使用具有比所述第一厚度大的第二厚度的钢，从而提供不同的压缩强度。
69.如权利要求68所述的吊臂段，其中，所述底部板的三个钢件全部具有介于大约IOOksi和大约120ksi之间的压缩屈服强度。
70.如权利要求63、64或69所述的吊臂段，其中，所述吊臂段具有变化曲率的横截面片段。
71.如权利要求70所述的吊臂段，其中，所述第一板部件形成为弯曲的形状并且提供用于所述吊臂段的顶部壳体；所述第二板部件包括焊接在一起的至少三个钢件，相邻件之前为对接焊缝，所述三个钢件形成为弯曲的形状，提供所述吊臂段的底部壳体；并且其中，所述三个钢件包括具有第一厚度的中间件，以及各具有比所述第一厚度大的厚度的两个相邻的外侧件。
72.如权利要求63、64、69或71所述的吊臂段，其中，每个对接焊缝平行于所述吊臂段的纵向轴线延伸。
73.如权利要求63、64、69或71所述的吊臂段，其中，每个对接焊缝相对于一条线成0.1°和2°之间的角度延伸，所述一条线与所述焊缝相交并且平行于所述吊臂段的纵向轴线。
74.如权利要求63、64、69或71所述的吊臂段，其中，所述吊臂段具有大致梯形的横向横截面。
75.一种用于起重机的伸缩吊臂，以权利要求I至2、12以及18至21中任一项所述的梁、或权利要求25至26、63至64、69和71中任一项所述的吊臂段、或由权利要求34至35、42,45至46、48、49中任一项所述的方法所制造的梁制造。
76.一种用于起重机的支腿，以权利要求I至2、12以及18至21中任一项所述的梁、或由权利要求34至35、42、45至46、48、49中任一项所述的方法所制造的梁制造。
77.—种起重机底盘，以权利要求I至2、12以及18至21中任一项所述的梁、或由权利要求34至35、42、45至46、48、49中任一项所述的方法所制造的梁制造。
78.一种带有伸缩吊臂的起重机，以权利要求I至24中任一项所述的梁、或权利要求25至33、63至74中任一项所述的吊臂段、或由权利要求34至35、42、45至46、48、49中任一项所述的方法所制造的梁制造。
79.如权利要求78所述的起重机，其中，所述起重机包括安装有载运车的起重机。
80.如权利要求78所述的起重机，其中，所述起重机选自安装有卡车的起重机、全地形起重机和粗糙地形起重机组成的组。
81.如权利要求78所述的起重机，其中，所述起重机具有大约34和70美吨之间的容量。
82.—种具有伸缩吊臂的起重机，其中，所述伸缩吊臂包括至少第一和第二吊臂段，所述第二段可滑动地配合在所述第一段内，其中，所述两个吊臂段都由权利要求I至2、12和18至21中任一项所述的梁、或权利要求25至26、63至64、69、71中任一项所述的吊臂段、或由权利要求34至35、42、45至46、48、49中任一项所述的方法制造的梁所制造；并且其中，所述第一吊臂段包括连接到所述顶部板的至少两个顶部耐磨垫、连接到所述底部板的至少两个底部耐磨垫、和连接到各侧部板的至少一个侧部耐磨垫，并且其中，所有所述耐磨垫被定位为使得公共的横向平面在所述耐磨垫的纵向中心线处相交。
83.如权利要求82所述的具有伸缩吊臂的起重机，其中，所述第二吊臂段的侧部板包括多个凸起，并且其中，当所述第二段延伸到等于所述吊臂所设计的最大延伸位置的位置时，所述公共的横向平面在所述第二吊臂段上的每个侧部板的凸起之间是等间距的。
全文摘要
本发明涉及一种用于建设设备的梁，它是一种由拼焊板制成的模块化设计。其包括顶部板、底部板和两个侧部板，所述顶部板、底部板和两个侧部板连接在一起成为主体，带有两个顶部角和两个底部角。板中的至少一个由焊接在一起的至少两个材料件(诸如钢)制成，其中，焊缝延伸梁的长度。钢件之间的焊缝可以平行于梁的纵向轴线，或者这些件可以是锥形的，因此，焊缝将与平行于梁的纵向轴线的线偏离一个角度。两个材料件具有不同的垂直于梁的纵向轴线的方向上的每单位长度压缩强度。
文档编号B23K33/00GK102887443SQ20121025503
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年7月21日
发明者A.穆努斯瓦米, D.C.小海德, U.S.梅卡, A.K.邦德 申请人:马尼托瓦克起重机有限责任公司