专利名称：一种轮式起重机及其承重结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械技术领域，特别涉及一种起重机承重结构。本实用新型还涉及一种包括上述起重机承重结构的轮式起重机。
背景技术：
起重机车架是起重机底盘的主要承重结构，可以放置和固定其他零部件，车架的两端分别连接于固定支腿上。请参考图1和图2，图1为一种典型的起重机承重结构示意图，该图主要示出车架和固定支腿部分；图2为图1中车架后段与后固定支腿的连接示意图。如图1所示，车架包括车架前段101和车架后段102，车架后段102连接于前固定支腿200和后固定支腿300之间，车架一般为薄壁大箱形结构，车架内间隔布置隔板，车架的中间部位设置整车的回转安装中心1021。固定支腿也为箱形结构，前固定支腿101和后固定支腿102的侧面均具有伸出的方箱301，方箱301内均设有活动支腿，工作时，活动支腿可以伸出，并支撑于地面，从而支撑整车工作。吊重作业时，固定支腿和活动支腿将整个车架及安装在车架上的起吊机构撑起， 起吊的重物及起吊机构自重通过安装在车架上的回转安装中心1021的轴承座圈，作用在整个车架结构上。起吊机构通常能够于360度范围内作业，当起吊机构吊臂位于后固定支腿300正上方时，后固定支腿300受力最大，不仅承受车架传递的起吊机构和吊重的重力， 还承受车架的自重和非承载物件载荷，起吊结构在转动时，还会将产生的扭矩传递至后固定支腿300。因此，车架后段102和后固定支腿300的连接处主要承受扭矩和垂直载荷产生的剪应力，而且，剪应力最大位置位于车架后段102和后固定支腿300相交的截面处，图 2中表现为后固定支腿300和车架后段102相交的侧棱处，如图所示的应力最大位置B。图2中，车架后段102直接与后固定支腿300的侧棱焊接，该侧棱为朝向车架后段 102的端面的侧棱，形成的立角焊缝400沿该侧棱延伸，则后固定支腿300所受的剪应力主要由车架后段102和后固定支腿300连接处的立角焊缝400承受，此种剪应力对焊缝的破坏性很大，影响车架后段102和后固定支腿300连接的可靠性。此外，鉴于车架刚度和强度的要求，以及起重机设计规范的限制，车架与固定支腿连接时，车架的上表面通常与固定支腿的上表面平齐，车架的高度大于方箱301之上的固定支腿高度，小于固定支腿的整体高度。因此，以固定支腿的侧棱为界，分析侧棱左右两侧抗弯扭截面，如图2所示，其左侧的车架后段102横截面积较大，右侧的后固定支腿300横截面积较小(即方箱301之上的后固定支腿300横截面较小，后固定支腿300的下端设置供活动支腿伸缩的方箱301，为中空结构，不承受扭矩)，故侧棱的左右截面发生突变，左侧抗弯扭截面模量大，应力较小，右侧抗弯扭截面模量小，应力较大，则侧棱的左右应力不均勻， 造成侧棱处的应力更加集中，主要集中于应力集中点B'，如图2所示。由于立角焊缝400 正好布置在侧棱处，即截面突变处，则应力对立角焊缝400的破坏性更强。起重机吊重作业时，立角焊缝400在应力集中点B'容易产生裂纹，随着裂纹扩展，车架后段102和后固定支
3腿300连接处的立角焊缝400从应力集中点B'到车架上平面的焊缝完全开裂。因此，车架后段102与后固定支腿300的连接处的强度是最薄弱的部位，目前处理手段基本上都是在立角焊缝400周围作简单的加强处理，比如，安装加强板、斜筋板等，这些方式无法从根本上改善该处结构的受力状态，应力集中仍然是连接处立角焊缝400的主要破坏因素，而且增加的板块加重了焊接量，焊后由于焊接变形造成的焊接残余应力交汇于应力集中点B'， 使该处应力集中更为严重。因此，如何采用更为合理的结构设计和工艺，控制和改善车架与固定支腿连接处应力集中对连接可靠性的影响是本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的一个目的是提供一种起重机承重结构，该承重结构的车架与固定支腿连接时，可以改善连接处的应力集中对连接可靠性的影响。