伸缩臂架及工程机械的制作方法

本公开涉及工程机械领域，具体地，涉及一种伸缩臂架及工程机械。

背景技术：

起重机臂架为多级伸缩机构，臂架通过油缸驱动来展开或者收回臂架，当臂架展开后，臂架之间锁止以避免相对运动，从而保证起重机能正常工作，目前比较常用的有绳排机构和单缸插销的伸缩机构实现该锁止功能。绳排机构占用空间大，相邻臂架截面变化较大，一般不超过6节臂；单缸插销机构占用空间较小，相邻臂架截面变化小，臂架节数较多，但臂架行程受销孔位置限制，一般每节臂只有四个孔位，无法实现一些起吊高度，此外，其锁止机构需要两个油缸来驱动，而且有复杂的控制系统和液压系统来保证互锁，因而插拔销机构比较庞大。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种伸缩臂架，以解决臂架之间的锁止机构结构复杂，占用空间大的问题。

本公开的另一个目的是提供一种工程机械，该工程机械使用本公开提供的伸缩臂架的工程机械。

为了实现上述目的，本公开提供一种伸缩臂架，包括外侧臂和内侧臂，以及驱动所述内侧臂在所述外侧臂中移动的驱动机构，所述内侧臂的后端设置有楔形锁块，所述楔形锁块的楔形面接近于所述内侧臂，与所述楔形面相对的直面抵靠于所述外侧臂的内壁，所述内侧臂向后推动所述楔形锁块时，所述直面与所述外侧臂依靠摩擦锁止。

可选地，所述内侧臂的用于与所述楔形面配合的位置形成为与所述楔形面相应的第一斜面。

可选地，所述伸缩臂架具有：锁止状态，所述内侧臂抵顶在所述楔形面上并朝向所述楔形面施压，所述楔形锁块与所述外侧臂依靠摩擦锁止；和解锁状态，所述内侧臂与所述楔形锁块脱离，所述驱动机构驱动所述内侧臂前后移动。

可选地，所述楔形锁块的后端固定有能够穿过所述内侧臂的后壁连接件，所述连接件的前端和所述后壁的内侧之间连接有弹性件，所述内侧臂中还设置有能够向后推动所述连接件的驱动元件，在所述锁止状态，所述弹性件的弹性力向前推动所述连接件，以使所述楔形面抵顶于所述内侧臂；在所述解锁状态，所述驱动元件向后推动所述连接件，以使所述楔形锁块与所述内侧臂脱离。

可选地，所述连接件包括穿过所述后壁的杆件，和连接在所述杆件的前端的板件，所述弹性件为套设在所述杆件外周的压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端弹性抵顶在所述板件和所述后壁之间，优选地，所述后壁形成有用于使所述杆件穿过的导向孔，所述导向孔的孔径与所述杆件的外径相同。

可选地，所述驱动机构包括前后伸缩的第一油缸和侧向伸缩的第二油缸，所述第一油缸和所述第二油缸固定连接，所述内侧臂中形成有缸销孔，所述第二油缸的缸销伸入到所述缸销孔中以使所述第一油缸能够驱动所述内侧臂前后移动，所述缸销的端部形成为所述驱动元件。

可选地，所述缸销的端部形成为第二斜面，以在侧向移动时推动所述连接件向后移动。

可选地，所述外侧臂和所述楔形锁块分别为钢结构，所述楔形面与所述直面形成的楔角小于8°。

可选地，所述楔形锁块包括多个，多个所述楔形锁块沿周向间隔布设。

根据本公开的第二个方面，提供一种工程机械，所述工程机械包括根据以上所述的伸缩臂架。

通过上述技术方案，当楔形锁块的楔角以及楔形锁块与外侧臂之间的摩擦系数达到预定值时，即可实现外侧臂与内侧臂之间的锁止功能。楔形锁块主体形成在外侧臂的外壁和内侧臂的外壁之间，其占据空间较小，结构简单，锁止可靠。此外，使用楔形锁块可以使内侧臂固定在外侧臂的任意位置，可以根据实际需要调整内侧臂的展开或收回的长度，可以使臂架整体长度连续不间断地变化。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供对的工程机械的臂架结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的伸缩臂架的结构示意图。

