Форма профиля для крановой секции
Изобретение относится к крановой секции для крана. Крановая секция для крана содержит продольную ось и проходящую в поперечной плоскости, по меньшей мере, приблизительно зеркально симметрично относительно оси (s) симметрии воображаемую линию контура, при этом линия контура пересекает в первой точке (S1) пересечения и второй точке (S2) пересечения ось (s) симметрии. Линия контура имеет прямолинейный участок, воображаемое продолжение которого в направлении второй точки (S2) пересечения пересекает ось (s) симметрии и образует с ней острый угол. Центр (F) тяжести ограниченной линией контура в поперечной плоскости площади находится между первой точкой (S1) пересечения и расположенной на оси (s) симметрии на одинаковом расстоянии от первой и второй точки (S1, S2) пересечения средней точкой (M). Достигается улучшение крановой секции. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 5 ил.
Данное изобретение относится к крановой секции для крана, содержащей продольную ось и проходящую в поперечной плоскости относительно оси симметрии по меньшей мере приблизительно зеркально симметрично воображаемую линию контура, при этом линия контура пересекает ось симметрии в первой и второй точке пересечения и при этом линия контура имеет прямолинейный участок, воображаемое продолжение которого в направлении второй точки пересечения пересекает ось симметрии и образует с ней острый угол.
Такой кран показан, например, на фиг.13 в ЕР 583552 В1.
Такая крановая секция имеет на практике относительно высокую конструкцию, и тем самым сильно ограничена возможность ее использования. Например, она не пригодна для области погрузочных кранов.
Задачей изобретения является создание улучшенной крановой секции.
Эта задача решена с помощью крановой секции с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Реальная крановая секция имеет, естественно, на основе толщины материала образующих ее конструктивных элементов как наружный контур, так и внутренний контур. «Воображаемая линия контура» относится к наружному контуру крановой секции.
Под центром тяжести площади в данном раскрытии понимается центр тяжести всей окруженной воображаемой линией контура зоны (заштрихованной площади на фиг.1h). Таким образом, понятие «центр тяжести площади» не следует понимать как относящийся к заключенной между наружным и внутренним контуром площади.
Выбор прохождения (формы) воображаемой линии осуществлен так, что центр тяжести площади окруженной воображаемой линией контура зоны находится между первой точкой пересечения и средней точкой, что обеспечивает возможность свободного выбора толщины металлического листа окруженной воображаемой линией контура крановой секции в относительно большом диапазоне толщины материала. В отличие от уровня техники (например, ЕР 583552 В1) положение прохода через ноль на оси симметрии (положение, в котором преобладающие в верхней зоне крановой секции силы растяжения переходят в преобладающие в нижней зоне крановой секции силы сжатия) определяется не выбором толщины металлического листа, а прохождением воображаемой линии контура. Даже при одинаковой толщине металлического листа всех участков, за счет изобретения обеспечивается возможность смещения перехода через ноль в нижнюю зону крановой секции.
Другие предпочтительные варианты выполнения заданы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Кроме того, изобретение относится к системе стрелы для крана, при этом образована, по меньшей мере, одна стрела и/или удлинение стрелы в виде крановой секции по любому из пп. 1-26 формулы изобретения. Предпочтительно предусмотрено между 1 и 20, предпочтительно между 5 или 10, удлинений стрелы. Особенно предпочтительно, что предусмотрено более пяти удлинений стрелы.
Кроме того, изобретение относится к крану, в частности погрузочному крану, содержащему крановую секцию в соответствии с указанными выше вариантами выполнения или систему стрелы указанного вида, а также к оборудованному таким краном автомобилю.