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述起重机承重结构的轮式起重机。为达到本实用新型的第一个目的，本实用新型提供一种起重机承重结构，包括车架后段和固定支腿，所述固定支腿侧面的腹板处伸出供所述活动支腿伸缩的箱形体，所述车架后段的车架后段腹板与所述固定支腿连接，所述车架后段腹板的端部延伸至所述固定支腿的侧面，并焊接固定于所述固定支腿的侧面。优选地，所述车架后段的腹板的端部卡接于所述箱形体的上表面和侧板，并焊接固定。优选地，所述车架后段的腹板包括主体腹板和焊接于所述主体腹板的焊接腹板， 所述焊接腹板卡接于所述箱形体的所述上表面和所述侧板，且所述焊接腹板的厚度大于所述主体腹板的厚度。优选地，所述焊接腹板上设有加强板，所述加强板卡接于所述箱形体的所述上表面和所述侧板。优选地，所述焊接腹板上具有通孔，所述加强板嵌入所述通孔内，并与所述通孔的周壁焊接固定，且所述加强板的厚度大于所述焊接腹板的厚度。优选地，所述加强板具有中心孔，所述箱形体的所述上表面和所述侧板的对接边缘均穿过所述中心孔。优选地，所述箱形体的所述上表面和所述侧板的对接边缘之间具有缝隙，所述缝隙穿过所述中心孔。优选地，所述焊接腹板上与所述主体腹板连接的边缘的厚度，由所述焊接腹板的厚度渐缩至所述主体腹板的厚度。优选地，所述车架后段的顶板与所述固定支腿的顶板为一体。本实用新型所提供的起重机承重结构，其车架后段腹板的端部延伸至固定支腿的侧面，并焊接固定于所述固定支腿的侧面，焊接固定后，形成的焊缝避开了应力集中位置， 应力集中位置位于车架后段腹板之上，即应力集中位置与周围承重板为一体式结构，其强度较焊缝的强度高，因此，可以降低应力集中的影响，避免应力集中破坏焊缝，提高车架后段与固定支腿连接的可靠性，保证起重机吊重作业时的稳定性。在进一步的技术方案中，车架后段的腹板包括主体腹板和焊接于主体腹板的焊接
4腹板，焊接腹板布置于应力集中位置，且焊接腹板的厚度大于主体腹板的厚度，即加强应力集中位置处承重板的厚度，提高抗压抗扭的能力，进一步保证车架后段与固定支腿连接的可靠性。在进一步的技术方案中，焊接腹板上设有加强板，加强板的厚度厚于焊接腹板的厚度，加强板布置于应力集中点处，即在应力集中区域中的应力最大区域布置厚度最厚的加强板，采用梯度加强的方法，充分发挥材料的性能，在控制整车重量的前提下，有效地提高强度，确保连接可靠性。在进一步的技术方案中，加强板上设有中心孔，该中心孔位于应力集中点处，能够有效分散应力集中的影响，改善应力集中处结构的受力状态。在进一步的技术方案中，箱形体的上表面和侧板的对接边缘之间具有缝隙，缝隙穿过中心孔。该缝隙相当于应力释放槽，可以取消焊接腹板与箱形体的焊缝焊后冷却收缩变形的限制，即由于箱形体的侧板和上表面不相接，焊缝焊接冷却后，允许焊接腹板和加强板存在一定的收缩变形，因此，缝隙的设置可以避免由于限制焊缝焊后冷却收缩变形而产生的焊接残余应力，从而提高焊接腹板、加强板以及箱形体之间焊接的可靠性。为达到本实用新型的另一目的，本实用新型还提供一种轮式起重机，包括承重结构和位于其上的起吊机构，所述承重结构为上述任一项所述的起重机承重结构。由于上述承重结构具有上述技术效果，具有该承重结构的轮式起重机也具有相同的技术效果。
图1为一种典型的起重机承重结构示意图，该图主要示出车架和固定支腿部分；图2为图1中车架后段与后固定支腿的连接示意图；图3为本实用新型所提供起重机承重结构一种具体实施方式
的结构示意图；图4为图3中C部位的局部放大示意图；图5为图4中应力集中区域的示意图。
具体实施方式
