起重机标准节燕尾型连接套的制作方法

1.本发明属于塔式起重机标配件领域，尤其涉及一种起重机标准节燕尾型连接套。


背景技术：

2.塔式起重机标准节是一台塔机的重要组成部分，一个良好的标准节不仅能提高塔机整机的稳定性能，而且也提高了整机的疲劳耐久性能，因此在整台塔式起重机中占有非常重要的地位；同样标准节连接套在整台塔式起重机中也占有非常重要的地位，可保证标准节间的稳定连接，提高塔式起重机的稳定性能。
3.现有的标准节连接套在使用时，受塔机整机自重及吊重作业影响，连接套会受到一个拉压循环载荷，因此在现有技术中，通过在连接套增加燕尾结构，来减少应力集中和提高连接套整体疲劳寿命。然而传统的塔式起重机燕尾型连接套抱弦面小，套筒高度大，燕尾高度小，所需连接螺栓长度较长，其与标准节焊接焊缝的疲劳寿命低。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种起重机标准节燕尾型连接套，增加抱弦面积，提升焊缝疲劳寿命。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种起重机标准节燕尾型连接套，连接套的背面形成用于抱紧标准节的主弦杆的抱弦面，连接套包括连接部和设置于连接部的端部外缘处的燕尾部，燕尾部的正面为多个渐变面依次连接形成的渐变部，渐变部与连接部弧形过渡连接。
6.在本发明的实施例中，抱弦面自连接套的第一端延伸至第二端并向内凹陷，抱弦面的正投影包括依次连接的第一平直段、弧形段以及第二平直段。
7.在本发明的实施例中，第一平直段的延长线和第二平直段的延长线垂直，第一平直段的延长线和第二平直段的延长线的交点为中心点，第一平直段远离弧形段的一端到中心点的距离为l1，第二平直段远离弧形段的一端到中心点的距离为l2；
8.其中，l1与l2相等，且l1和l2均为主弦杆的横截面长度的1/4～1/2。
9.在本发明的实施例中，连接套的两侧均形成有内凹弧面，内凹弧面的边缘线与抱弦面的边缘线相切。
10.在本发明的实施例中，渐变部包括第一渐变部和位于第一渐变部两侧的第二渐变部，第一渐变部和两个第二渐变部并排布置；
11.其中，第一渐变部包括由上而下依次连接的第一渐变面、第二渐变面以及第三渐变面，第一渐变面和第二渐变面均为倾斜面，第三渐变面为弧形内凹面，第一渐变面、第二渐变面以及第三渐变面的高度比例范围为1:2:2～1:2:3。
12.在本发明的实施例中，第二渐变部中的任意相邻的两个渐变面之间的连接角度自上而下先增大后减小，且第二渐变部中的每个渐变面均倾斜设置。
13.在本发明的实施例中，连接部包括套筒体和自套筒体的外侧延伸出来的延伸体，
燕尾部位于延伸体的上方，延伸体和燕尾部的两侧形成一体的内凹弧面，内凹弧面的两端分别与抱弦面的边缘线和套筒体的边缘线相切。
14.在本发明的实施例中，套筒体上开设有贯通的连接孔，连接孔沿套筒体的高度方向开设。
15.在本发明的实施例中，连接部的高度和燕尾部的高度的比例为11：12。
16.在本发明的实施例中，连接部和燕尾部一体成型设置。
17.通过上述技术方案，本发明实施例所提供的起重机标准节燕尾型连接套具有如下的有益效果：
18.在连接套的背面形成抱紧主弦杆的抱弦面，这种抱弦面能够沿主弦杆的外周进行抱紧，这种结构的抱弦面可以增大连接套和主弦杆之间的抱弦面积，当连接套与主弦杆之间的抱弦面积越大时，抱弦面所承受的应力就会被分散的越多，连接套和主弦杆之间的焊接更加容易且牢固，从而提升焊缝疲劳寿命；由于燕尾部的背面为平面时，当连接套抱紧主弦杆时容易存在应力集中，因此将燕尾部的正面设置成由多个渐变面组成的渐变部，这样燕尾部的正面形成了渐变的倾斜面结构，这种渐变结构的燕尾部消除了该区域应力集中现象。
19.本发明的其它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
20.附图是用来提供对本发明的理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
21.图1是根据本发明一实施例连接套的结构示意图；
22.图2是根据本发明一实施例连接套的俯视示意图；
23.图3是根据本发明一实施例连接套的主视示意图；
24.图4为图3中a
‑
a部位的剖视示意图；
25.图5为根据本发明一实施例连接套与标准节的主弦杆抱紧时的结构示意图；
26.图6为根据本发明第二实施例连接套的结构示意图；
27.图7为根据本发明第三实施例连接套的结构示意图。
28.附图标记说明
[0029]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接部
