DE2023142A1 - Aus Profilteilen zusammengesetzter hohler Auslegearm fuer Krane,Schaufelbagger od.dgl. - Google Patents

Description

8 München 5, den 12. Mai 1970

s* /(> f> ι ErhardtstraBe 11 II/Z

f. L-att U. ^oepke Telefon 240675 D-8953

Patentanwälte

International Harvester Company
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60.611 (Y..St_eA.)

Aus Profilteilen zusammengesetzter hohler Auslegerarm für Krane, Schaufelbagger, oder dergleichen

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus mindestens zwei ein= heitlichen Profilteilen zusammengesetzten hohlen Auslegerarm für Krane, Schaufelbagger oder dergleichen, der mit seinem unteren Ende fest oder gelenkig mit einem Fahrzeug, wie einem Schlepper oder Lader, verbunden ist und an dessen freiem obe= ren Ende eine Last angreift, wobei die Profilteile an ihren aneinanderstoßenden Längskanten durch Schweißen verbindbar sind·

Auslegerarme dieser Bauart weisen üblicherweise über ihre gesamte Länge einen konstanten Querschnitt auf. Sie sind mit ihrem Fußpunkt entweder fest am Gehäuse der Hinterachse des Fahrzeugs befestigt und weisen dann an ihrem oberen Ende einen sich seitlich zur Längsachse des Fahrzeugs erstreckenden Quer= träger auf, oder sie sind paarweise seitlich am Fahrzeug an= gelenkt und hydraulisch betätigbar und tragen an ihrem freien Ende beispielsweise eine Ladeschaufel·

Bei Belastung eines solchen Auslegerarmes an dessen freiem Ende tritt am Fußpunkt, also an der Befestigungsstelle oder Anlenksteile die größte mechanische Beanspruchung auf. Es konzentriert sich also die angreifende Kraft auf eine ver= hältnismäßig geringe Fläche, was dazu führen kann, daß der

009849/1317

2023H2

Auslegerarm an seiner Befestigungsstelle nachgibt oder sich plastisch verformt, und daß er im ungünstigsten Fall an die= ser Stelle bricht, was eine unmittelbare Gefahr für den Fahrer des Fahrzeugs darstellt»

Könnte man diese Beanspruchung mehr auf die Länge des Aus= legerarmes verteilen, wäre diese Gefahr ausgeschaltet. Es hat daher auch nicht an Versuchen gefehlt, den Auslegerarm so zu profilieren, daß er auf seiner gesamten Länge gleich= mäßig beansprucht ist, wenn an seinem freien Ende eine Last k angreift. Dies wurde bisher allein durch eine solche Quer= Schnittsverteilung entlang des Auslegerarmes herbeigeführt, daß das Verhältnis des Trägheitsmomentes zum Abstand zwischen neutraler Faser und Außenfläche dem am Auslegerarm angreifen= den Moment entspricht· Einen Hinweis hierzu gibt Lionel S. Harks in seinem "Mechanical Engineers Handbook", 5. Auflage, S· bis 444.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Profilierung des Auslegerarms unpraktisch ist, da der Auslegerarm im Be= reich seiner Verankerung am Fahrzeug so breit gewählt werden muß, daß einmal die Sicht des Fahrers und sein Zugang zum Fahrzeug behindert wird und daß zum anderen die Verankerung selbst problematisch wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen aus Profilteilen zusammengesetzten hohlen Auslegerarm durch die Art der die Profilteile zusammenhaltenden Verbindung zu schaffen, der bei Belastung am freien Ende auf seiner gesamten Länge gleich= mäßig beansprucht ist, und dessen Querschnittsprofil über die Länge im wesentlichen gleich ist. Es soll dies insbesondere bei Auslegerarmen erreicht werden, die aus zwei einheitlichen Längsprofilteilen zusammengesetzt sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stöße der zu verbindenden Längskanten der Profilteile

χ 009 8 43/1317

mit unregelmäßigen Unterbrechungen auf solchen Längenabschnit= ten zusammengeschweißt sind« daß sich die Länge der Schweiß= stellen mit zunehmender Entfernung vom Verankerungspunkt des Auslegerarmes am Fahrzeug verringert und sich die Abstände zwischen den Schweißstellen vergrößern.