图3是图2中a部分的局部放大图。

图4是图2示出的实施方式中楔形锁块的受力分析图。

附图标记说明

1第一臂2第二臂

3第三臂4第四臂

10外侧臂20内侧臂

21底壁22缸销孔

23第一斜面30楔形锁块

31楔形面32直面

33连接件331杆件

332板件40压缩弹簧

50第一油缸60第二油缸

61缸销611第二斜面

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“前”“后”是针对臂架展开方向而言的，臂架展开为前，臂架收缩为后，具体地，图1和图2中，图面方向的上方为前，图面方向的下方为后；“内”“外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的。此外，本公开中使用的术语“第一”“第二”等只是为了区别一二要素和另一个要素，相互之间不具有顺序性和重要性。

本公开提供一种伸缩臂架以及使用该伸缩臂架的工程机械，例如起重机。如图1所示，工程机械的臂架包括多级可伸缩臂架，例如图示的第一臂1，第二臂2，第三臂以及第四臂4，任意相邻的两个臂架可以伸缩。本公开首先以相邻两个臂架为例进行说明，如图2所示，伸缩臂架包括外侧臂10和内侧臂20，以及驱动内侧臂20在外侧臂10中移动的驱动机构，内侧臂20的后端设置有楔形锁块30，楔形锁块30的楔形面31接近于内侧臂20，与楔形面31相对的直面32抵靠于外侧臂10的内壁，内侧臂20向后推动楔形锁块30时，直面32与外侧臂10依靠摩擦锁止。即在本公开中，依靠楔形锁块30产生的自锁功能对外侧臂10和内侧臂20进行摩擦锁止。

参照图4的受力分析，首先需要说明的是，为了表达清晰，图中楔形锁块30与外侧臂10和内侧臂20之间分别示出了间隙，并且设定楔形锁块30的楔角为α，其中楔角为楔形面31与直面32之间的夹角。当内侧臂20向后推动楔形锁块30时，楔形面31受到来自于内侧臂20的垂直于楔形面31的推力f，推力f产生水平方向的分力n和竖直方向的分力t，n＝fcosα，t＝fsinα。楔形锁块30具有向后运动的趋势，直面32和外侧臂10之间产生摩擦力f，在静止状态，f＝t＝fsinα。另一方面，楔形锁块30受到来自外侧臂10的大小为n的支持力，假定楔形锁块30与外侧臂10具有相对运动，则f＝μn＝μfcosα，其中μ为外侧臂10的内壁与直面32之间的摩擦系数。因而，为使内侧臂20与外侧臂10能够通过楔形锁块30实现锁止，只需满足μfcosα＞fsinα，即μcotα＞1即可。例如，当外侧臂10与直面32分别为钢结构时，二者之间的摩擦系数为0.15，楔角α小于8°即可，若采用其他摩擦系数大的材质，可以使楔角α适当地提高。

当楔形锁块30抵顶在内侧臂20时，只需使内侧臂20朝向楔形锁块30有一个初始的向后的推力，即可使楔形锁块30与外侧臂10摩擦锁止。由于工程机械中，臂架向前展开通常是朝向上方，向后收缩通常是朝向下方，本公开提供的楔形锁块30用于在内侧臂20向后收缩到某一预定位置时锁止，上述的推力f的来源主要为内侧臂20的自重。楔形锁块30主体形成在外侧臂10的外壁和内侧臂20的外壁之间，其占据空间较小，结构简单，锁止可靠。此外，使用楔形锁块30可以使内侧臂20固定在外侧臂10的任意位置，可以根据实际需要调整内侧臂20的展开或收回的长度，可以使臂架整体长度连续不间断地变化。

作为优选，如图2所示，内侧臂20的用于与楔形面31配合的位置形成为与楔形面31相应的第一斜面23。这样，楔形面31与内侧臂20的配合处为面接触，二者配合紧密，可以避免楔形面31受到尖角冲击，有效提高楔形锁块30的寿命。

具体地，伸缩臂架具有锁止状态和解锁状态，在锁止状态，内侧臂20抵顶在楔形面31上并朝向楔形面31施压，楔形锁块30与外侧臂10依靠摩擦锁止，该锁止原理已经在前面详细叙述；在解锁状态，内侧臂20与楔形锁块30脱离，此处二者的脱离指的是二者之间形成间隙或者二者虽接触但内侧臂20不再向后推动楔形面31，在这种情况下，驱动机构可以驱动内侧臂20前后移动。

