一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸和爬升方法及伸缩臂与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，具体是一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸和爬升方法及伸缩臂。


背景技术：

2.目前，随着大型风电市场及经济的快速发展，国家大功率风电项目越来越多，风机高度＞165米，功率超过3.0mw,风电设备高度越来越大，吨位也越来越大，其对安装设备、维修设备、检测设备的吨位也越来越大，起重机作为吊载、维修、检测项目的主要设备，原来300吨级全地面起重机已经无法满足市场需求。同时全地面起重机在多个风电项目出现了伸缩油缸在爬缸过程中，伸缩油缸与起重机伸缩臂相互碰撞的情况，导致风电项目的停工及起重设备的严重损坏，对风电项目的快速推进带来严重影响。
3.伸缩油缸是起重机伸缩系统中主要的执行元件，起重机伸缩臂普遍采用伸缩油缸来驱动伸缩，由于起重机各节伸缩臂的大小不同，伸缩油缸在进入下一节臂前，位于缸筒外壁套筒正下方的前滑块与吊臂底部的爬缸器接触并沿爬缸器向上爬升。油缸两侧装有滑道，滑道对于伸缩油缸起支撑和导向的作用，使伸缩油缸在起重机伸缩臂方箱内能自由滑动。当伸缩油缸的上缸头与某一节伸缩臂固定后，通过伸缩油缸的伸缩可带动起重机伸缩臂的伸出与缩回。伸缩油缸沿爬缸器斜坡爬升到水平位置后，伸缩油缸两侧的滑道结构进入起重臂槽轨，在滑道结构进入吊臂槽轨之前，位于导轨支架前端的左右侧滑块会预先进入到吊臂槽轨内起到导向的作用。但在爬缸的过程中，经常由于运动速度过快，缸筒的端部向上跳跃或左右摆动，造成缸筒、臂销螺栓及导轨支架的损坏。可见，伸缩油缸出现故障必定影响起重机的使用，严重时可能造成安全事故，因此提升伸缩油缸质量，提高伸缩油缸可靠性至关重要。
4.现有超大吨位全地面起重机由于起重伸缩臂界面大，体积大，重量重，其中伸缩油缸驱动伸缩臂的导向槽位于伸缩臂中间。在保证伸缩油缸可驱动伸缩臂的，即伸缩油缸推力（f=(π/4)
×
d2×
p）可推动其对应的伸缩臂，为最大限度降低油缸重量，提升轻量化水平，提高起重机吊载重量，滑道采用外置缸筒上端面，滑道支架采用分体焊接式焊接于缸筒，滑道均采用焊接的方式固定在伸缩油缸的缸筒上，在缸筒上焊接有大量的支板，然后将两侧滑道与支板通过螺栓进行连接。其中支板起到支撑和固定滑道的作用，防止滑道弯曲变形。该结构虽然形式简单，加工方便却存在诸多问题：同时滑道左右形位公差难以保证，焊接点多，易造成缸筒内孔变形。同时伸缩油缸缸底端不存在导向及机械防撞结构件，伸缩在运行时，易于起重机伸缩臂发生碰撞，进而导致安全事故。因此，如何避免由于焊接导致的缸筒变形、安全隐患和修复困难的缺陷，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
5.现在技术中，伸缩油缸具有以下缺点：（1）焊接件多，缸筒易因焊接变形影响内孔圆度及直线度。缸筒外圆大量支板的焊接，导致了缸筒受热变形，严重影响了缸筒内孔尺寸精度以及内孔的圆度；（2）降低缸筒材质物理性能。焊接过程中过高的温度会造成缸筒焊缝周围材质的组织结构改变，降低强度，带来安全隐患；（3）装配效率低，由于焊接的大量支
架，由于是人为焊接，在焊接过程中肯定存在焊接误差，在装配滑道板时需要调节尺寸，来回返工，费时费力，装配效率低，成材率小；（4）可维修性差，如出现滑道损坏及或者支架焊接形位公差难以保证，损坏需将滑道拆下，打磨掉支板并重新焊接，工作量大，修复困难；（5）可靠性差，伸缩油缸缸底端未布置防撞结构，伸缩油缸在爬升过程中，由于运动速度过快，缸筒的端部向上跳跃或左右摆动，易造成缸筒、臂销螺栓及导轨支架的损坏，进而影响油缸可靠性。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、效果良好的超大吨位全地面起重机伸缩臂和爬升方法及伸缩油缸。
7.本发明是以如下技术方案实现的：一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，包括设置在伸缩油缸缸筒缸底端外壁的套筒，所述套筒的一端通过尾端盖连接有尾滑块；所述套筒的上方设有防撞导向结构；所述套筒的两侧设有多边形滑道板，所述多边形滑道板的一端通过前导向滑块支座、前导向滑块支板和前侧导向滑块连接在防撞导向结构上，所述多边形滑道板的另一端与液压式缸头连接在一起，所述套筒上设有若干用于固定多边形滑道板的滑道支架，所述套筒的下方通过前滑块支架连接有前滑块。
