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. Линия контура имеет между расположенной на оси (s) симметрии на одинаковом расстоянии от первой и второй точки (S1, S2) пересечения средней точкой (М) и первой точкой (S1) пересечения имеющий, по меньшей мере, приблизительно форму круговой дуги участок (k1), к которому примыкает в направлении второй точки (S2) пересечения по касательной первый прямолинейный участок, воображаемое продолжение которого в направлении второй точки (S2) пересечения пересекает ось (s) симметрии и образует с ней острый угол. По касательной к имеющему приблизительно форму круговой дуги участку (k1) примыкает в направлении первой точки (S1) пересечения второй прямолинейный участок (g2), который проходит до оси (s) симметрии и образует с ней в первой точке (S1) пересечения внутри замыкаемой линией контура площади угол (γ) меньше 90°. Достигается улучшение крановой секции. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.
Изобретение относится к крановой секции для крана, содержащей продольную ось и проходящую в поперечной плоскости зеркально симметрично относительно оси симметрии линию контура, при этом линия контура имеет между расположенной на оси симметрии на одинаковом расстоянии от первой и второй точки пересечения точкой и первой точкой пересечения имеющий, по меньшей мере, приблизительно форму круговой дуги участок, к которому примыкает в направлении второй точки пересечения по касательной первый прямолинейный участок, воображаемое продолжение которого в направлении второй точки пересечения пересекает ось симметрии и образует с ней острый угол.
Такая крановая секция показана, например, на фиг.13 в ЕР 583 552 В1.
Недостатком является то, что изготовление имеющего форму круговой дуги участка является затратным и не легко выполняется без погрешностей.
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.
За счет изобретения обеспечивается хорошая возможность сварки крановой секции, лучшее зажимание для сварки за счет сходящихся наклонно друг к другу участков, а также выполнение продольного сварочного шва без дополнительной подготовки кромок. В целом получается более надежное в изготовлении выполнение.
Другие предпочтительные варианты выполнения заданы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Под центром тяжести площади в данном раскрытии понимается центр тяжести всей окруженной воображаемой линией контура зоны. Таким образом, понятие «центр тяжести площади» не распространяется только на заключенную между наружным и внутренним контуром площадь.
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 п.п.1-17 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 кран-балку 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 металлическая листовая конструкция (фиг.1с) одного примера выполнения, в котором имеющий форму круговой дуги участок k1 приближен 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 в удлинении стрелы приближен с помощью различных многоугольников;
фиг.2 - крановая секция, согласно фиг.1а-1с и 1е, при этом заштрихованной показана для всех примеров выполнения площадь, к которой относится центр тяжести площади;
фиг.3 - второй пример выполнения воображаемой линии контура крановой секции, согласно изобретению;
фиг.4 - система стрелы, согласно фиг.1d, в изометрической проекции;
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 (формы) воображаемой линии контура крановой секции в поперечной плоскости крановой секции. При этом под поперечной плоскостью понимается плоскость, через которую проходит перпендикулярно 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 линию 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 собой 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, если этот участок имеет, по меньшей мере, приближенно форму круговой дуги, когда он может приближаться с помощью многоугольника (т.е. аппроксимироваться посредством многоугольника), как это показано на фиг.1b и 1с. Приближение (аппроксимация) имеющего форму круговой дуги участка k1 с помощью (посредством) 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, когда он 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 друг с другом 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 (формы) 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.
Согласно изобретению, как показано на фиг.1, предусмотрено, что по касательной к имеющему форму круговой дуги участку k1 в направлении первой точки S1 пересечения примыкает другой 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 предпочтительно меньше 80°. Предпочтительно, угол γ 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 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 примыкает в направлении второй точки S2 пересечения по касательной к показанной на фиг.1а и 1d вспомогательной окружности первый прямолинейный участок g1, который проходит по большой части прохождения контура между средней точкой М и второй точкой S2 пересечения. За счет этого продольно 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 третий прямолинейный участок g3, 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, если третий прямолинейный участок g3 (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 третий прямолинейный участок g3 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.
Третий прямолинейный участок g3 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. А именно, 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.
Относительно всех показанных вариантов выполнения следует 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. внутри половины высоты крановой секции. За счет этого концентрация поперечного сечения крановой секции смещается максимально в зону сжатия вниз, 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 точку Е экстремума 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 примерно при 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 точка Е экстремума 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 точку Е экстремума, т.е. как в направлении первой точки S1 пересечения, так и в направлении второй точки S2 пересечения уменьшается ширина крановой секции, исходя из точки Е экстремума. При приближении имеющего форму круговой дуги участка k1 с помощью многоугольной кривой, как показано на фиг.1с, все точки многоугольного участка, с помощью которого приближается имеющий форму круговой дуги участок k1, 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 ширину b1 профиля, 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 штриховой линией на фиг.2 площади, т.е. ко всей поверхности, 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 опорный элемент 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 приближен (аппроксимирован) с помощью различных многоугольников. Лежащий внутри профиль поперечного сечения имеет в зоне имеющего форму круговой дуги участка меньше кромок (отбортовок), что является особенно предпочтительным с точки зрения технологии изготовления при небольших профилях.