如图2和图3所示，本公开具体实施方式提供的锁止状态与解锁状态切换的方式为，楔形锁块30的后端固定有能够穿过内侧臂20的后壁21连接件33，连接件33的前端和后壁21的内侧之间连接有弹性件，内侧臂20中还设置有能够向后推动连接件33的驱动元件。在锁止状态，弹性件的弹性力向前推动连接件33，由于连接件33与楔形锁块30连接为一体，楔形锁块30可以抵顶于位于其前侧的内侧臂20，进而实现锁止功能。在解锁状态，驱动元件向后推动连接件33，以使楔形锁块30与内侧臂20脱离，内侧臂20能够在驱动机构的驱动下前后移动。在从锁止状态向解锁状态转换时，驱动组件驱动连接件33时克服弹性件的弹性力，使楔形锁块30与内侧臂20脱离；在从解锁状态向锁止状态转换时，驱动元件不再对连接件33提供推动力，弹性件的弹性回复力向前推动连接件，最终使楔形锁块30抵顶在内侧臂20上。

具体地，连接件33包括穿过后壁21的杆件331，和连接在杆件331的前端的板件332，弹性件为套设在杆件331外周的压缩弹簧40，压缩弹簧40的两端弹性抵顶在板件332和后壁21之间。楔形锁块30、杆件331和板件332固定连接，具体装配时，可以首先将板件332放到内侧臂20的内侧，然后使杆件331穿过后壁21，杆件331的两端分别通过螺纹连接等形式连接到楔形锁块30和板件332上。同时，在杆件331的外周套设压缩弹簧40，压缩弹簧40的两端可以分别通过粘接等形式固定在后壁21和板件332上。将楔形锁块30、杆件331以及板件332设计为可拆卸的连接方式，可以方便装配以及后期维修。

进一步地，后壁21形成有用于使杆件331穿过的导向孔，导向孔的孔径与杆件331的外径相同。这样，可以杆件331连同板件332和楔形锁块30在前后移动时发生晃动。

此外，如图2和图3所示，驱动机构包括前后伸缩的第一油缸50和侧向伸缩的第二油缸60，第一油缸50和第二油缸60固定连接，内侧臂20中形成有缸销孔22，第二油缸60的缸销61伸入到缸销孔22中以使第一油缸10能够驱动内侧臂20前后移动，具体地，第一油缸10的一端固定连接在外侧臂10上，另一端可前后伸缩，当缸销61伸入到缸销孔22时，前述的第一油缸50的另一端能够驱动内侧臂20前后移动。在如图1示出的多级伸缩臂架中，第一油缸50的一端固定在最外侧的臂架，即第一臂1，第一油缸50的另一端分别伸入到第二臂2，第三臂3和第四臂4是能够分别驱动相应的臂架前后移动。另外，缸销61的端部形成为上述的驱动元件。

具体而言，当缸销61向内缩回时，在弹性件的弹性力以及内侧臂20的自重作用下，楔形锁块30抵顶在内侧臂20上，且楔形锁块30与外侧臂10摩擦锁止。当缸销61侧向伸出时，其穿过缸销孔22，并进一步按压在连接件33上，使得内侧臂20与楔形锁块30脱离。此时，由于内侧臂20通过缸销61与第二油缸20固定，第二油缸60与第一油缸50固定，当第一油缸50前后移动时，可以驱动内侧臂20前后移动。当内侧臂20移动到预定位置时，缸销61稍稍缩回，其不再驱动连接件33，即可将内侧臂20锁止在该位置。进一步缩回缸销61，使其脱离缸销孔22，则缸销61和内侧臂20脱离，此时可以收回第一油缸50，等待下一次操作。此过程适用于臂架展开或收回两个过程，可以使得伸缩臂架具有连续不间断的整体长度。

进一步地，如图3所示，缸销61的端部形成为第二斜面611，以在侧向移动时推动连接件33向后移动。具体地，第二斜面611在向侧方移动时，能够产生倾斜向后的分力，该分力能够向后推动连接件33。

此外，楔形锁块30可以包括多个，多个楔形锁块30沿周向间隔布设，以能够在周向的多个位置对内侧臂20进行锁止，确保锁止结构的可靠性。多个楔形锁块30均匀布置，以使受力均匀。

本公开提供的工程机械包括前述的伸缩臂架，具体而言，第一臂1和第二臂2组成的伸缩臂架中，第一臂1为外侧臂，第二臂2为内侧臂，而在第二臂2和第三臂3组成的伸缩臂架中，第二臂2为外侧臂，第三臂3为内侧臂。本公开提供的工程机械具有逐级伸缩的臂架，且由于每组伸缩臂架的长度均可连续调整，使得臂架的整体长度可以根据实际需求调整。此外，楔形锁块主体形成在外侧臂的外壁和内侧臂的外壁之间，其占据空间较小，结构简单，锁止可靠。还需要说明的是，臂架在展开与收缩的过程可以是从外至内依次动作，也可以是从内至外依次动作。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。