8.其进一步是：所述套筒为大长薄壁管结构，所述套筒的轴线与伸缩油缸的缸筒同轴并抱紧缸筒；所述尾滑块呈半圆球形状，所述尾滑块的材质为耐冲击mc尼龙。
9.所述套筒的内孔比伸缩油缸的缸筒外壁大2 mm，所述套筒的壁厚为6 mm，所述套筒的材料为高强度高韧性材料，所述材料为定制材料xg720，定制材料的屈服强度为720mpa且-20℃冲击功为49j。
10.所述防撞导向结构的一端与尾滑块的平面相切接触，所述防撞导向结构与尾滑块相切的一端与套筒之间为锐角；所述防撞导向结构的另一端端面与套筒平行，所述防撞导向结构的平行端面距离伸缩油缸的中心尺寸比缸头臂销螺栓下平面距吊臂槽轨中心线尺寸小10～15mm。
11.所述前滑块支架焊接在套筒上，所述前滑块通过螺钉与前滑块支架连接在一起。
12.所述前滑块设有倾斜于缸筒轴向的导向面，所述导向面与缸筒的轴线间夹角为10
°
～30
°
。
13.所述防撞导向结构两侧对称的设有前导向滑块支座，所述前导向滑块支座与防撞导向结构的上端面平行，所述前导向滑块支座的上端面比防撞导向结构的上端面低5mm～10mm；所述前导向滑块支座设置有引导段和配合段，所述引导段靠近缸底的一端为锐角且棱边设有倒角，所述配合段的倾斜角度小于引导段并于前侧导向滑块平行。
14.所述多边形滑道板通过螺钉固定在滑道支架上，所述滑道支架与套筒同轴固定在一起，所述滑道支架的内径比套筒的外径大2 mm。
15.一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸的爬升方法，包括如下步骤：s1、尾滑块利用球心状先进入起重机伸缩臂，该形状原为球心不会出现磕碰现象；s2、前滑块沿着伸缩臂底部进行爬升，同时驱动伸缩缸前移；s3、在前滑块爬升运行至滑块中位时，左右的前侧导向滑块开始慢慢进入起重机伸缩臂；
s4、当前滑块完全进入伸缩臂且运行160mm后，左右的前侧导向滑块完全进入起重机伸缩臂，进而驱动伸缩油缸及伸缩系统完成进入导轨，起到带动起重机伸缩臂的伸出及回缩。
16.一种伸缩臂，包括上述一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸和超大吨位全地面起重机伸缩油缸的爬升方法。
17.本发明具有以下优点：本发明的超大吨位全地面起重机伸缩油缸和爬升方法及伸缩臂，将上下左右及前后的支架焊接于套筒，避免了焊接于缸筒外圆，进而导致缸筒因焊接变形导致的缸筒内孔变形的现象，保护了伸缩油缸，提升了伸缩油缸的可靠性；大倾角的入轨导向、尾部滑道的防撞分散阻力及前滑块的牵引爬升结构，提升了伸缩油缸在起重机伸缩臂内运行的平稳性；免焊接式八边形滑道支架替代分体焊接滑道结构，实现滑道支架与缸筒连接的免焊接，消除缸筒焊接应力的影响，增加左右两侧滑道板的承载力及运行平稳性。在油缸机加工时，减少了滑道板与滑道支架的配焊工序，释放产能，装配效率明显提升；同时滑道可在整体组装后进行油缸总装，实现左右滑道板的整体式装配，优化装配工序，安装、拆卸都方便，省工省时，提高生产效率，经济性高。
附图说明
18.图1是本发明的主视图；图2是本发明的仰视图；图3是本发明滑道支架的主视图；图4是本发明滑道支架的左视图；图5是本发明套筒的结构示意图；图6是本发明前导向滑块支座的结构示意图；图7是本发明的整体结构示意图。
19.图中：1、尾滑块，2、尾端盖，3、套筒，4、防撞导向结构，5、导向支板，6、筋板，7、前滑块，8、前滑块支架，9、前导向滑块支座，10、前导向滑块支板，11、前侧导向滑块，12、滑道支架，13、多边形滑道板，14、伸缩油缸，15、液压式缸头。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明专利的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。