Schweißstellen unterschiedlicher Länge mit zueinander unter= schiedlichen Abständen sind mit Knotenpunkten eines Trägers Verbandes zu vergleichen, in denen die Spannungen zusammen= laufen, die dem Trägerverband im übrigen Jedoch eine aus= reichenäs Biegeelastizität verleihen· Demzufolge kann sich bei überbeanspruchung ein Auslegerarm nach der Erfindung nicht mehr an seiner Verankerungsstelle, sondern vielmehr auf seiner ganzen Länge verformen·

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Profil= teile U-förmig ausgebildet und zusammengeschweißt und bilden damit ein kastenförmiges Hohlprofil, an dessen freiem Ende die Last angreifen kann·

Nach einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung kann der Auslegerarm aus vier L-förmigen Profilteilen zusammengesetzt und zusammengeschweißt sein und es kann sich das Eohlprofil nach oben geringfügig verjüngen·

Anhand zweier Ausführungsbeispiele ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläutert· In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schleppers mit einem kran= artigen Auslegerarm; j *·,-..-

^. Fig. 2 eine rückwärtige Ansicht des Auslegerarmes gemäß ^ den Linien 2-2 in Fig. 1

-* Fig. 3 ,eine graphische--Darstellung der mechanischen Bean=

spruchung Über die Länge des Auslegerarmes bei einem geschweißten und einem ungeschweißten Auslegerarm;

- 4 - 2 O 2 3 H

Fig, 4 eine graphische Darstellung der prozentualen Länge der Schweißstellen über der Länge des Auslegerarms;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Schaufelladers mit seitlich angelenkten Auslegerarmen.

Nach der Ausführungsform der Fig. 1 ist der Auslegerarm 18 mittels einer Befestigungsplatte 22 am Gehäuse 12 der Hinter= achse hinter dem Fahrersitz l4 und dem Steuerrad 16 eines üblichen Schleppers 10 angebaut und erstreckt sich hierbei aufwärts und geringfügig nach vorn geneigt. Die Befestigung " erfolgt dadurch, daß die Befestigungsplatte 22 durch einen U-förmigen Bügel 24 gegen die Oberfläche des Hinterachsge= häuses 12 gehalten wird. Am oberen freien Ende des Ausleger= armes 18 ist ein sich quer zur Längsachse des Schleppers er= streckender Träger 26 befestigt.

In einer abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 5 ist je= weils ein Auslegerarm 52 vorn und seitlich an einem Schlepper 50 mittels Schwenkbolzen 54 angelenkt. Die beiden freien Enden tragen eine Ladeschaufel 56. In üblicher Weise werden die Auslegerarme 52 durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hydraulik angehoben oder abgesenkt.

Der Auslegerarm 18 bzw. 52 selbst besteht in den Ausführungs= beispielen aus zwei einheitlichen U-förmigen Profilteilen 20, die mit ihren offenen Seiten zusammenstoßen und stellenweise verschweißt sind. Hierdurch wird insgesamt ein hohler Kasten= träger geschaffen, der in sich ausreichend steif ist.

Wie die Profilteile miteinander verschweißt sind, zeigt Fig. Die Stöße der Längskanten dieser Profilteile 20 sind mit un= regelmäßigen Unterbrechungen auf unterschiedlich begrenzten Längenabschnitten 32, 34, 36, 38, 40 verschweißt, und zwar derart, daß sich die Länge dieser Schweißstellen mit zuneh= mender Entfernung von der Befestigungsplatte 22 des Auslegerarmes

0098497 1317

verringert und sich die Abstände zwischen den Schweißstellen vergrößern. Die Abstände der erforderlichen Schweißnähte untereinander sowie deren Länge erhält man unter Berücksich= tigung der in Pig. 3 graphisch dargestellten Abhängigkeit der Biegebeanspruchung von der Länge, auf der die Kraft angreift nach der bekannten Gleichung, daß sich die Biegebeanspruchung zusammensetzt aus dem Quotienten des Momentes M um die Haupt= trägheitsachse und des Flächenträgheitsmomentes I, multipli= ziert mit dem Abstand c des Querschnittpunktes von der Haupt» trägheitsachse. Diese Abhängigkeit bei einem Auslegerarm, der an den Stößen auf der ganzen Länge der Längskante der Profilteile zusammengeschweißt ist, zeigt die Linie 44 in Fig. 3. Unter der Annahme einer gleichgroßen Kraft P zeigt die Linie 46 in Fig. 3 den entsprechenden Verlauf bei lediglich zusammengefügten, jedoch nicht verschweißten Profilteilen als Auslegerarm. Es folgt hieraus, daß die Biegebeanspruchung eines unverschweißten Auslegerprofiles in jedem Längsabschnitt größer ist als bei einem verschweißten Auslegerprofil.

