ФОРМА ПРОФИЛЯ ДЛЯ КРАНОВОЙ СЕКЦИИ
SHAPE OF PROFILE FOR CRANE SECTION

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;
1
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 k 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.
1
2
1
2
2
1
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 S, S пересечения. Расположенная на оси s симметрии на равном расстоянии от первой и второй точек S, S пересечения средняя точка М представляет собой положение половинной высоты крановой секции в поперечной плоскости. Исходя из средней точки М в направлении точки S пересечения, находится зона крановой секции, которая при работе нагружается преимущественно на растяжение. Лежащая между средней точкой М и первой точкой S пересечения зона крановой секции нагружается при работе по существу на сжатие.
1
1
2
3
Показанное на фиг.1 прохождение линии контура крановой секции имеет четыре отличающихся друг от друга участка k, g, g, g.
1
1
Расположенный в зоне максимальной нагрузки на сжатие при работе участок k 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 k 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.
1
1
Имеющий форму круговой дуги участок k 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 k за счет последовательного соединения друг с другом соответствующих коротких прямолинейных, эллиптических и/или имеющих форму круговой дуги сегментов.
1
1
1
1
1
1
Как показано на фиг.1, особенно предпочтительно, когда имеющий форму круговой дуги участок k 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 S пересечения и средней точкой М выполнять в виде имеющего форму круговой дуги участка k. Особенно предпочтительным является показанный на фиг.1 вариант выполнения, в котором средняя точка К кривизны имеющего форму круговой дуги участка k лежит вблизи или на оси s симметрии и средняя точка К кривизны имеющего форму круговой дуги участка k лежит между первой точкой S пересечения и средней точкой М.
1
1
2
Согласно изобретению, как показано на фиг.1, предусмотрено, что по касательной к имеющему форму круговой дуги участку k в направлении первой точки S пересечения примыкает другой прямолинейный участок g, 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°.
1
1
1
В показанном на фиг.1 примере выполнения средняя точка К кривизны имеющего форму круговой дуги участка k находится непосредственно на оси s симметрии между точкой М и первой точкой S 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 S пересечения.
1
2
1
2
1
1
1
К имеющему форму круговой дуги участку k примыкает в направлении второй точки S пересечения по касательной к показанной на фиг.1а и 1d вспомогательной окружности первый прямолинейный участок g, который проходит по большой части прохождения контура между средней точкой М и второй точкой S 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 g' прямолинейного участка g (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 g.
1
3
2
3
1
В примере выполнения, согласно фиг.1, к первому прямолинейному участку g непосредственно примыкает третий прямолинейный участок g, который проходит до оси s симметрии и пересекает ее во второй точке S пересечения. Как показано, в частности, на фиг.1с, с точки зрения технологии изготовления желательно, если третий прямолинейный участок g (в отличие от показанного на фиг.1а) соединен не непосредственно, а через предпочтительно выполненный изогнуто другой участок с первым прямолинейным участком g.
3
В показанном на фиг.1 примере выполнения третий прямолинейный участок g 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.
3
Третий прямолинейный участок g 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.
2
2
Однако в принципе возможно также выполнение прохождения контура в этой зоне в виде второго имеющего форму круговой дуги участка k (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 k, округление может быть выполнено также, например, в виде кромки 7.
1
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 S 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.
1
2
1
2
Как показано на фигурах, линия контура во всех примерах выполнения имеет между первой точкой S пересечения и второй точкой S пересечения точку Е экстремума с максимальным удалением е от оси s симметрии. Расстояние D между первой точкой S пересечения и второй точкой S 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.
1
2
2
Может быть предусмотрено, что расстояние d линии контура от оси s симметрии примерно при одной четверти расстояния D между первой и второй точкой S, S пересечения, исходя из второй точки S пересечения, меньше или равно 0,8 максимального удаления е.
1
1
2
1
1
В показанном на фиг.1 примере выполнения точка Е экстремума находится между средней точкой М и первой точкой S 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 S пересечения, так и в направлении второй точки S пересечения уменьшается ширина крановой секции, исходя из точки Е экстремума. При приближении имеющего форму круговой дуги участка k с помощью многоугольной кривой, как показано на фиг.1с, все точки многоугольного участка, с помощью которого приближается имеющий форму круговой дуги участок k, имеют, естественно, это максимальное удаление е.
1
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 b профиля, равную примерно r. Эти особенно предпочтительные размеры могут быть предусмотрены в целом в крановой секции, согласно изобретению.
1
На фиг.1е показано для примера выполнения, согласно фиг.1, положение центра F тяжести площади между средней точкой М и первой точкой S 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.
1
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 k 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.
1
2
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 S пересечения и второй точки S пересечения, например сваривать.
1
2
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 S пересечения или второй точки S 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.