элемент грузоподъемной стрелы башенного подъемного крана

Формула изобретения

1. Элемент грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана, содержащий продольные силовые балки (1, 2, 3), попарно определяющие плоские стороны этого элемента, и детали, связывающие между собой упомянутые силовые балки на каждой из этих сторон для формирования решетки, отличающийся тем, что упомянутые детали решетки образованы модулями, каждый из которых сформирован из вырезанного или вырезанного и согнутого металлического листа, причем каждый такой модуль содержит два или три прямолинейных отрезка (10, 11; 10, 11, 19), присоединенных один к другому с образованием между собой одной угловой зоны (12), и выполнен с возможностью присоединения свободными концами своих прямолинейных отрезков (10, 11; 10, 11, 19), а также своей угловой зоной (12) к продольным силовым балкам, в частности, при помощи сварки, или содержит более двух прямолинейных отрезков (20, 21, 23), присоединенных один к другому с образованием между собой нескольких угловых зон (20, 24) и выполнен с возможностью присоединения свободными концами своих прямолинейных отрезков (20, 21, 23), а также несколькими своими угловыми зонами (22, 24) к продольным силовым балкам, в частности, при помощи сварки.

2. Элемент грузоподъемной стрелы по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть прямолинейных отрезков (10, 11; 10, 11, 19; 20, 21, 23) модулей (9, 9", 9"") имеет переменное поперечное сечение по длине отрезка.

3. Элемент грузоподъемной стрелы по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый модуль (9, 9", 9"") выполнен из металлического листа, согнутого по линиям сгиба (13, 14) вдоль продольного направления прямолинейных отрезков (10, 11) этого модуля или некоторых из упомянутых прямолинейных отрезков (20, 23) с образованием отрезков в виде уголковых профилей.

4. Элемент грузоподъемной стрелы по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что каждый модуль (9, 9", 9"") содержит на свободных концах своих прямолинейных отрезков (10, 11) и в одной или нескольких своих угловых зонах (12; 22, 24) вырез (15, 16, 17, 18), формирующий боковую выемку для облегчения доступа при выполнении приваривания модуля (9, 9", 9"") к продольным силовым балкам (1,2, 3).

5. Элемент грузоподъемной стрелы по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что каждый модуль (9) имеет V-образную конфигурацию, образованную при соединении двух прямолинейных отрезков (10, 11) в одной угловой зоне (12).

6. Элемент грузоподъемной стрелы по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что каждый модуль (9"") имеет конфигурацию Z-образной формы, образованную при последовательном соединении трех прямолинейных отрезков (20, 21, 23) в двух угловых зонах (22, 24).

7. Элемент грузоподъемной стрелы по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что продольные силовые балки (1, 2, 3) выполнены, как и соответствующие модули (9, 9", 9""), из вырезанного и согнутого металлического листа.

8. Элемент грузоподъемной стрелы по п. 7, отличающийся тем, что упомянутые продольные силовые балки (1, 2, 3), выполненные из вырезанного и согнутого металлического листа, имеют переменное поперечное сечение по длине элемента стрелы, преимущественно уменьшающееся от одного конца (5, 7) к другому концу (6, 8) продольной силовой балки (1, 2, 3).

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области конструкций башенных подъемных кранов. Более конкретно, данное изобретение касается одного из элементов решетчатой грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана.

В известных вариантах конструкции башенных подъемных кранов грузоподъемная стрела башенного подъемного крана образована последовательностью соединенных между собой элементов грузоподъемной стрелы, причем эти элементы располагаются по одной линии и соединяются друг с другом таким образом, чтобы сформировать грузоподъемную стрелу требуемой длины.

Каждый из элементов грузоподъемной стрелы башенного подъемного крана в соответствии с существующим уровнем техники в данной области представляет собой конструкцию типа решетчатой фермы, которая имеет в поперечном сечении треугольную, прямоугольную или трапециевидную форму, причем каждый из этих элементов содержит силовые балки, попарно определяющие плоские поверхности этих ферм, и продольные силовые балки соединяются между собой в этих плоскостях при помощи специальных деталей типа перемычек, образующих треугольную решетку фермы.

