轮胎式起重机车架结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种轮胎式起重机车架结构，包括车架前段、车架后段和回转支座，所述车架后段为倒梯形的箱型结构，所述倒梯形的箱型结构的上部宽度大于下部宽度;所述车架后段为整体式结构，所述回转支座为上托式回转支座，所述上托式回转支座设置在所述车架后段的顶部中间位置。本实用新型车架结构的断截面为倒梯形，提高了车架结构的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩，且在不提高车身宽度和车身重量的前提下，提高了起重机的吊重能力；且采用上托式回转支座取代现有技术中的重心下沉式回转支座，使回转支座处的内外焊缝都有明显减少，提高了车架结构的整体刚度，分散了应力集中的影响。
【专利说明】轮胎式起重机车架结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种轮胎式起重机车架结构。
【背景技术】
[0002]目前，轮胎式起重机的车架底盘结构通常由前、后固定支腿及车架前后段组合而成。例如，如图1所示的轮胎式起重机的车架底盘结构，其为H型支腿结构，包括车架前段I’、车架后段2’、前固定支腿3’、后固定支腿4’、回转支座5’和活动支腿6’。如图2所示为超大吨位轮胎式起重机的车架底盘结构，其为X型支腿结构，包括车架前段7’、车架后段8’、固定支腿9’和回转支座10’，车架后段8’分为两段，为分段式结构，回转支座10’设置在两段车架后段8’之间。车架后段是起重机吊重作业或行驶时的主要受力部位，受力较大，在复杂的吊重作业环境及复杂路况下行驶时受高倾翻力矩、吊重载荷或行驶冲击载荷的影响，车架后段较薄弱的部位容易发生开裂、变形和失稳现象，因此，提高车架后段的抗弯和抗扭能力是提局起重机承载能力的关键。
[0003]现有技术中的车架后段通常是采用由梁、板组合而成的箱形结构，箱形结构的截面一般为矩形，如图3所示，矩形车架本身的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩小，且存在如下问题。
[0004]I)矩形车架的轻量化设计已达到极限状态。产品的承重能力的提高势必会增加车架的自身重量，随着起重机起吊重量的不断增加，车架在起重作业时所受的弯矩和扭矩也越来越大，采用大截面的结构形式可有效提高车架的抗弯和抗扭能力，但车身截面因受行驶限制并不能随起吊重量无限提高，同时车身重量也必须符合路况行驶条件，而矩形车架的结构形式优化设计已经达到了极限状态，无法满足载重量提高的要求。
[0005]2)矩形车架的强度和刚度最优化结构基本定型。矩形车架在减重或不增加自重的基础上需要保持强度和刚度的等值水平，甚至希望通过改变车架内部加强板数量及布局来提高车架强度和刚度的方式已经到达瓶颈状态，加强板的局限性是只能局部提高结构的强度或刚度，很难在车架整体上有明显提升。
[0006]3)轮胎转向受到限制。车身载重的提高要求采用更大的轮胎，实现更小空间的转弯半径，而矩形车架受到车身宽度限制，从而导致轮胎空间布局不足，使得转向角较小，无法实现更小空间更灵活地转向，在转向半径方面难以取得更为明显的突破。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是提出一种轮胎式起重机车架结构，能够提高其抗弯惯性矩和抗扭惯性矩，减少焊缝，提高车架结构的整体刚度。
[0008]为实现上述目的，本实用新型提供了一种轮胎式起重机车架结构，其包括车架前段、车架后段和回转支座，所述车架后段为倒梯形的箱型结构，所述倒梯形的箱型结构的上部宽度大于下部宽度；所述车架后段为整体式结构，所述回转支座为上托式回转支座，所述上托式回转支座设置在所述车架后段的顶部中间位置。[0009]进一步的，所述车架后段的断截面采用变截面的形式，通过降低所述车架后段的尾部高度，使所述车架后段的尾部的断截面面积小于所述车架后段的前部和中部的断截面面积。
[0010]进一步的，所述车架后段通过上盖板、下底板、两侧的腹板，多板拼接焊接形成所述倒梯形的箱型结构。
[0011]进一步的，所述车架后段通过上盖板，以及一体成型的“U”形弯板焊接形成所述倒梯形的箱型结构，所述一体成型的“U”形弯板形成了所述倒梯形的箱型结构的下底板和两侧的腹板。