21.如图1至图7所示的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，包括设置在伸缩油缸14缸筒缸底端外壁的套筒3，所述套筒3的一端通过尾端盖2连接有尾滑块1；所述套筒3的上方设有防撞导向结构4；所述套筒3的两侧设有多边形滑道板13，所述多边形滑道板13的一端通过前导向滑块支座9、前导向滑块支板10和前侧导向滑块11连接在防撞导向结构4上，所述多边形滑道板13的另一端与液压式缸头15连接在一起，所述套筒3上设有若干用于固定多边形滑道板13的滑道支架12，所述套筒3的下方通过前滑块支架8连接有前滑块7。
22.如图1至图7所示的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，所述套筒3为大长薄壁管结构，所述套筒3的轴线与伸缩油缸14的缸筒同轴并抱紧缸筒。所述套筒3的内孔比伸缩油缸14的缸筒外壁大2 mm，所述套筒3的壁厚为6 mm，所述套筒3的材料为高强度高韧性材
料，所述材料为定制材料xg720，定制材料的屈服强度为720mpa且-20℃冲击功为49j。本发明的超大吨位全地面起重机伸缩油缸，包括伸缩油缸、套筒、尾滑块、尾端盖、防撞导向结构、导向支板（5）、前导向滑块支座、前导向滑块支板、前侧导向滑块、滑道支架、多边形滑道板等，其中尾滑块设置于缸筒缸底端，防止缸筒与伸缩臂发生碰撞；套筒外置于缸筒缸底端外壁，套筒为大长薄壁管结构，套筒前后左右上下分别固定有连接支架，减少连接支架在缸筒上的焊接，防止缸筒变形，能够对缸筒起到一种保护的作用，内孔比缸筒外圆（外壁）大2mm，外置于缸筒缸底端，轴线与缸筒同轴并抱紧缸筒，壁厚厚6mm，为高强度高韧性材料，能够对缸筒起到一种保护的作用，防止缸筒变形；套筒上端面安装有防撞导向结构，防撞导向结构上设有筋板（6），防撞导向结构的设置使得当伸缩油缸在爬缸的过程中发生跳动或摆动时防撞结构与伸缩臂内的结构进行碰撞或接触，从而防止缸筒损坏；套筒下端面设置有前滑块，通过前滑块支架与套筒固定；伸缩油缸两侧水平设有前侧导向滑块，最上端面低于防撞导向结构上的导向支架（5），保证在防撞导向结构先进入起重机伸缩臂后，再由前侧导向滑块进入伸缩臂，滑块右端与滑道板连接固定，两滑道板通过中间整体免焊接式滑道支架相互固定，避免了分体式焊接支架因焊接变形导致滑道形位公差难以保证，及焊接过程中焊缝对缸筒强度、内孔尺寸公差的影响。本发明结构简单，拆装方便，操控性好，可维修性强，伸缩油缸上端左右侧布置滑道结构、滑块、滑道支架相应结构件，滑道与油缸不在同一个平面，节省了油缸体积与截面，适用性更强。
23.如图1至图7所示的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，所述尾滑块1呈半圆球形状，所述尾滑块1的材质为耐冲击mc尼龙。本发明的尾滑块呈半圆球形状，材质为耐冲击尼龙材质，可分散伸缩油缸在爬缸时伸缩油缸与起重机伸缩臂的撞击阻力，防止缸筒在伸缩油缸爬升过程中与起重机伸缩臂发生干涉；尾滑块通过螺钉与套筒端面的盖板固定于套筒。
24.如图1至图7所示的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，所述防撞导向结构4的一端与尾滑块1的平面相切接触，所述防撞导向结构4与尾滑块1相切的一端与套筒3之间为锐角；所述防撞导向结构4的另一端端面与套筒3平行，所述防撞导向结构4的平行端面距离伸缩油缸15的中心尺寸比缸头臂销螺栓下平面距吊臂槽轨中心线尺寸小10～15mm。本发明的套筒上端面安装有防撞导向结构，防撞导向结构左端与尾滑块平面相切接触，且呈锐角角度，可实现大倾角入轨角度最优化的平滑过渡防止干涉，能够实现更好的入轨倾角要求，防撞导向结构上端面的导向支板（5）为导向平面，水平放置与缸筒方向一致，上平面距油缸中心尺寸比缸头臂销螺栓下平面距吊臂槽轨中心线尺寸小10～15mm，可以解决油缸爬缸时向上跳跃造成的油缸与臂销螺栓碰撞问题，可实现为缸筒进入起重机伸缩臂尾时提供导向。
25.如图1至图7所示的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，所述前滑块支架8焊接在套筒3上，所述前滑块7通过螺钉与前滑块支架8连接在一起。所述前滑块7设有倾斜于缸筒轴向的导向面，所述导向面与缸筒的轴线间夹角为10
°
～30
°
。本发明的套筒下端面设置有前滑块支架，前滑块支架通过焊接形式固定于套筒，前滑块通过螺钉与前滑块支架连接固定，主要用于伸缩油缸与伸缩臂内的爬缸器接触相互配合，前滑块相对于缸筒的轴向倾斜设置的倾斜的导向面，导向面与缸筒的轴线间夹角为10