Другие преимущества и подробности изобретения следуют из приведенного ниже описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1а - первый пример выполнения воображаемой линии контура крановой секции согласно изобретению;
фиг. 1b и 1с - конструкция линии контура (фиг.1b) и соответствующая конструкция из металлического листа (фиг.1с) одного примера выполнения, в котором имеющий форму круговой дуги участок k1 аппроксимирован с помощью многоугольной линии;
фиг.1d - система стрелы с тремя удлинениями стрелы согласно фиг.1b;
фиг.1е - крановая секция согласно фиг. 1а-1с, при этом указано положение центра тяжести площади;
фиг.1f - система стрелы с одним удлинением стрелы, при этом показано расположение опорных элементов;
фиг.1g - система стрелы с одним удлинением стрелы, при этом имеющий форму круговой дуги участок в стреле и удлинении стрелы аппроксимирован с помощью различных многоугольников;
фиг.1h - крановая секция согласно фиг. 1а-1с и 1е, при этом заштрихованной показана для всех примеров выполнения площадь, к которой относится центр тяжести площади;
фиг.2 - второй пример выполнения воображаемой линии контура крановой секции согласно изобретению;
фиг.3 - третий пример выполнения воображаемой линии контура крановой секции согласно изобретению;
фиг.4 - система стрелы согласно фиг.1d, в изометрической проекции; и
фиг.5 - автомобиль с краном согласно изобретению.
Следует отметить, что все фигуры выполнены с соблюдением масштаба так, что длины отдельных участков контура, а также изображения углов показаны в правильном соотношении друг с другом. Все углы приведены в градусах, так что полный угол соответствует 360 градусам. Под острым углом понимается угол меньше ¼ полного угла. Под тупым углом понимается угол больше ¼ и меньше ½ полного угла. Угол, равный ¼ полного угла, называется прямым углом.
На фиг.1а показан первый пример выполнения прохождения воображаемой линии контура крановой секции в поперечной плоскости крановой секции. При этом под поперечной плоскостью понимается плоскость, через которую перпендикулярно проходит продольная ось крановой секции. Все крановые секции согласно изобретению имеют расположенную в поперечной плоскости ось s симметрии, относительно которой линия контура крановой секции проходит в поперечной плоскости, по меньшей мере, приблизительно зеркально симметрично. В случае, когда крановая секция на большей части или на всей своей продольной протяженности имеет одинаковую форму поперечного сечения, эта ось s симметрии представляет собой прямую пересечения поперечной плоскости с проходящей вдоль продольной оси плоскостью симметрии (медианной плоскостью). Во всех примерах выполнения линия контура пересекает ось s симметрии в первой и во второй точке S1, S2 пересечения. Расположенная на оси s симметрии на равном расстоянии от первой и второй точек S1, S2 пересечения средняя точка М представляет положение половинной высоты крановой секции в поперечной плоскости. Исходя из средней точки М в направлении точки S2 пересечения, находится зона крановой секции, которая при работе нагружается преимущественно на растяжение. Лежащая между средней точкой М и первой точкой S1 пересечения зона крановой секции нагружается при работе по существу на сжатие.
Показанное на фиг.1 прохождение линии контура крановой секции имеет четыре отличающихся друг от друга участка k1, g1, g2, g3.
Расположенный в зоне максимальной нагрузки на сжатие при работе участок k1 выполнен в форме круговой дуги, поскольку эта форма поперечного сечения, как известно, имеет уменьшенные напряжения сжатия и тем самым снижает опасность возникновения выпучиваний. Достаточно, когда этот участок имеет, по меньшей мере, приближенно форму круговой дуги, поскольку он может быть аппроксимирован с помощью многоугольника, как это показано на фиг. 1b и 1с. Аппроксимация имеющего форму круговой дуги участка k1 с помощью многоугольной линии обеспечивает простое изготовление посредством отбортовки образующих крановую секцию металлических листов. Однако, естественно, может быть реализовано выполнение в форме круговой дуги с помощью процесса прокатки.
Имеющий форму круговой дуги участок k1 может иметь лишь приблизительно форму круговой дуги, он может быть образован, например, с помощью одного или нескольких эллипсовидных участков с соответственно малым эксцентриситетом. Возможно также выполнение имеющего форму круговой дуги участка k1 за счет последовательного соединения соответствующих коротких прямолинейных, эллиптических и/или имеющих форму круговой дуги сегментов.