[0012]进一步的，所述倒梯形的箱型结构的两侧所述腹板对称设置，所述腹板与水平面的夹角范围为60°?85。。
[0013]进一步的，所述上盖板、下底板、两侧的腹板的内侧均设置双层或双层以上的筋板，所述筋板沿所述车架后段的长度方向设置。
[0014]进一步的，所述倒梯形的箱型结构内设置有若干横向隔板和若干纵向隔板。
[0015]进一步的，两侧的所述腹板上焊接悬挂油缸支架的位置内侧均设置有加强板，所述加强板与所述腹板、所述腹板上设置的双层所述筋板，以及所述横向隔板连接，所述加强板与所述腹板、双层的所述筋板以及所述横向隔板形成三角箱。
[0016]进一步的，所述下底板、两侧所述腹板、所述横向隔板和所述纵向隔板上均设置有工艺孔。
[0017]基于上述技术方案，本实用新型车架结构的断截面为倒梯形，相同截面面积和高度条件下，梯形截面惯性矩比矩形截面的惯性矩要大，利用截面形状可以增加车架结构的惯性矩，因此，本实用新型提供的倒梯形结构车架能够较为明显地提高车架结构的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩，且在不提高车身宽度和车身重量的前提下，提高起重机的吊重能力；且本实用新型采用上托式回转支座取代现有技术中的重心下沉式回转支座，使回转支座处的内外焊缝都有明显减少，车架结构的整体刚度也相应提高，分散了应力集中的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1为现有技术中起重机的H型支腿的车架结构示意图；
[0020]图2为现有技术中起重机X型支腿的车架结构示意图；
[0021]图3为现有技术中的车架后段矩形截面示意图；
[0022]图4为本实用新型提供的轮胎式起重机车架结构示意图；
[0023]图5为本实用新型提供的轮胎式起重机车架结构的车架后段示意图；
[0024]图6为本实用新型提供的多板拼接式倒梯形车架断截面示意图；
[0025]图7为本实用新型提供的一体式倒梯形车架断截面示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0027]如图4所示，本实用新型提供的轮胎式起重机车架结构包括车架前段A、车架后段B和回转支座C。车架后段B采用整体式倒梯形结构，其断截面呈倒梯形，且断截面为变截面形式。本实用新型提供的整体式倒梯形结构车架对于重载类底盘车架来说，无论从增大空间和增加惯性矩方面，还是从轻量化方面都有明显的提升。
[0028]如图5所示，本实用新型提供的轮胎式起重机车架结构的车架后段B包括上盖板1、下底板2以及两侧的腹板3，上盖板I的宽度大于下底板2的宽度，上盖板1、下底板2和两侧腹板3形成箱型结构，且箱型结构的断截面呈倒梯形，上部的宽度大于下部的宽度，且箱型结构的尾部的高度低于箱型结构的其他部位的高度，因此，箱型结构的尾部的倒梯形断截面的面积小于箱型结构其他部位的倒梯形断截面的面积，车架后段B的断截面为变截面形式。箱型结构内设置有若干纵向隔板4和若干横向隔板5，纵向隔板4和横向隔板5将箱型结构内部分隔成若干小空间。两侧腹板3的内侧、上盖板I和下底板2的内侧均设置有双层或双层以上的筋板6，筋板6沿箱型结构的长度方向设置。
[0029]如图4所示，本实用新型提供的轮胎式起重机车架结构的回转支座C为上托式回转支座，上托式回转支座设置在车架后段B的箱型结构顶部的中间部位，即箱型结构的上盖板I设置为分段式，两段上盖板I之间设置上托式回转支座。采用上托式回转支座相比于现有技术中的重心下沉式回转支座，其与车架后段B的内外焊缝明显减少，整体的刚度也相对提高，分散了应力集中的影响，避免了车架后段B与车架尾部的应力突变，大大提高了回转支座C与车架后段B连接处的可靠性。
[0030]本实用新型提供的断截面为倒梯形的箱型结构主要有两种结构形式，分别为多板拼接式的倒梯形箱型结构，如图6所示；以及一体式的倒梯形箱型结构，如图7所示。
[0031]如图6所示，为多板拼接式倒梯形结构，其包括上盖板1、下底板2、与上盖板I和下底板2成一定角度连接的两侧腹板3，上盖板1、下底板2和两侧腹板3均采用一体式板材通过焊接的方式形成箱型结构，两侧的腹板3均向外斜上方倾斜，与水平地面形成一定角度的夹角a，使箱型结构的截面呈倒梯形。箱型结构内设置有若干纵向隔板4和若干横向隔板5，同时两侧腹板3的内侧设置有双层筋板6，以提高两侧腹板3的局部稳定性，筋板6沿箱型结构的长度方向设置。