В большинстве существующих на сегодняшний день конструкций башенных подъемных кранов элементы решетчатой грузоподъемной стрелы реализованы на основе имеющихся на рынке металлических профилей открытого или закрытого типа, таких, например, как трубы круглого или квадратного поперечного сечения. Такой способ реализации не позволяет оптимизировать элементы стрелы, в частности, из-за собственного веса и из-за выполнения операций монтажа.

В некоторых вариантах конструкций существующих башенных подъемных кранов известны элементы решетчатой грузоподъемной стрелы, имеющие треугольное поперечное сечение, решетка фермы которых образована из металлических профилированных элементов круглого поперечного сечения, согнутых соответствующим образом. В дополнение к общему для этих конструкций недостатку, уже упомянутому выше, такая специфическая реализация представляет реальные трудности изготовления.

Известна также конструкция башенного подъемного крана, решетчатые элементы грузоподъемной стрелы которого образованы верхней силовой балкой, выполненной из согнутого металлического листа, нижними силовыми балками трубчатой формы, также выполненными из согнутого металлического листа, и диагональными элементами из согнутых металлических листов.

С другой стороны, существуют башенные подъемные краны, имеющие элементы мачты, продольные силовые балки которых выполнены из согнутого листового металла и имеют переменное поперечное сечение по высоте этих элементов, по меньшей мере для задних силовых балок, причем решетчатое заполнение поверхностей этих элементов мачты выполнено при помощи стержневых раскосов.

И наконец, из заявки на патент Франции 2478606 известна другая конструкция башенного подъемного крана, элементы мачты которого имеют решетчатое заполнение пространства между продольными силовыми балками, выполненное при помощи сплошных пластин многоугольной формы, в частности при помощи треугольных или трапециевидных пластин, причем эти сплошные пластины присоединяются к продольным силовым балкам, также выполненным из согнутого металлического листа. Недостатком такого способа реализации является избыточное количество материала, используемого для заполнения пространства между продольными силовыми балками, что приводит к неоправданному увеличению веса и стоимости данной конструкции.

Здесь также следует отметить, что технические решения, используемые для реализации мачты башенного подъемного крана, не могут быть непосредственно перенесены в конструкцию грузоподъемной стрелы того же башенного крана, поскольку типы усилий, воздействию которых подвергается стрела, не соответствуют типам усилий, воздействующих на мачту башенного подъемного крана.

Задачей настоящего изобретения является создание элемента грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана, конструкция и способ получения которого обеспечивают возможность оптимизации, в частности, в том, что касается снижения веса этого элемента, при сохранении тех же механических характеристик или даже их улучшении, упрощая и рационализируя при этом промышленное изготовление этого элемента грузоподъемной стрелы.

Для решения поставленной задачи объектом предлагаемого изобретения главным образом является решетчатый элемент грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана, содержащий продольные силовые балки, попарно определяющие плоские стороны этого элемента, и детали, связывающие между собой упомянутые силовые балки на каждой из этих сторон для формирования решетки, причем упомянутые детали решетки образованы модулями, каждый из которых сформирован из вырезанного или вырезанного и согнутого металлического листа, причем каждый такой модуль содержит два или три прямолинейных отрезка, присоединенных один к другому с образованием между собой одной угловой зоны, и выполнен с возможностью присоединения свободными концами своих прямолинейных отрезков, а также своей угловой зоной к продольным силовым балкам, в частности, при помощи сварки, или содержит более двух прямолинейных отрезков, присоединенных один к другому с образованием между собой нескольких угловых зон, и выполнен с возможностью присоединения свободными концами своих прямолинейных отрезков, а также несколькими своими угловыми зонами к продольным силовым балкам, в частности, при помощи сварки.

Различные отрезки модулей треугольной решетки фермы имеют постоянное поперечное сечение или, по меньшей мере, часть прямолинейных отрезков имеют поперечное сечение, переменное по длине соответствующего отрезка.

В предпочтительном варианте реализации каждый модуль треугольной решетки фермы выполнен из металлического листа, согнутого по линиям сгиба вдоль продольного направления прямолинейных отрезков этого модуля или, по меньшей мере, некоторых из упомянутых прямолинейных отрезков таким образом, чтобы образовывать отрезки в виде уголковых профилей.