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213
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第三渐变面
[0030]
11
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套筒体
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22
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第二渐变部
[0031]
12
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延伸体
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抱弦面
[0032]
13
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连接孔
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31
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第一平直段
[0033]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
燕尾部
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32
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弧形段
[0034]
21
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第一渐变部
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33
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第二平直段
[0035]
211
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第一渐变面
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内凹弧面
[0036]
212
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第二渐变面
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主弦杆
具体实施方式
[0037]
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述
的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0038]
基于本发明的起重机标准节燕尾型连接套，对参考附图进行描述。
[0039]
参见图1，在本发明的实施例中，提供一种起重机标准节燕尾型连接套，连接套的背面形成用于抱紧标准节的主弦杆5的抱弦面3，这种抱弦面3能够沿主弦杆5的外周进行抱紧，这种结构的抱弦面3可以增大连接套和主弦杆5之间的抱弦面积，当连接套与主弦杆5之间的抱弦面积越大时，抱弦面3所承受的应力就会被分散的越多，连接套和主弦杆5之间的焊接更加容易且牢固，从而提升焊缝疲劳寿命。连接套包括连接部1和设置于连接部1的端部外缘处的燕尾部2，燕尾部2的背面形成有抱弦面3，燕尾部2的正面为多个渐变面依次连接形成的渐变部，渐变部与连接部1弧形过渡连接。
[0040]
其中，抱弦面3可以为内凹型或者平面，如图7所示，当连接套的背面为平面时，也就是说抱弦面3为平面，当连接套抱紧主弦杆5时容易存在应力集中，因此将燕尾部2的正面设置成由多个渐变面组成的渐变部，这样燕尾部2的正面形成了渐变的倾斜面结构，这种渐变结构的燕尾部2消除了该区域应力集中现象。并且，燕尾部2上端的尖端厚度减薄，当连接套和主弦杆5焊接完成后，焊缝与母材间不存在较大台阶，无应力集中现象。将渐变部和连接部1之间采用弧形过渡连接，从而使得整体的过渡更加均匀，且渐变部和连接部1之间的过渡圆角增大，消除了该区域应力集中现象。其中，如图5所示，主弦杆5为矩形管，在连接套对标准节的主弦杆5进行抱紧时，三个连接套的抱弦面3分别对应抱紧主弦杆5的三个角，从而实现对主弦杆5的抱紧固定。在其他的实施例中，可以将抱弦面3中的弧形段32的深度减小，有利于整体加工成型。