本实用新型的一个核心是提供一种起重机承重结构，该承重结构的车架与固定支腿连接时，可以改善连接处的应力集中对连接可靠性的影响。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述起重机承重结构的轮式起重机。为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图3和图4，图3为本实用新型所提供起重机承重结构一种具体实施方式
的结构示意图；图4为图3中C部位的局部放大示意图；图5为图4中应力集中区域的示意图。本实用新型所提供的起重机承重结构，包括车架、固定支腿和活动支腿。固定支腿包括前固定支腿20和后固定支腿30，车架包括车架前段2和车架后段3，车架后段3上设有回转安装中心31，故在实际作业中，车架后段3为主要承重部分，车架后段3可以为由板材拼焊成形的箱形结构，连接前固定支腿20和后固定支腿30，用以支撑上车起重作业。前后两个固定支腿的两侧腹板处均伸出供活动支腿伸缩的箱形体301，如图3所示，箱形体301
5的侧板3011大致与后固定支腿30的腹板垂直，当然，箱形体301的方位设置并非以与腹板垂直为必要条件，满足活动支腿的伸缩，并稳定地支撑车架即可。下述内容以图3中后固定支腿30和车架后段3的连接为例进行说明，具体地，仅以二者同一侧的腹板连接为例，另一侧结构原理完全相同，此外，车架后段3与前固定支腿 20连接的结构原理以及产生的有益效果与下述内容相同，在此不赘述。该实施方式中车架后段腹板32的端部，车架后段腹板32的端部延伸至后固定支腿30的侧面，并焊接固定于后固定支腿30的侧面。图4中车架后段腹板32的端部搭接于箱形体301的上表面3012，并焊接固定，实际上，图4中将车架后段腹板32的端部也充当了后固定支腿30的部分腹板。需要说明的是，为了满足设计规范，车架后段腹板32的端部实际上优选地卡接于箱形体301的上表面3012和朝向车架后段3的侧板3011，并焊接固定， 如图4所示，车架后段腹板32的端部呈开口朝下的L形，卡合于箱形体301上，即车架后段腹板32的端部，一部分搭接于箱形体301的上表面3012，一部分抵接于箱形体301的侧板 3011，并焊接固定。车架后段腹板32与后固定支腿30焊接固定后，形成的焊缝主要包括车架后段腹板32与箱形体301侧板抵接的部分、车架后段腹板32与箱形体301上表面搭接的部分、车架后段腹板32与后固定支腿30腹板上端(箱形体301以上部分)接触的边缘部分。由现有技术内容可知，车架后段3与后固定支腿30连接处的应力最大位置，位于后固定支腿30 和车架后段3相交的横截面处，尤其在承受扭矩时，应力主要集中于该横截面处，实际上集中于横截面的侧棱，在图5中，车架后段腹板32与箱形体301侧板具有相交的沿线，该沿线位于箱形体301以上的部分即为应力集中位置H，该沿线两侧的抗弯扭截面积不等，则车架后段腹板32、箱形体301的上表面、以及箱形体301的侧板3011三者的汇交处即为应力集中点H'，此处的应力值最大。结合图4和图5可知，该实施方式中车架后段腹板32延伸至箱形体301之上，可以使焊缝避开车架后段32与后固定支腿30的相交处，即应力集中位置 H，而使应力集中位置H位于车架后段腹板32之上，即应力集中位置H处的承重板与周围承重板为一体式结构，其强度较焊缝的强度高，因此，可以降低应力集中的影响，避免应力集中破坏焊缝，提高车架后段3与后固定支腿30连接的可靠性，保证起重机吊重作业时的稳定性。进一步地，可以将车架后段腹板32采取分体式结构，如图4所示，车架后段腹板32 包括主体腹板321和焊接于主体腹板321上的的焊接腹板322，由焊接腹板322卡接于箱形体301的上表面3012和侧板3011，且焊接腹板322的厚度大于主体腹板321的厚度。