В предпочтительном варианте реализации каждый модуль содержит на свободных концах своих прямолинейных отрезков и в одной или нескольких своих угловых зонах вырез, формирующий боковую выемку для облегчения доступа при выполнении приваривания модуля к продольным силовым балкам данного элемента стрелы.

В зависимости от количества и расположения отрезков упомянутые модули решетки фермы могут представлять различные конфигурации.

В наиболее простом варианте реализации каждый модуль треугольной решетки фермы имеет V-образную конфигурацию, образованную при соединении двух прямолинейных отрезков в одной угловой зоне.

В соответствии с возможным вариантом реализации каждый модуль треугольной решетки имеет конфигурацию, возникающую в результате соединения между собой трех прямолинейных отрезков в одной общей угловой зоне.

В соответствии с другим возможным вариантом реализации каждый модуль имеет конфигурацию Z-образной формы, образованную при последовательном соединении трех прямолинейных отрезков в двух угловых зонах.

В предпочтительном варианте реализации продольные силовые балки элемента стрелы в соответствии с предлагаемым изобретением, как и модули треугольной решетки фермы, выполнены из вырезанного и согнутого металлического листа. Эти продольные силовые балки предпочтительно имеют поперечное сечение, переменное по длине данного элемента стрелы, преимущественно поперечное сечение, уменьшающееся от одного конца данной силовой балки к ее другому концу.

Таким образом, элемент стрелы башенного подъемного крана в соответствии с предлагаемым изобретением получают в результате соединения, по меньшей мере, трех продольных силовых балок при помощи совокупности модулей треугольных решеток, располагающихся в различных плоскостях, определяемых упомянутыми продольными силовыми балками.

В том случае, когда продольные силовые балки, как и модули решетки фермы, выполнены из вырезанного или выкроенного и согнутого металлического листа, имеется возможность большой свободы выбора при проектировании формы одной или нескольких верхних силовых балок и нижних силовых балок, а также выбора толщины образующего металлического листа.

Эта свобода выбора при проектировании существует также, разумеется, и для модулей решетки фермы, которые таким образом могут быть адаптированы к оптимальному восприятию воздействующих на эти модули усилии.

В частности, принцип данного изобретения позволяет обеспечить для различных отрезков одного модуля решетки фермы возможность выбора адаптированных и переменных, в случае необходимости, значений поперечного сечения поверхности и момента инерции путем, например, реализации отрезков переменного поперечного сечения при помощи вырезания или выкраивания металлического листа или путем реализации отрезков из согнутого или не согнутого металлического листа.

Сгибание металлического листа в данном случае позволяет, в частности, обеспечить изменение осевого момента инерции, тогда как форма вырезания металлического листа позволяет, в частности, распределить материал отрезков модулей решетки фермы таким образом, чтобы исключить боковое смещение нейтральных слоев этих модулей по отношению к нейтральному слою продольных силовых балок данного элемента стрелы.

Принцип предлагаемого изобретения обеспечивает также свободу выбора формы модулей, использование того или иного угла между прямолинейными отрезками, использование отрезков различной длины и/или поперечного сечения, придания модулю V-образной, Z-образной или другой формы, как об этом уже было сказано выше, адаптация форм и размеров угловых зон, используемых для реализации сварного соединения модуля с продольными силовыми балками, с целью решения проблем усталостной прочности и устранения смещения центров или осей нейтральных слоев.

Здесь также следует отметить, что в целом стрела башенного подъемного крана в соответствии с предлагаемым изобретением может быть реализована на основе плоского металлического проката (стального листа) любых необходимых марок, включая стали с высоким значением предела упругости, что особенно важно для реализации продольных силовых балок.

И, наконец, предлагаемое изобретение позволяет оптимизировать управление производством элементов грузоподъемной стрелы, позволяя обеспечить это производство на основе поставок только одного типа материала в виде плоского металлического проката, позволяя существенным образом уменьшить количество необходимых деталей, поскольку один модуль решетки фермы представляет собой эквивалент двух или нескольких традиционных раскосов, причем каждый прямолинейный отрезок модуля соответствует одному обычному раскосу, и ограничивая число технологических операций всего тремя типами таких операций, а именно, вырезанием или выкраиванием, сгибанием и сваркой, которые, в случае необходимости, могут быть автоматизированы.