[0041]
在本发明的一个实施例中，抱弦面3自连接套的第一端延伸至第二端并向内凹陷，抱弦面3的正投影包括依次连接的第一平直段31、弧形段32以及第二平直段33，并且本发明中的燕尾型连接套采用弧形段32+两个平直段组合方式组成抱弦面3，增加了抱弦面积，便于焊接和定位，同时该方案连接强度更好。
[0042]
在本发明的实施例中，如图2所示，第一平直段31的延长线和第二平直段33的延长线垂直，第一平直段31的延长线和第二平直段33的延长线的交点为中心点，第一平直段31远离弧形段32的一端到中心点的距离为l1，第二平直段33远离弧形段32的一端到中心点的距离为l2；其中，l1与l2相等，且l1和l2均为主弦杆5的横截面长度的1/4～1/2。并且第一平直段31、第二平直段33以及弧形段32之间均采用弧形平滑过渡连接。为保证顶升过程中滚轮在主弦杆5表面有足够的行进空间，连接套抱弦面3平面长度l1及l2为主弦杆5截面长度的1/4
‑
1/2。在此范围内，连接套应力集中较小，最优值为1/2。并且在抱弦面3中，第一平直段31的边缘线和第二平直段33的边缘线确保和弧面线相切，从而确定弧形段32的弧度为90度。
[0043]
此外，本发明的保护范围并不仅限于该实施例中的技术方案，在第三实施例中，，如图6所示，当第一平直段31的延长线和第二平直段33的延长线之间的夹角不是90度时，只要第一平直段31、弧形段32以及第二平直段33三者之间形成内凹型的抱弦面3结构，均能增大连接套与主弦杆5之间的抱弦面积，这种方案也在本发明的保护范围之内，此时抱弦面3的内凹深度较小。
[0044]
在本发明的实施例中，如图2所示，连接套的两侧均形成有内凹弧面4，内凹弧面4的边缘线与抱弦面3的边缘线相切。将燕尾型连接套两个侧面由平面改为内凹弧面4，通过
仿真分析，得出该方案能够在不降低结构强度的基础上，减少材料的使用，降低连接套重量。
[0045]
在本发明的实施例中，如图3所示，渐变部包括第一渐变部21和位于第一渐变部21两侧的第二渐变部22，第一渐变部21和两个第二渐变部22并排布置；其中，第一渐变部21包括由上而下依次连接的第一渐变面211、第二渐变面212以及第三渐变面213，第一渐变面211和第二渐变面212均为倾斜面，第三渐变面213为弧形内凹面，第一渐变面211、第二渐变面212以及第三渐变面213的高度比例范围为1:2:2～1:2:3。
[0046]
为考虑避免应力集中，便于制造，燕尾部2的正面部分中的第一渐变部21和第二渐变部22中的渐变面的数量都相同，且采用渐变面的个数范围均为3～6个。最好取3个面。此外，第一渐变部21或第二渐变部22中的多个渐变面之间均采用弧形过渡连接，以提高结构强度。
[0047]
相对于现有方案，本发明燕尾部2的正面采用多个面的渐变式结构，该方案经过多轮次静态强度仿真分析、疲劳寿命分析和优化改进过程而获得，结合连接套的燕尾部2的加工成本、工序复杂程度等因素，通过仿真分析得出，采用多个渐变面结构可以保证载荷从套筒部分经过燕尾部2传递到主弦截面时，应力传递更加均匀。本实施例如下以第一渐变部21中的渐变部数量分析表为例进行说明，表1为第一渐变部21中不同数量渐变面的连接套的应力和疲劳寿命对比。
[0048]
表1第一渐变部21中不同数量的渐变面对比
[0049]
渐变方案最大应力(mpa)疲劳寿命(次)2个渐变面4672e43个渐变面2145.1e44个渐变面2105.2e45个渐变面2075.5e46个渐变面2035.51e4
[0050]
由如上表1中的分析结构对比可知，随着渐变面数量的增加最大应力逐渐减小，疲劳寿命次数逐渐增大，而当渐变面的数量为3个时，综合考虑燕尾部分的加工成本，工序复杂程度等因素，因此本实施例中，第一渐变部21中的渐变面数量为3个时，连接套的综合性能最优。
[0051]
此外，当渐变面的数量为3个时，需要确定各面在燕尾部2的垂向间隔长度比例，定义第一渐变部21中的各渐变面名称自上而下依次为：第一渐变面211、第二渐变面212、第三渐变面213，并定义第一渐变面211的高度为h1，第二渐变面212的高度为h2，第三渐变面213的高度为h3，然后分别对5种渐变面高度h1、h2及h3进行对比，各方案的应力及疲劳寿命次数如表2所示。
[0052]
表2渐变面间隔比例对比
[0053][0054]
依据静态强度及疲劳寿命强度分析结果对比，得出当三个渐变面高度比例在1:2:2～1:2:3方案时，连接套整体应力较小，疲劳寿命次数较高，其中，最优值为1:2:2.2。
[0055]