°
～30
°
，防止在爬缸初始阶段与爬缸器碰撞，提高伸缩油缸爬升的平稳性。由于在伸缩油缸爬缸的初始阶段，前滑块未进入
到起重机伸缩臂导轨中，若此时伸缩油缸发生左右摆动，则会造成伸缩油缸与导轨之间的碰撞。
26.如图1至图7所示的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，所述防撞导向结构4两侧对称的设有前导向滑块支座9，所述前导向滑块支座9与防撞导向结构4的上端面平行，所述前导向滑块支座9的上端面比防撞导向结构4的上端面低5mm～10mm；所述前导向滑块支座9设置有引导段和配合段，所述引导段靠近缸底的一端为锐角且棱边设有倒角，所述配合段的倾斜角度小于引导段并于前侧导向滑块11平行。本发明的防撞导向结构左右两侧通过导向支板（5）连接有前导向滑块支座，可有效防止伸缩油缸的左右摆动而导致的碰撞损坏，前导向滑块支座与防撞导向结构上端面水平放置，其上端面低于防撞导向结构上端面5mm～mm；前导向滑块支座设置有引导段及配合段，引导段左端呈锐角结构，上下倒有c15倒角，防止与起重机碰撞，起到引导伸缩油缸水平进入起重机伸缩臂导轨的作用，为第三防撞装置；配合段具有延长导向长度的作用，可无缝过渡至左右滑块导向面，引导段的左右边缘逐渐向两侧扩张以与配合段平滑连接从而逐渐将配合段导入到导轨度倒角后，还存在小于38
°
倒角的配合段，引导段与配合段宽度相等，即当伸缩油缸正常进入伸缩臂内后，引导段作用结束，配合段开始工作，起到伸缩油缸与伸缩臂运行配合的作用。左右前侧导向滑块通过螺钉与导向支板（5）连接，导向支板通过螺钉连接固定于前导向滑块支座，左右前侧导向滑块左边宽度与前导向滑块支座相同，右边宽度与多边形滑道板宽度相同，并与多边形滑道板通过螺钉连接固定。
27.如图1至图7所示的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸，所述多边形滑道板13通过螺钉固定在滑道支架12上，所述滑道支架12与套筒3同轴固定在一起，所述滑道支架12的内径比套筒3的外径大2 mm。本发明的多边形滑道板相对于原普通u形滑道，滑道整体长度较原来增加13%，滑道横截面面积增加28%，滑道板材料边缘正应力由原纵向方向切换为径向方向，与滑道支架端面正好相反，局部应力相互抵消，接触面积明显增大，提高了滑道板的抗弯矩变形，滑道板抗弯曲刚度提高35%，减小了滑道板的挠性变形，滑道截面惯性矩明显提升42%。滑道板的弯曲刚度、抗剪切及抗变形能力等性能提升明显，整体稳定性强；同时两多边形滑道板通过中间整体免焊接式滑道支架相互固定，避免了分体式焊接支架因焊接变形导致滑道形位公差难以保证，及焊接过程中焊缝对缸筒强度、内孔尺寸公差的影响；滑道支架与套筒外圆连接固定，滑道支架内孔直径比套筒外径大2 mm，滑道支架外置于套筒，套筒对滑道支架起到内支撑固定作用，滑道支架、套筒、缸筒中心线同轴，滑道支架左右两端径向通过螺钉与多边形滑道板相连，多边形滑道板通过若干滑道支架连接固定，进而伸缩油缸在起重机伸缩臂导轨内运行时，起到限位固定及牵引导向的作用。多边形滑道板右端与液压式缸头连接，可在缸臂销拔销及插销动作时，保护伸缩的作用。
28.一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸的爬升方法，包括如下步骤：s1、尾滑块1利用球心状先进入起重机伸缩臂，该形状原为球心不会出现磕碰现象；s2、前滑块7沿着伸缩臂底部进行爬升，同时驱动伸缩缸前移；s3、在前滑块7爬升运行至滑块中位时，左右的前侧导向滑块11开始慢慢进入起重机伸缩臂；s4、当前滑块完全进入伸缩臂且运行160mm后，左右的前侧导向滑块11完全进入起
重机伸缩臂，进而驱动伸缩油缸及伸缩系统完成进入导轨，起到带动起重机伸缩臂的伸出及回缩。
29.本发明的爬升方法具有防止伸缩油缸挑头或者左右侧滑块先进入导轨的好处，避免前滑块无法进入导轨对伸缩油缸起到磕碰现象。
30.一种伸缩臂，包括上述的一种超大吨位全地面起重机伸缩油缸和超大吨位全地面起重机伸缩油缸的爬升方法。
31.最后应说明的是：以上所述仅为本发明专利的优选实例而已，并不用于限制本发明专利，尽管参照前述实施例对本发明专利进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。