一种包容式节点的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械连接件技术领域，涉及一种节点，尤其是包容式节点。
【背景技术】
[0002]在起重运输机械和大型工程机械领域，相同条件下，桁架式金属结构较箱型结构轻30%以上(箱型结构内部纵向和横向筋板的重量约为其总重的1/3)。而管状桁架在受压时，各相等强度，最宜作桁架。此外，桁架式结构还具有内部不需加筋，制造工艺简单，以及在户外环境下风载荷小等诸多优点。但是现有技术中，桁架式结构并未得到广泛应用，其中主要的限制因素是其节点(即主弦杆与腹杆的交点)设计和制造难度高，容易成为事故的源头。世界上桁架结构的失效损坏和重大事故，基本上都始自其节点。目前，管柱桁架的节点多为相贯式或补强板式，分别见图1和图2。虽然其可以很好地组成桁架，但是在恶劣工况下，不时发生节点开裂和日久天长因疲劳而逐渐失效的事故。因此，好的节点是促进桁架结构的广泛应用，发挥其优点的关键。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种能够有效降低焊工要求，降低应力集中，提高桁架结构的强度和可靠性的节点。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0005]—种包容式节点，包括用于连接管结构桁架的主弦杆的曲板以及主弦杆部分;其中，所述曲板包括边缘部和从所述边缘部中以鼓包状凸起的凸起部;所述边缘部的外形与所述主弦杆的外形匹配，所述边缘部包裹所述主弦杆部分。
[0006]所述包容式节点还包括腹杆部分，所述凸起部中包括安装孔，所述腹杆部分通过所述安装孔安装在所述凸起部中。
[0007]所述曲板包裹至少二分之一的主弦杆圆周，以保证所述曲板与所述主弦杆的充分连接。
[0008]所述凸起部的高度和宽度以保证有充分的空间来容纳所述腹杆且避免焊缝重叠来选择。
[0009]所述凸起部的内壁加有筋。
[0010 ]所述包容式节点采用与母材相同的材料。
[0011]所述曲板与所述主弦杆部分通过焊接连接。
[0012]所述曲板与所述腹板部分通过焊接连接。
[0013]由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是:本实用新型提出的包容式节点，首先因其力流传递合理，能够最大限度地减小应力集中，实验证明其应力集中仅为传统节点的三分之一;其次还能最大限度地延长曲板与主弦杆连接的相贯线，约为传统相贯式节点的相贯线的2-3倍，因而分散了焊缝上的应力，提高了桁架结构的强度和可靠性;此外其通过将腹杆插入曲板内，外部再予以焊接，能够消除传统节点的腹杆只能焊接在主弦杆表面，使得主弦杆Z向受力较大的情形，防止了节点在恶劣工况时可能发生的表面撕裂的问题，进一步提高了其可靠性。此外，本实用新型提出的包容式节点可在单独制造切割完成后，经完全退火再安装在主弦杆上施焊，部分减小了因施工带来的内应力；而传统节点施焊后存在较大的内应力，无法用退火的方式予以减小或消除，形成节点使用的隐患。总之，本实用新型能够有效地简化节点的制造，不需要高级的焊工既可以制造出好的节点，使得通常比箱型结构轻30%以上的桁架结构能够被广泛采用，尤其是应用在起重和工程机械以及有重型动载负荷的领域。
【附图说明】
[0014]图1为现有技术中相贯式节点的结构示意图；
[0015]图2为现有技术中补强板式节点的结构示意图；
[0016]图3是本实用新型一实施例中包容式节点的结构示意图；
[0017]图4是本实用新型该实施例中曲板的主视图；
[0018]图4a是图4中曲板在A-A处的截面图；
[0019]图4b是图4中曲板在B-B处的截面图；
[0020]图4c是图4中曲板在C-C处的截面图；
[0021]图4d是图4中曲板在D-D处的截面图。
[0022]附图中:1、曲板;2、主弦杆部分;3、腹杆部分。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0024]本实用新型提出了一种包容式节点，该包容式节点包括用于连接管结构桁架的主弦杆和腹杆的曲板、与曲板连接的主弦杆部分和腹杆部分，主弦杆部分和腹杆部分为管结构桁架中靠近该曲板的，属于该包容式节点的部分。图3所示为该包容式节点的结构示意图，其中I为曲板，2为主弦杆部分，3为腹板部分；图4为该包容式节点中曲板的主视图；图4a、图4b、图4c和图4d分别为图4中曲板在A-A、B-B、C-C和D-D处的截面图。
[0025]上述曲板I包括边缘部和从该边缘部中以鼓包状凸起的凸起部。该边缘部的外形与主弦杆部分2的外形匹配，该边缘部包裹该主弦杆部分2。凸起部中包括安装孔，腹杆部分3通过安装孔插入安装在凸起部中。该曲板I包裹至少二分之一的主弦杆部分2的圆周，以保证曲板I与主弦杆部分2的充分连接。