Как показано на фиг.1, особенно предпочтительно, когда имеющий форму круговой дуги участок k1 выполнен в виде составляющей четверть круга дуги, т.е. проходит по углу примерно 90°. За счет этого можно большую часть прохождения линии контура между первой точкой S1 пересечения и средней точкой М выполнять в виде имеющего форму круговой дуги участка k1. Особенно предпочтительным является показанный на фиг.1 вариант выполнения, в котором средняя точка К кривизны имеющего форму круговой дуги участка k1 лежит вблизи или на оси s симметрии, и средняя точка К кривизны имеющего форму круговой дуги участка k1 лежит между первой точкой S1 пересечения и средней точкой М. В отличие от показанного на фиг.1, имеющий форму круговой дуги участок k1 может проходить до первой точки S1 пересечения. В этом случае вся линия контура в зоне точки S1 пересечения и средней точкой М выполнена также в виде имеющего форму круговой дуги участка k1.
Однако особенно предпочтительным является показанный на фиг.1 вариант выполнения, в котором по касательной к имеющему форму круговой дуги участку k1 в направлении первой точки S1 пересечения примыкает третий прямолинейный участок g2, который образует с осью s симметрии угол γ меньше 90° (в данном случае угол γ составляет примерно 72°). За счет этого обеспечивается хорошая возможность сварки крановой секции, лучшая возможность зажимания для сварки за счет сходящихся наклонно друг с другом участков, а также возможность выполнения продольного сварного шва без дополнительной подготовки кромок. В целом обеспечивается технологически надежное выполнение.
Угол является предпочтительно меньше 80°. Предпочтительно, угол γ составляет больше 70°.
В показанном на фиг.1 примере выполнения средняя точка К кривизны имеющего форму круговой дуги участка k1 находится непосредственно на оси s симметрии между средней точкой М и первой точкой S1 пересечения. В отличие от показанного, точка К кривизны может быть также расположена с некоторым смещением относительно оси s симметрии. Однако она должна всегда находиться в зоне между точкой М и первой точкой S1 пересечения.
К имеющему форму круговой дуги участку k1 в направлении второй точки S2 пересечения по касательной к показанной на фиг. 1а и 1b вспомогательной окружности примыкает первый прямолинейный участок g1, который проходит по большей части прохождения (формы) контура между средней точкой М и второй точкой S2 пересечения. За счет этого вытянутого прямолинейного выполнения в верхней зоне крановой секции и образующегося тем самым сужения поперечного сечения образуется зона, которая лучше, чем в уровне техники пригодна для восприятия возникающих здесь сил растяжения, а также опорных сил при расположении в системе стрелы. Воображаемое продолжение g1' прямолинейного участка g1 (см. фиг.1b) образует с осью s симметрии острый угол β, который в показанном примере выполнения составляет примерно 18°. Вообще, острый угол β может лежать также в диапазоне больше 10°, предпочтительно больше 15°. При этом верхняя граница предпочтительно составляет 25° для исключения слишком плоского прохождения прямолинейного участка g1.
В примере выполнения, согласно фиг.1, к первому прямолинейному участку g1 непосредственно примыкает второй прямолинейный участок g2, который проходит до оси s симметрии и пересекает ее во второй точке S2 пересечения. Как показано, в частности, на фиг.1с, с точки зрения технологии изготовления желательно, что второй прямолинейный участок g2 (в отличие от показанного на фиг.1а) соединен не непосредственно, а через предпочтительно выполненный изогнуто другой участок с первым прямолинейным участком g1.
В показанном на фиг.1 примере выполнения второй прямолинейный участок g2 образует с осью s симметрии угол α, который меньше 90° (в примере выполнения на фиг.1 угол α составляет примерно 65°). Особенно предпочтительно диапазон для угла α меньше 70°. Однако угол α в этом примере выполнения должен быть больше 60°.
В другом примере выполнения согласно фиг.2 второй прямолинейный участок образует с осью s симметрии прямой угол.