根据上述内容分析可知，车架后段3与后固定支腿30连接处的应力集中位置H位于二者相交的截面处，且最大应力集中点H'为车架后段腹板32、箱形体301的侧板3011和上表面3012 的汇交点，增加该应力集中点H'周围的承重板厚度，即可以进一步地提高抗扭和抗压的强度，故该在进一步技术方案中，采用的焊接腹板322厚度大于主体腹板321的厚度。焊接腹板322的具体尺寸大小，应以平衡整车重量控制和强度需求为出发点，进行设计，图4中所示的焊接腹板322位于腹板32的端部，覆盖了应力最大位置H，相对于主体腹板321，其面积较小。主体腹板321与焊接腹板322可以对接后焊接成一体，如图4所示，主体腹板321 具有开口向上的L形缺口，焊接腹板322对接于该L形缺口中并焊接固定，对接焊接可以增加焊接的面积，提高焊接的可靠性，维持车架后段腹板32的整体强度。当然，也可以采取其
6他常规的方式实现增加腹板32端部的厚度。对于上述分体设置的车架后段腹板32，可以使焊接腹板322上与主体腹板321对接的边缘的厚度，由焊接腹板322的厚度渐缩至主体腹板321的厚度，即焊接腹板322上与主体腹板321对接的边缘呈现出一定的坡度，采用长坡口缓过渡的对接技术，避免较薄的主体腹板321与较厚的焊接腹板322对接时，在对接处由于截面突变而造成一定的应力集中，提高焊接腹板322和主体腹板321焊接的可靠性，进一步保证车架后段腹板32的整体牢靠度。焊接腹板322上还可以进一步设置加强板3221，加强板3221卡接于箱形体301 的上表面3012和侧板3011，即进一步加厚应力集中点H'处的承重板厚度。可以在焊接腹板322上加工出通孔，加强板3221嵌入通孔内，并与通孔的周壁对接后焊接固定，且加强板 3221的厚度大于焊接腹板322的厚度。图4中所示的加强板3221为具有缺口的圆形，该结构的加强板3221更易于加工，便于与通孔周壁的对接，且受力均勻。实际上，设置依次加厚的焊接腹板322和加强板3221，是根据应力梯度分布，采用了梯度加强的方法，由上述内容可知，以应力集中点H'为中心，应力向四周逐渐减小，因此，相应地，使应力集中点H'四周承重板的厚度也成梯度递减，如图5所示，在应力最大区域(应力集中点H'处)设置最厚的加强板3221、加强板3221的外周(覆盖应力集中位置 H)设置厚度次之的焊接腹板322、焊接腹板322的左侧又连接厚度最薄的主体腹板321，该种设置方式可以最大限度地发挥材料性能，保证车架后段3与后固定支腿30焊接强度的同时，尽量降低整车的重量，尤其针对大吨位起重机时，此种厚度呈梯度设置的结构更具有优势。此外，还可以在加强板3221上加工出中心孔0，箱形体301的上表面3012和侧板 3011形成对接的边缘均穿过该中心孔0。结合图3和图4，由于应力集中点H'为车架后段腹板32、箱形体301的侧板3011和上表面3012的汇交点，该实施方式中设置中心孔0后， 汇交点扩大为中心孔0，可以将应力分散至中心孔0的圆弧形周壁上，而不是集中于一点， 从而能够有效分散应力集中的影响，改善应力集中处结构的受力状态。进一步地，可以使箱形体301的上表面3012和侧板3011对接的边缘之间具有一定的缝隙D，即上表面3012和侧板3011不相接，而是留出一定的缝隙D，并使该缝隙D穿过加强板3221上的中心孔0。箱形体301上表面3012和侧板3011相接的边缘处为非主要受力部位，在此处留出缝隙D，该缝隙D相当于应力释放槽，可以取消焊接腹板322与箱形体301的焊缝焊后冷却收缩变形的限制，即由于箱形体301的侧板3011和上表面3012不相接，焊缝焊接冷却后，允许焊接腹板322和加强板3221存在一定的收缩变形，因此，缝隙D 的设置可以避免由于限制焊缝焊后冷却收缩变形而产生的焊接残余应力，从而提高焊接腹板322、加强板3221以及箱形体301之间焊接的可靠性。当然，该缝隙D的大小尺寸设计应当以不影响焊接腹板322、加强板3221的承载性能为前提。此外，图3中所示的车架后段3的顶板与后固定支腿30的顶板焊接固定，实际上， 也可以使二者为一体式结构，提高二者的连接可靠度。本实用新型还提供一种轮式起重机，包括承重结构和位于其上的起吊机构，所述承重结构为上述任一实施例所述的起重机承重结构。由于上述起重机承重结构具有上述技术效果，具有该承重结构的轮式起重机也具有相同的技术效果，在此不赘述。