[0026]图4a、图4b、图4c和图4d从一个角度反映了曲板形状的变化。该曲板I中，凸起部的高度和宽度以保证腹杆部分能够良好地插入其中的安装孔来选择，即保证有充分的空间来容纳腹杆部分3且避免焊缝重叠。
[0027]该包容式节点采用与母材(即主弦杆)相同的材料;其厚度大于或者等于母材的厚度。本实施例中，该包容式节点的厚度比母材的厚度厚2_。
[0028]本实用新型中，该包容式节点可采用锻造，或压力成型，或爆炸成型的方式制造。尤其是爆炸成型不需要上模，适合小批量生产。成型后，该包容式节点采用完全退火的方式消除内应力。
[0029]为了提高其刚性，本实施例中，在凸起部的内壁加筋。
[0030]为了得到该包容式节点，将曲板I与主弦杆部分2紧紧贴合，使得曲板I的边缘部紧紧地包住主弦杆部分2，并将曲板I沿边缘和主弦杆部分2焊接在一起。本实用新型中曲板I与主弦杆部分2焊接后，它们的相贯线为传统相贯式节点的相贯线的2-3倍，大大延长了与主弦杆连接的焊缝，提高了连接强度。之后，将腹杆部分3插入凸起部，并将腹杆部分和凸起部焊接在一起。这有别于现有技术中弦杆与腹杆仅在外表面与节点焊接的连接方式，消除了主弦杆在Z向(即主弦杆的厚度的方向)上的层间受力，能够有效防止节点表面撕裂，提高节点的可靠性。
[0031]此外，本实用新型中，还可以根据实际情况考虑到该包容式节点的强度和稳定性，不设置凸起部上的安装孔和与之连接的腹杆部分，即该包容式节点仅包括曲板和主弦杆部分，曲板上不开有上述安装孔。
[0032]本实用新型提出的包容式节点，首先因其力流传递合理，能够最大限度地减小其应力集中，实验证明其应力集中仅为传统节点的三分之一;其次还能最大限度地延长曲板与主弦杆连接的相贯线，约为传统相贯式节点的相贯线的2-3倍，因而分散了焊缝上的应力，提高了桁架结构的强度和可靠性;此外其还可以通过将腹杆插入节点的鼓包内，外部再予以焊接，能够消除传统节点的腹杆只能焊接在主弦杆表面而造成的主弦杆Z向受力较大的情形，防止了节点在恶劣工况时可能发生的表面撕裂的问题，进一步提高了其可靠性。此夕卜，本实用新型包容式节点可在单独制造切割完成后，经完全退火再安装在主弦杆上施焊，部分减小了因施工带来的内应力；而传统节点施焊后存在较大的内应力，无法用退火的方式予以减小或消除，形成节点使用的隐患。
[0033]总之，本实用新型能够有效地简化节点的制造，不需要高级的焊工既可以制造出好的节点。本实用新型提出的包容式节点，使得通常比箱型结构轻30%以上的桁架结构能够被广泛采用，尤其是应用在起重和工程机械以及有重型动载负荷的领域。
[0034]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种包容式节点，其特征在于:包括用于连接管结构桁架的主弦杆的曲板以及主弦杆部分;其中，所述曲板包括边缘部和从所述边缘部中以鼓包状凸起的凸起部;所述边缘部的外形与所述主弦杆的外形匹配，所述边缘部包裹所述主弦杆部分。2.根据权利要求1所述的包容式节点，其特征在于:所述包容式节点还包括腹杆部分，所述凸起部中包括安装孔，所述腹杆部分通过所述安装孔安装在所述凸起部中。3.根据权利要求1所述的包容式节点，其特征在于:所述曲板包裹至少二分之一的主弦杆圆周，以保证所述曲板与所述主弦杆的充分连接。4.根据权利要求1所述的包容式节点，其特征在于:所述凸起部的高度和宽度以保证有充分的空间来容纳所述腹杆且避免焊缝重叠来选择。5.根据权利要求1所述的包容式节点，其特征在于:所述凸起部的内壁加有筋。6.根据权利要求1所述的包容式节点，其特征在于:所述曲板与所述主弦杆部分通过焊接连接。7.根据权利要求2所述的包容式节点，其特征在于:所述曲板与所述腹板部分通过焊接连接。
【专利摘要】本实用新型提出了一种包容式节点，属于机械连接件技术领域。该包容式节点包括用于连接管结构桁架的主弦杆的曲板以及主弦杆部分。其中，曲板包括边缘部和从边缘部中以鼓包状凸起的凸起部；边缘部的外形与主弦杆的外形匹配，边缘部包裹主弦杆部分。本实用新型能够有效简化节点结构，降低节点的应力集中，提高了节点的强度和可靠性，使得通常比箱型结构轻30％以上的桁架结构能够被广泛采用，尤其是应用在起重和工程机械以及有重型动载负荷的领域。
【IPC分类】F16B7/08
【公开号】CN205298176
【申请号】
【发明人】孙远韬, 张氢, 孙玉福, 周筱川, 杨万秋, 刘宝军, 秦仙蓉, 聂飞龙, 周兆伟
【申请人】上海振华重工(集团)股份有限公司, 同济大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月7日