Предлагаемое изобретение будет лучше понятно из приведенного ниже описания нескольких примеров реализации этого элемента грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана, где даются ссылки на следующие фигуры:

фиг. 1 представляет собой общий схематический вид сверху элемента грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг.2 представляет собой схематический вид снизу этого же элемента стрелы;

фиг. 3 представляет собой схематический вид сбоку элемента стрелы, показанного на фиг.1 и 2;

фиг.4 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе по линии IV-IV, показанной на фиг.3, упомянутого элемента стрелы;

фиг.5 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе по линии V-V, показанной на фиг.3, упомянутого элемента стрелы;

фиг. 6 представляет собой схематический вид спереди модуля решетки фермы этого элемента стрелы, показанного перед сгибанием прямолинейных отрезков;

фиг. 7 представляет собой схематический перспективный вид модуля решетки фермы, показанного на фиг.6, в его окончательном состоянии;

фиг. 8 представляет собой схематический перспективный вид возможного варианта реализации модуля решетки фермы в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг. 9 представляет собой схематический перспективный вид другого возможного варианта реализации модуля решетки фермы в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 схематически представлен элемент грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана в соответствий с предлагаемым изобретением, имеющий треугольное поперечное сечение. Этот элемент стрелы содержит одну верхнюю продольную силовую балку 1 и две нижние продольные силовые балки 2 и 3, параллельные между собой, которые попарно определяют две наклонные боковые поверхности данного элемента, симметричные по отношению к средней продольной плоскости 4 этого элемента стрелы, и нижнюю, в частности, горизонтальную поверхность упомянутого элемента.

Верхняя силовая балка 1 данного элемента стрелы выполнена из вырезанного соответствующим образом и согнутого металлического листа, в частности из стали с пределом упругости, превышающим 360 Н/мм. Эта верхняя продольная силовая балка 1 имеет поперечное сечение в виде перевернутой буквы V, причем это поперечное сечение является монотонно изменяющимся по длине этой силовой балки. Говоря более конкретно, поперечное сечение балки в данном случае уменьшается от одного ее конца к другому концу (см. фиг.3, а также сравнение фиг.4 и 5).

Обе нижние продольные силовые балки 2 и 3, образующие путь движения для грузоподъемной тележки данного башенного подъемного крана, также выполнены из вырезанного соответствующим образом и согнутого металлического листа, в частности из листовой стали с величиной предела упругости, превышающей 360 Н/мм. Каждая нижняя продольная силовая балка 2 или 3 имеет прямоугольное поперечное сечение, монотонно изменяющееся по длине этой силовой балки. Говоря более конкретно, поперечное сечение каждой из нижних продольных силовых балок уменьшается по высоте от одного ее конца ко другому (см. фиг.3, а также сравнительный анализ фиг.4 и 5).

На концах трех продольных силовых балок 1, 2 и 3 предусмотрены специальные соединительные наконечники, предназначенные для соединения рассматриваемого элемента грузоподъемной стрелы для башенного подъемного крана с другими аналогичными элементами этой стрелы. Так, верхняя силовая балка 1 содержит на одном своем конце соединительный наконечник 5, образующий вилку, а на другом своем конце содержит соединительный наконечник 6, образующий шип. Кроме того, каждая из нижних силовых балок 2 и 3 содержит на своих концах соответственно соединительные наконечники 7 и 8.

Две боковые стороны и нижняя сторона элемента стрелы образованы, каждая, совокупностью модулей 9. В рассматриваемом здесь примере реализации предлагаемого изобретения каждый модуль 9 содержит два прямолинейных отрезка 10 и 11, соединенных друг с другом в угловой зоне 12, формируя между собой некоторый угол таким образом, чтобы модуль 9 имел V-образную конфигурацию.

Каждый модуль 9 выполнен из вырезанного, а затем согнутого металлического листа, причем на фиг. 6 показана форма вырезанного листа перед его сгибанием, тогда как на фиг.7 показана окончательная конфигурация модуля 9, получаемая после сгибания этого металлического листа.

Сгибание листа осуществляется на первом отрезке 10 по продольной линии сгибания 13 и на втором отрезке 11 по продольной линии сгибания 14. Таким образом, после сгибания оба отрезка 10 и 11 принимают вид уголкового профиля.