[0032]如图7所示，为一体式倒梯形结构，其包括上盖板1、一体设置的下底板2和两侧腹板3，上盖板I和一体设置的下底板2和两侧腹板3形成箱型结构，箱型结构的断截面为倒梯形。一体设置的下底板2和两侧腹板3采用“U”形弯板一体成型。两侧的腹板3均向外斜上方倾斜，与水平地面形成一定角度的夹角a，使箱型结构的截面呈倒梯形。箱型结构内设置有若干纵向隔板4和若干横向隔板5，箱型结构内通过若干纵向隔板4和若干横向隔板5分隔成的若干小箱型结构的结构基本相似。同时两侧腹板3的内侧设置有双层筋板6，以提高两侧腹板3的局部稳定性，筋板6沿箱型结构的长度方向设置。
[0033]本实用新型提供的一体式倒梯形结构，通过类似“U”形弯板取代两侧腹板3与下底板2的焊接成型，构成梯形截面，这种结构减少了两侧腹板3与下底板2之间的内外大焊缝，大大降低了焊接数量和焊接量，减小了焊接变形量，“U”形弯板采用大圆角折弯过渡，应力传递平稳，避开了应力集中，提高了车身整体的稳定性和可靠性，同时大大提高了车架整体的拼焊效率，降低了人工成本。
[0034]上述实施例中，车架后段B的两侧腹板3的外侧均焊有一悬挂油缸支座7，悬挂油缸支座7上设置有悬挂油缸8，悬挂油缸8是车架结构与车桥之间的连接装置，用于支撑车架结构和调节车架结构的高度。悬挂油缸8对称设置，其设置的组数与车桥数一致，即一根车桥对应两个悬挂油缸8。由于悬挂油缸8受冲击载荷，在悬挂油缸支座7所在位置的腹板3内侧增加斜靠的加强板11，加强板11与双层筋板6、以及横向隔板5连接，加强板11、双层筋板6、横向隔板5和腹板3之间构成小三角箱，以防止腹板3发生失稳，减小冲击载荷的影响。
[0035]上述实施例中，多板拼接式倒梯形结构和一体式倒梯形结构，在下底板宽度不改变的基础上可以通过改变倒梯形车架结构的腹板3与水平面之间的夹角a来改变车架结构的截面惯性矩，夹角a在85°?90°时车架惯性矩增加并不明显，因此车架整体强度和刚度提高并不多；夹角a在60°?85°时车架惯性矩有明显的提升，惯性矩较原来的矩形截面结构提高10%?30%左右，夹角a在该范围时梯形结构自身产生的附加弯矩不大，在车架整体强度和刚度提高明显的同时，腹板3失稳的可能性很小；夹角a小于60°时，虽然车架惯性矩提高明显，但是梯形结构自身产生的附加力矩影响会很大，对于车架的稳定性不好，容易发生惯性矩畸变，从而导致腹板3失稳。所以控制倒梯形车架的腹板3与水平面之间的夹角a在60°?85°之间，以实现倒梯形车架结构的强度和刚度最大化。
[0036]上述实施例中，下底板2、纵向隔板4及横向隔板5上均设置有工艺孔，横向隔板5上设置的中间工艺孔9便于焊接工人及装配人员通过，箱型结构的两端均设置有斜板，斜板与横向隔板5和腹板3之间形成小箱型结构，斜板上设置有工艺孔10，工艺孔10便于手通过进行焊接并起到减重的效果，以满足人性化设计和轻量化设计的要求。
[0037]本实用新型提供的轮胎式起重机车架结构相对于现有技术具有以下优点:
[0038]I)本实用新型将车架后段B的箱型结构的断截面设置为倒梯形，由于相同高度和底板宽度条件下，倒梯形车架承载能力比矩形车架承载能力强，因此，在承载能力与车架截面高度相同的条件下，倒梯形车架的下底板2宽度比同吨位的矩形车架要小，一般倒梯形车架的下底板2宽度比同吨位的矩形车架的下底板2宽度小200mm，为大轮胎的转向提供了更加宽敞的空间，且减小下底板2的宽度可以通过设置更极限的转向角度来实现更小的转弯半径，使得大吨位级产品在转向方面有明显的改善。
[0039]2)本实用新型的车架后段B的箱型结构的断截面设置为倒梯形，而且车架后段B的尾部高度低于车架后段B其他部位的高度，因此倒梯形车架的断截面还是变截面的形式，变截面的倒梯形车架避免了车架后段B尾部的应力突变，使应力变化更加平稳，结构形式更加可靠，同时有效减小了车身自重，降低了经济成本。变截面倒梯形车架结构根据载荷分布将现有技术中的整体式弯形上盖板过渡形成变截面梯形车架，有效减小了车架自重，同时避面了截面变化造成的应力突变影响，使应力变化更加平稳。