Второй прямолинейный участок g2 обеспечивает то преимущество, что за счет этого в зоне вокруг вершины крановой секции возможно благоприятное местное введение усилий, которое происходит, например, при опоре пакетов скольжения между отдельными удлинениями стрелы. За счет небольшой длины плеча образуется благоприятное соотношение между толщиной металлического листа и длиной плеча, так что предотвращается деформация крановой секции в верхней зоне.
Однако в принципе возможно также выполнение прохождения контура в этой зоне в виде второго имеющего форму круговой дуги участка k2 (см. фиг.3). Однако это представляет лишь специальный вариант выполнения общей идеи, а именно, что линия контура заканчивается округлением на оси s симметрии. В качестве альтернативного решения к показанному выполнению округления в виде имеющего форму круговой дуги участка k2, округление может быть выполнено также, например, в виде кромки 7.
В показанном на фиг.2 примере выполнения воображаемая линия контура не имеет имеющего форму круговой дуги участка k1, а лишь прямолинейные участки g1, g2, g3, g4.
Относительно всех вариантов выполнения крана согласно изобретению следует в целом отметить, что центр F тяжести площади лежит в ограниченной линией контура в поперечной плоскости площади в зоне между средней точкой М и первой точкой S1 пересечения, т.е. нижи половины высоты крановой секции. За счет этого концентрация поперечного сечения крановой секции смещается максимально вниз в зону сжатия, за счет чего образуется меньшая доля напряжения сжатия.
Как показано на фигурах, линия контура во всех примерах выполнения имеет между первой точкой S1 пересечения и второй точкой S2 пересечения экстремальную точку (экстремум) Е с максимальным удалением е от оси s симметрии. Расстояние D между первой точкой S1 пересечения и второй точкой S2 пересечения может быть при этом в два раза больше удаления е. Предпочтительно, расстояние D, по меньшей мере, в два с половиной раза, особенно предпочтительно в 2,75 раза превышает удаление е. Расстояние D не может более чем в три раза превышать удаление е.
Может быть предусмотрено, что расстояние d линии контура от оси s симметрии при приблизительно одной четверти расстояния D между первой и второй точкой S1, S2 пересечения, исходя из второй точки S2 пересечения, меньше или равно 0,8 максимального удаления е.
В показанном на фиг.1 примере выполнения экстремальная точка Е находится между средней точкой М и первой точкой S1 пересечения примерно на высоте средней точки К кривизны. В показанном на фиг.1а прохождении линия контура имеет лишь одну единственную экстремальную точку Е, т.е. как в направлении первой точки S1 пересечения, так и в направлении второй точки S2 пересечения уменьшается ширина крановой секции, исходя из экстремальной точки Е. При аппроксимации имеющего форму круговой дуги участка k1 с помощью многоугольной кривой, как показано на фиг.1с, все точки многоугольного участка, с помощью которого аппроксимируется имеющий форму круговой дуги участок k1 в зоне точке Е, имеют, естественно, это максимальное удаление е.
Исходя из показанной на фиг.1а вспомогательной окружности с радиусом r, пример выполнения согласно фиг.1 имеет ширину b профиля, равную примерно 2r, высоту D профиля, равную примерно 3r, и верхнюю высоту профиля выше b1, равную примерно r. Эти особенно предпочтительные размеры могут быть предусмотрены в целом в крановой секции согласно изобретению.
На фиг.1е показано для примера выполнения согласно фиг.1 положение центра F тяжести площади между средней точкой М и первой точкой S1 пересечения на оси s симметрии. При этом центр F тяжести площади относится к показанной заштрихованной на фиг.1h площади, т.е. ко всей площади, которая окружена воображаемой линией контура (соответствует наружному контуру).
На фиг.1f показана система 5 стрелы с одним удлинением стрелы, при этом дополнительно показано опирание системы 5 стрелы через опорный элемент 1, а также опирание удлинения стрелы в стреле через опорные элементы 2. Показанный пример выполнения является, естественно, лишь примером относительно числа показанных удлинений стрелы. Те же опорные элементы можно применять в системах 5 стрелы при любом количестве удлинений стрелы.