На свободных концах двух отрезков 10 и 11, а также в угловой зоне 12 данный металлический лист содержит вырезы 15, 16, 17 и 18 в форме входящего угла, которые образуют боковые выемки.

Как можно видеть на фиг.6 и 7, особенно для второго отрезка 11 в области его свободного конца, прямолинейные отрезки модуля 9 могут иметь переменное поперечное сечение по длине (с расширением или сужением).

Рассматривая специально боковые стороны элемента стрелы в соответствии с предлагаемым изобретением (см. фиг.3), можно видеть, что монтаж модулей 9 выполнен таким образом, что угловая зона 12 каждого модуля 9 присоединяется к верхней продольной силовой балке 1, тогда как свободные концы двух прямолинейных отрезков 10 и 11 каждого модуля 9 присоединяются к одной и той же нижней продольной силовой балке, например к балке 2. Таким образом, определенное число модулей 9 устанавливается последовательно по длине данного элемента стрелы, причем конец второго прямолинейного отрезка 11 одного модуля 9 располагается в непосредственной близости от конца первого прямолинейного отрезка 10 последующего модуля 9.

Закрепление каждого модуля 9 на продольных силовых балках 1, 2 и 3 осуществляется при помощи сварного соединения. В частности, угловая зона 12 каждого модуля 9 имеет ширину, адаптированную для сварного соединения с одним из крыльев верхней продольной силовой балки 1. Боковые выемки 15, 16, 17 и 18, располагающиеся на уровне соединений каждого модуля 9 с продольными силовыми балками 1, 2, 3, позволяют обеспечить облегченный доступ сварочной головки к местам сварки.

В соответствии с тем же самым принципом для формирования нижней стороны данного элемента стрелы в соответствии с предлагаемым изобретением другие модули 9 установлены и присоединены при помощи сварки между двумя нижними продольными силовыми балками 2 и 3 (см. фиг.2).

В примере реализации предлагаемого изобретения, описанном выше со ссылками на фиг.1-7, каждый модуль 9 содержит два прямолинейных отрезка 10 и 11 различной длины. Соотношения длин двух этих отрезков 10 и 11 могут быть различными и в варианте реализации данного изобретения, не показанном на приведенных в приложении фигурах, два этих прямолинейных отрезка 10 и 11 имеют одинаковую длину, что делает такой модуль решетки фермы симметричным.

На фиг. 8 и 9 проиллюстрированы другие возможные варианты реализации предлагаемого изобретения.

На фиг. 8 схематически представлен модуль 9" решетки фермы. Этот модуль решетки содержит два прямолинейных отрезка 10 и 11, соединенных между собой в угловой зоне 12, и третий прямолинейный отрезок 19, располагающийся между двумя упомянутыми выше отрезками 10 и 11 и также присоединенный к той же угловой зоне 12, относительно удлиненной в данном случае. Этот третий прямолинейный отрезок 19 не согнут в своем продольном направлении и сохраняет таким образом плоскую конфигурацию.

На фиг. 9 схематически представлен модуль 9"" решетки фермы, имеющий в целом Z-образную форму. Этот модуль решетки содержит первый прямолинейный отрезок 20, согнутый в продольном направлении, второй прямолинейный отрезок 21, присоединенный к первому отрезку в первой угловой зоне 22, и третий прямолинейный отрезок 23, присоединенный к упомянутому второму отрезку во второй угловой зоне 24.

Модули 9" и 9"" в соответствии с этими вариантами предлагаемого изобретения также выполнены на основе вырезанных соответствующим образом и согнутых металлических листов.

Здесь следует отметить, что не будут являться выходом за рамки предлагаемого изобретения:

- различные модификации форм модулей решеток фермы типа изменения величины угла для модулей V-образной формы, или формирования модулей W-образной формы, или комбинации описанных выше форм этих модулей;

- использование описанных выше модулей решетки фермы, связанных с продольными силовыми балками классического типа (то есть не образованными вырезанным и согнутым металлическим листом);

- применение предлагаемого изобретения к реализации грузоподъемных стрел башенных подъемных кранов, имеющих отличное от треугольного поперечное сечение, например прямоугольное или трапецеидальное поперечное сечение. В этом случае модули решетки фермы располагаются на четырех сторонах каждого элемента стрелы, а именно на двух его боковых сторонах, на его верхней стороне и на его нижней стороне.