在本发明的实施例中，第二渐变部22中的任意相邻的两个渐变面之间的连接角度自上而下先增大后减小，且第二渐变部22中的每个渐变面倾斜设置，且每个渐变面的倾斜方向一致。其中，第二渐变部22中的渐变面的数量也为三个，且三个渐变面之间的高度比例和第一渐变部21中的三个渐变面的高度比例相同，即，第二渐变部22中的三个渐变面和第一渐变部21中的三个渐变面对应设置，并且对应的高度都相同。为保证应力的最优传递路径，燕尾部2还设置了位于第一渐变部21两侧的第二渐变部22，以实现从连接部1过渡到塔身部分，第二渐变部22中的渐变面数量和第一渐变部21中的渐变面数量相同，根据仿真和试验结果，最优化的渐变面数量为三个，而三个渐变面之间的夹角与尺寸经过了多次结构优化，保证应力传递均匀。其中，最优化的结构如下：
[0056]
如图4所示，从侧面看燕尾部2的正面只能看到第二渐变部22中的三个渐变面之间的倾斜关系。将第二渐变部22中位于最上部的渐变面命名为上渐变面，第二渐变部22中位于中部的渐变面命名为中渐变面，第二渐变部22中位于最下部的渐变面命名为下渐变面。第二渐变部22中的三个渐变面中各个左侧边之间的连接角度从上到下依次为163度、178度、102度，而第二渐变部22中的三个渐变面中各个右侧边之间的连接角度从上到下依次为172度、176度、96度。这种结构下的第二渐变部22所形成的燕尾部2，从连接部1到塔身的应力传递更加均匀，消除了应力集中。
[0057]
在本发明的实施例中，连接部1包括套筒体11和自套筒体11的外侧延伸出来的延伸体12，燕尾部2位于延伸体12的上方，延伸体12和燕尾部2的两侧形成一体的内凹弧面4，内凹弧面4的两端分别与抱弦面3的边缘线和套筒体11的边缘线相切。连接部1包括位于下方的圆柱形套筒体11，在套筒体11的一侧向外延伸一个延伸体12，延伸体12的高度和套筒体11的高度相同，燕尾部2设置于延伸体12的上方，并且燕尾部2和延伸体12的背面结构相同，均形成内凹型的抱弦面3，且抱弦面3从燕尾部2的顶部延伸至延伸体12的底部。此外，延伸体12和燕尾部2的两侧面均为内凹弧面4，且延伸体12的两侧的内凹弧面4与燕尾部2两侧的内凹弧面4一体成型，形成同一个自上而下贯穿的内凹弧面4。本发明连接套侧面为内凹弧面4，抱弦面3的边缘线和套筒体11的边缘线与内凹弧面4的边缘线均相切，从而可确定内
凹弧面4的位置和角度。
[0058]
在本发明的实施例中，套筒体11上开设有贯通的连接孔13，连接孔13沿套筒体11的高度方向开设。连接孔13设置于套筒体11的中部，当上下两个标准节对接时，两个连接套各自对应抱紧相应的主弦杆5，在每个套筒体11上都开设上下贯通的连接孔13，采用连接螺栓分别穿过上下两个连接套中的连接孔13，从而可以将上下两个连接套连接起来，进而实现上下两个标准节之间的连接紧固。
[0059]
在本发明的实施例中，连接部1的高度和燕尾部2的高度的比例为11：12。通过多次仿真和试验对比，调整连接部1的高度和燕尾部2的高度之间的比例，得出当连接部1的高度低于燕尾部2的高度，使刚度突变减小，应力集中减小，疲劳寿命次数增加。由于燕尾部2与连接部1比例影响了载荷传递，从而影响应力集中程度和疲劳寿命次数，本实施例同时确定了连接部1的高度和燕尾部2的高度比例，共6种方案对比，如表3所示。
[0060]
表3连接部1的高度和燕尾部2的高度比例对比
[0061]
比例方案最大应力(mpa)疲劳寿命(次)11:62364.1e411:82244.5e411:102184.9e411:122145.1e411:142115.1e411:162105.2e4
[0062]
通过仿真实验分析得出，随着燕尾部2的高度比例增加，最大应力逐渐减小，疲劳寿命逐渐增加，但是综合最大应力和疲劳寿命次数因素，当连接部1的高度和燕尾部2的高度比例小于11:10时，静态强度及疲劳寿命较好，即燕尾部2位越长应力集中越低，综合成本因素，最优比例为11:12，连接部1高度略低于燕尾部2高度。相比现有技术中的连接套，本实施例中的连接部1高度减小，所需的连接螺栓长度相应减小，可进一步减少重量和加工成本。
[0063]
在本发明的实施例中，连接部1和燕尾部2一体成型设置。为了节约连接套的制造成本，减少制造工艺流程，将连接部1和燕尾部2一体成型制造。
[0064]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0065]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0066]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0067]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。