В примере выполнения согласно фиг.1g показаны две крановые секции, в случае которых речь идет, например, о расположенном в стреле удлинении стрелы. Значение имеет то, что имеющий форму круговой дуги участок k1 аппроксимирован с помощью различных многоугольников. Лежащий внутри профиль поперечного сечения имеет в зоне имеющего форму круговой дуги участка меньше кромок, что является особенно предпочтительным с точки зрения технологии изготовления в случае небольших профилей.
Изготовление крановой секции согласно изобретению можно осуществлять, например, так, что крановая секция образована из двух оболочек, которые выполнены зеркально симметрично относительно друг друга и при этом одна из оболочек соответствует одному из примеров выполнения. Обе оболочки можно соединять друг с другом в зоне первой точки S1 пересечения и второй точки S2 пересечения, например сваривать.
Однако особенно предпочтительно может быть предусмотрено изготовление крановой секции, по меньшей мере, вдоль одного участка ее продольной протяженности, из одного единственного металлического листа, которому придают подходящую форму и затем замыкают вдоль одной единственной линии (например, сваривают). Эта линия может проходить, например, в зоне первой точки S1 пересечения или второй точки S2 пересечения.
Придание формы металлическим листам можно осуществлять известным образом за счет сгибания и/или прокатки, а также, например, сварки.
Если необходимы различные толщины стенок, то наружный контур предпочтительно может оставаться одним и тем же, а толщина металлических листов увеличивается внутрь.
На фиг.4 показана в качестве примера система 5 стрелы с расположенным в стреле удлинением стрелы.
На фиг.5 показан в качестве примера автомобиль 3, на котором расположен кран 4 согласно изобретению. Кран 4 имеет систему 5 стрелы согласно изобретению, при этом отдельные удлинения стрелы можно телескопически перемещать относительно друг друга с помощью сдвигающего цилиндра 6. Возможность телескопического перемещения может обеспечиваться, естественно, также с помощью других приводных средств. В задней зоне автомобиля 3 может быть расположен не изображенный погрузочный кузов.
1. Крановая секция для крана, содержащая продольную ось и проходящую в поперечной плоскости, по меньшей мере, приблизительно зеркально симметрично относительно оси (s) симметрии воображаемую линию контура, при этом линия контура пересекает ось (s) симметрии в первой и второй точках (S1, S2) пересечения и при этом линия контура имеет прямолинейный участок (g1), воображаемое продолжение (g1') которого в направлении второй точки (S2) пересечения пересекает ось (s) симметрии и образует с ней острый угол (β), причем центр (F) тяжести площади, ограниченной линией контура в поперечной плоскости площади, находится между первой точкой (S1) пересечения и расположенной на оси (s) симметрии на одинаковом расстоянии от первой и второй точек (S1, S2) пересечения средней точкой (M), причем крановая секция состоит, по меньшей мере, из одного металлического листа и толщина металлического листа всех участков крановой секции в поперечной плоскости, по меньшей мере, по существу, одинакова, причем линия контура между первой точкой (S1) пересечения и средней точкой (M) имеет, по меньшей мере, частично имеющий, по меньшей мере, приблизительно форму круговой дуги участок (k1) и причем линия контура в направлении второй точки (S2) пересечения сужается, по меньшей мере, перед последней третью расстояния (D) между первой и второй точками (S1, S2) пересечения.
2. Секция по п.1, отличающаяся тем, что острый угол (β) больше 10°.
3. Секция по п.2, отличающаяся тем, что острый угол (β) больше 15°.
4. Секция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что острый угол (β) меньше 25°.
5. Секция по п.1, отличающаяся тем, что имеющий форму круговой дуги участок (k1) выполнен в виде четверти дуги круга.
6. Секция по п.1, отличающаяся тем, что средняя точка (K) кривизны имеющего форму круговой дуги участка (k1) лежит вблизи оси (s) симметрии или на ней.
7. Секция по любому из пп.1, 5 или 6, отличающаяся тем, что средняя точка (K) кривизны имеющего форму круговой дуги участка (k1) лежит между первой точкой (S1) пересечения и средней точкой (M).