[0040]3)本实用新型的回转支座C为上托式回转支座，车架后段B为整体式结构而不是现有技术中的分段式结构，上托式回转支座设置在车架后段B的顶部，采用上托式回转支座取代现有技术中的重心下沉式回转支座C，使回转支座C处的内外焊缝都有明显减少，车架结构的整体刚度也相应提高，分散了应力集中的影响，避免了车架后段B尾部的应力突变，大大提高了回转支座C与车架后段B连接处的可靠性。
[0041]4)本实用新型提供的轮胎式起重机车架结构采用整体式变截面倒梯形车架结构，根据力学解析法和推导分析，腹板3与水平面的夹角a控制在60°?85°，该角度范围使车架抗弯惯性矩和抗扭惯性矩明显提升，同时承载时由于梯形结构自身产生的附加弯矩对腹板3失稳的影响较小，因此能发挥梯形车架的最佳作用。
[0042]5)本实用新型提供的车架后段B的两侧腹板3内侧、上盖板I内侧、下底板2内侧均设置双层或双层以上筋板6，提升了两侧腹板3、上盖板I和下底板2的局部稳定性。
[0043]6)本实用新型提供的车架后段B上设置悬挂油缸8的位置利用现有腹板3上双层筋板6、加强板11和横向隔板5构成小三角箱，能够抵御油气悬架7的冲击载荷，这种结构提高了车架抗冲击能力，降低了在复杂多变路况下局部失稳的可能。
[0044]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【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；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1.一种轮胎式起重机车架结构，包括车架前段、车架后段和回转支座，其特征在于:所述车架后段为倒梯形的箱型结构，所述倒梯形的箱型结构的上部宽度大于下部宽度；所述车架后段为整体式结构，所述回转支座为上托式回转支座，所述上托式回转支座设置在所述车架后段的顶部中间位置。
2.如权利要求1所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:所述车架后段的断截面采用变截面的形式，通过降低所述车架后段的尾部高度，使所述车架后段的尾部的断截面面积小于所述车架后段的前部和中部的断截面面积。
3.如权利要求2所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:所述车架后段通过上盖板、下底板、两侧的腹板，多板拼接焊接形成所述倒梯形的箱型结构。
4.如权利要求2所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:所述车架后段通过上盖板，以及一体成型的“U”形弯板焊接形成所述倒梯形的箱型结构，所述一体成型的“U”形弯板形成了所述倒梯形的箱型结构的下底板和两侧的腹板。
5.如权利要求3或4所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:所述倒梯形的箱型结构的两侧所述腹板对称设置，所述腹板与水平面的夹角范围为60°?85°。
6.如权利要求3或4所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:所述上盖板、下底板、两侧的腹板的内侧均设置双层或双层以上的筋板，所述筋板沿所述车架后段的长度方向设置。
7.如权利要求6所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:所述倒梯形的箱型结构内设置有若干横向隔板和若干纵向隔板。
8.如权利要求7所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:两侧的所述腹板上焊接悬挂油缸支架的位置内侧均设置有加强板，所述加强板与所述腹板、所述腹板上设置的双层所述筋板，以及所述横向隔板连接，所述加强板与所述腹板、双层的所述筋板以及所述横向隔板形成三角箱。
9.如权利要求8所述的轮胎式起重机车架结构，其特征在于:所述下底板、两侧所述腹板、所述横向隔板和所述纵向隔板上均设置有工艺孔。
【文档编号】B66C23/78GK203602270SQ201320731876
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】束昊, 於磊, 李忠杰, 苑成城, 蒋静, 计海兵 申请人:徐州重型机械有限公司