7[0045] 以上对本实用新型所提供的一种轮式起重机及其承重结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种起重机承重结构，包括车架后段(3)和固定支腿，所述固定支腿侧面伸出供所述活动支腿伸缩的箱形体(301)，所述车架后段(3)的车架后段腹板(3 与所述固定支腿连接，其特征在于，所述车架后段腹板(3 的端部延伸至所述固定支腿的侧面，并焊接固定于所述固定支腿的侧面。
2.根据权利要求1所述的起重机承重结构，其特征在于，所述车架后段腹板(32)的端部卡接于所述箱形体(301)的上表面(3012)和侧板(3011)，并焊接固定。
3.根据权利要求2所述的起重机承重结构，其特征在于，所述车架后段腹板(32)包括主体腹板(321)和焊接于所述主体腹板(321)的焊接腹板(322)，所述焊接腹板(32 卡接于所述箱形体(301)的所述上表面(301 和所述侧板(3011)，且所述焊接腹板(32 的厚度大于所述主体腹板(321)的厚度。
4.根据权利要求3所述的起重机承重结构，其特征在于，所述焊接腹板(322)上设有加强板(3221)，所述加强板(3221)卡接于所述箱形体(301)的所述上表面(301 和所述侧板(3011)。
5.根据权利要求4所述的起重机承重结构，其特征在于，所述焊接腹板(322)上具有通孔，所述加强板(3221)嵌入所述通孔内，并与所述通孔的周壁焊接固定，且所述加强板 (3221)的厚度大于所述焊接腹板(322)的厚度。
6.根据权利要求5所述的起重机承重结构，其特征在于，所述加强板(3221)具有中心孔(0)，所述箱形体(301)的所述上表面(3012)和所述侧板(3011)的对接边缘均穿过所述中心孔(0)。
7.根据权利要求6所述的起重机承重结构，其特征在于，所述箱形体(301)的所述上表面(301 和所述侧板(3011)的对接边缘之间具有缝隙(D)，所述缝隙(D)穿过所述中心孔 (0)。
8.根据权利要求7所述的起重机承重结构，其特征在于，所述焊接腹板(322)上与所述主体腹板(321)连接的边缘的厚度，由所述焊接腹板(322)的厚度渐缩至所述主体腹板 (321)的厚度。
9.根据权利要求8所述的起重机承重结构，其特征在于，所述车架后段(3)的顶板与所述固定支腿的顶板为一体。
10.一种轮式起重机，包括承重结构和位于其上的起吊机构，其特征在于，所述承重结构为权利要求1至9任一项所述的起重机承重结构。
专利摘要本实用新型公开了一种起重机承重结构，包括车架后段和固定支腿，固定支腿侧面的腹板处伸出供活动支腿伸缩的箱形体，车架后段的车架后段腹板与固定支腿连接，车架后段腹板的端部延伸至固定支腿的侧面，并焊接固定于固定支腿的侧面。车架后段腹板的端部延伸至固定支腿的侧面，并焊接固定于固定支腿的侧面，形成的焊缝有效避开了车架后段与固定支腿连接处由于截面骤变造成的应力集中，使应力集中位置位于车架后段腹板的端部，即应力集中位置与周围承重板为一体式结构，其强度较焊缝的强度高，因此，可以降低应力集中的影响，提高车架后段与固定支腿连接的可靠性，保证吊重作业时的稳定性。本实用新型还公开一种包括上述起重机承重结构的轮式起重机。
文档编号B66C23/72GK202148152SQ20112020221
公开日2012年2月22日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者丁宏刚, 朱磊, 李忠杰, 束昊 申请人:徐州重型机械有限公司