8. Секция по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрен прямолинейный участок (g1), который выполнен в виде касательного продолжения имеющего форму круговой дуги участка (k1).
9. Секция по п.1, отличающаяся тем, что линия контура, начиная от второй точки (S2) пересечения и с прохождением от оси (s) симметрии, имеет второй прямолинейный участок (g2).
10. Секция по п.9, отличающаяся тем, что второй прямолинейный участок (g2) образует с осью (s) симметрии прямой угол.
11. Секция по п.9, отличающаяся тем, что второй прямолинейный участок (g2) образует с осью (s) симметрии угол (α) меньше 90°.
12. Секция по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что второй прямолинейный участок (g2) непосредственно соединен с первым прямолинейным участком (g1).
13. Секция по п.9, отличающаяся тем, что второй прямолинейный участок (g2) соединен с первым прямолинейным участком (g1), по меньшей мере, через один - предпочтительно выполненный изогнутым - другой участок.
14. Секция по п.13, отличающаяся тем, что линия контура между первой точкой (S1) пересечения и второй точкой (S2) пересечения имеет экстремальную точку (E) с максимальным удалением (e) от оси (s) симметрии.
15. Секция по п.14, отличающаяся тем, что расстояние (d) между первой и второй точками (S1, S2) пересечения, по меньшей мере, в 2 раза больше максимального удаления (e) экстремальной точки (E) от оси (s) симметрии.
16. Секция по п.13 или 14, отличающаяся тем, что расстояние (d) линии контура от оси (s) симметрии при примерно одной четверти расстояния (D) между первой и второй точками (S1, S2) пересечения, исходя из второй точки (S2) пересечения, меньше или равно 0,8 максимального удаления (e).
17. Секция по п.14, отличающаяся тем, что экстремальная точка (E) лежит между первой точкой (S1) пересечения и средней точкой (M).
18. Секция по п.1, отличающаяся тем, что по касательной к имеющему форму круговой дуги участку (k1) в направлении первой точки (S1) пересечения примыкает третий прямолинейный участок (g3), который образует с осью (s) симметрии угол (γ) меньше 90°.
19. Секция по п.1, отличающаяся тем, что имеющий форму круговой дуги участок (k1) аппроксимирован с помощью многоугольника.
20. Секция по п.1, отличающаяся тем, что имеет, по меньшей мере, на большей части своей продольной протяженности одинаковую форму поперечного сечения.
21. Секция по п.1, отличающаяся тем, что сужение линии контура продолжается до второй точки (S2) пересечения и заканчивается в округлении на оси (s) симметрии.
22. Секция по п.1, отличающаяся тем, что состоит из двух оболочек, которые выполнены зеркально симметрично относительно друг друга и предпочтительно в зоне первой точки (S1) пересечения и второй точки (S2) пересечения соединены друг с другом.
23. Секция по п.1, отличающаяся тем, что состоит, по меньшей мере, вдоль одного участка своей продольной протяженности из одного единственного металлического листа, который замкнут вдоль одной единственной линии, которая предпочтительно проходит в зоне первой точки (S1) пересечения или второй точки (S2) пересечения.
24. Система стрелы для крана, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна стрела и/или одно удлинение стрелы выполнены в виде крановой секции по п.1.
25. Система стрелы по п.24, отличающаяся тем, что предусмотрено между одним и двадцатью, предпочтительно между пятью и десятью удлинений стрелы.
26. Система стрелы по п.24, отличающаяся тем, что предусмотрено более пяти удлинений стрелы.
27. Система стрелы по любому из пп.24-26, отличающаяся тем, что формы линии контура стрелы и линии контура всех удлинений стрелы, при необходимости до степени аппроксимации круговых дуг с помощью многоугольников, являются одинаковыми.
28. Кран, отличающийся тем, что содержит крановую секцию по п.1 или систему (5) стрелы по п.24.
29. Кран по п.28, отличающийся тем, что он представляет собой погрузочный кран.
30. Автомобиль (3) с краном (4) по п.28.