Изготовление крановой секции, согласно изобретению, можно осуществлять, например, так, что крановая секция образована из двух оболочек, которые выполнены зеркально симметрично друг другу, 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 (отбортовки) и/или прокатки, а также, например, сварки.
Если необходимы различные толщины стенок, то наружный контур предпочтительно может оставаться тем же, а толщина металлических листов увеличивается внутрь.
На фиг.4 показана в качестве примера система 5 стрелы с расположенным в стреле одним 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 симметрии воображаемую линию контура, при этом линия контура имеет между расположенной на оси симметрии на одинаковом расстоянии от первой и второй точки пересечения средней точкой и первой точкой пересечения имеющий, по меньшей мере, приблизительно форму круговой дуги участок, к которому примыкает в направлении второй точки пересечения по касательной первый прямолинейный участок, воображаемое удлинение которого в направлении второй точки пересечения пересекает ось симметрии и образует с ней острый угол, отличающаяся тем, что по касательной к имеющему приблизительно форму круговой дуги участку (k1) примыкает в направлении первой точки (S1) пересечения второй прямолинейный участок (g2), который проходит до оси (s) симметрии и образует с ней в первой точке (S1) пересечения внутри замыкаемой линией контура площади угол (γ) меньше 90°.
2. Секция по п.1, отличающаяся тем, что угол (γ) меньше 80°.
3. Секция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что угол (γ) больше 70°.
4. Секция по п.1, отличающаяся тем, что воображаемое удлинение (g1') образует с осью (s) симметрии острый угол (β).
5. Секция по п.1, отличающаяся тем, что имеющий форму круговой дуги участок (k1) выполнен в виде дуги, составляющей четверть круга.
6. Секция по п.1, отличающаяся тем, что средняя точка (К) кривизны имеющего форму круговой дуги участка (k1) лежит на оси (s) симметрии или вблизи нее.
7. Секция по п.1, отличающаяся тем, что средняя точка (К) кривизны имеющего форму круговой дуги участка (k1) лежит между первой точкой (S1) пересечения и средней точкой (М).
8. Секция по п.1, отличающаяся тем, что прямолинейный участок (g1) выполнен в виде касательного продолжения имеющего форму круговой дуги участка (k1).
9. Секция по п.1, отличающаяся тем, что линия контура между первой точкой (S1) пересечения и второй точкой (S2) пересечения имеет точку (Е) экстремума с максимальным удалением (е) от оси (s) симметрии.
10. Секция по п.9, отличающаяся тем, что расстояние (d) между первой и второй точкой (S1, S2) пересечения, по меньшей мере, в 2 раза больше максимального удаления (е) точки (Е) экстремума от оси (s) симметрии.
11. Секция по п.9 или 10, отличающаяся тем, что точка (Е) экстремума лежит между первой точкой (S1) пересечения и расположенной на одинаковом расстоянии от первой и второй точки (S1, S2) пересечения средней точкой (М).
12. Секция по п.9 или 10, отличающаяся тем, 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).
13. Секция по п.1, отличающаяся тем, что имеющий форму круговой дуги участок (k1) аппроксимирован посредством многоугольника.
14. Секция по п.1, отличающаяся тем, что имеет, по меньшей мере, на большей части своей продольной протяженности одинаковую форму поперечного сечения.
15. Секция по п.1 или 8, отличающаяся тем, что состоит, по меньшей мере, из одного металлического листа и толщина металлического листа всех участков (k1, k2, g1, g2, g3) крановой секции в поперечной плоскости, по меньшей мере, по существу, одинакова.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. Система стрелы по п.18, отличающаяся тем, что предусмотрено между одним и двадцатью, предпочтительно между пятью и десятью удлинений стрелы.
20. Система стрелы по п.18, отличающаяся тем, что предусмотрено более пяти удлинений стрелы.
21. Система стрелы по любому из пп.18-20, отличающаяся тем, что формы линии контура стрелы и линии контура всех удлинений стрелы, при необходимости до степени аппроксимации круговых дуг посредством многоугольников, являются одинаковыми.
22. Кран, отличающийся тем, что содержит крановую секцию по п.1 или систему (5) стрелы по п.18.
23. Кран по п.22, отличающийся тем, что выполнен в виде погрузочного крана.
24. Автомобиль (3) с краном (4) по п.22.