Unterteilt man die Länge des Auslegerarmes beispielsweise in sieben gleiche Abschnitte, wie in Fig. 2 mit A bis Q veran= schaulicht, und setzt man eine gewünschte maximale Bäiegebes anspruchung entsprechend der Linie 48 voraus, die grade unters halb der am Befestigungsende des Auslegerarmes auftretenden Biegebeanspruchung liegt, so wird au3 Fig. 3 deutlich, daß die Biegebeanspruchung im Abschnitt A eines komplett ver= schweißten Auslegerarmes im wesentlichen gleich oder etwas geringer ist als die gewünschte Biegebeanspruchung· Deshalb werden auf der gesamten Länge des Abschnittes A die Profilteile miteinander verschweißt und bilden eine einheitliche Schweiß= naht. Im Abschnitt B liegt die Beanspruchung im Falle komplet= ter Verschw3aißung des Auslegerarmes wesentlich unterhalb der Beanspruchungegrenze 48. Wäre dagegen der Auslegerarm lediglich zusammengefügt und ungeschweißt, so läge die entsprechende Be= anspruchung oberhalb der Linie 48, Aus diesem Zusammenhang ergibt sich für die Schweißstelle des Abschnittes E eine Länge, d e gleich dem Verhältnis aus dem Abstand zwischen der Linie

009849/1317

-6- ■ 2023-H2

und der Kurve 46 des ungeschweißten Auslegerarmes und dem Ab= stand zwischen der Linie 48 und der Kurve 44 des geschweißten Auslegerarmes ist· Dieses Verhältnis der jeweiligen Abstände zur Beanspruchungsgrenze 48 in Abhängigkeit von der Länge bzw· den Abschnitten A bis G veranschaulicht Pig. 4, wobei die Länge der erforderlichen Schweißnaht in Prozenten der Länge eines Abschnittes wiedergegeben ist·

Eine derartige Unterteilung und Anordnung der Schweißstellen an den Stoßfugen der miteinander zu verbindenden Profilteile hat zum Ergebnis, daß sich die Belastung gleichmäßig auf die gesamte Länge der Profilteile und damit des Auslegerarmes verteilt, so daß sich eine plastische Verformung nicht mehr an einer einzigen kritischen Stelle, nämlich am Fußpunkt, einstellen kann.

Anstelle von zwei aufeinanderstoßenden U-fÖrmigen Profil= teilen können in gleicher Weise vier rechteekförmig abgebogene Winkelprofile oder L-Profile verwendet werden, die in dem Fall auf vier Seiten miteinander zu verbinden und zu verschweißen sind.

9849/1317

Claims (5)

1. Patent a η s ρ r Ü c h e

   1· Aus mindestens zwei einheitlichen Profilteilen zusammen= gesetzter hohler Auslegerarm, für Krane, Schaufelbagger oder dergleichen, der mit seinem unteren Ende fest oder gelenkig mit einem. Fahrzeug, wie einem Schlepper oder Lader, verbunden ist und an dessen freiem oberen Ende eine Last angreift, wobei die Profilteile an ihren an= einanderstoßenden Längskanten durch Schweißen verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße der zu ver=. bindenden Längskanten der Profilteile (20) mit unregelmäßigen Unterbrechungen auf solchen Längsabschnitten zusammenge= schweißt sind, daß sich die Länge der Schweißstellen (32, 3¹I, 36, 38, 40) mit zunehmender Entfernung vom Verankerungspunkt (22, 54) des Auslegerarmes am Fahrzeug (10, 50) verringert und sich die Abstände zwischen den Schweißstellen vergrößern.
2. 2. Auslegerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile U-förmig ausgebildet sind und zusammenge= schweißt ein kastenförmiges Hohlprofil bilden, an dessen freiem Ende die Last angreift.
3. 3· Auslegerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus vier L-förmigen Profilteilen zusammengesetzt und zusammengeschweißt ist, an deren freien Ende die Last angreift.
4. 4. Auslegerarm nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekenn= zeichnet, daß sich das Hohlprofil nach oben geringfügig verjüngt.

   '009849/13.17

   2023H2

   Auslegerarm nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn= zeichnet, daß die Stöße der zu verbindenden Längskanten der Profile vom Verankerungspunkt (22, 54) aus im untersten Siebtel voll zusammengeschweißt sind und in den-beiden obersten Siebtel ungeschweißt auf Stoß sitzen und die Länge der Schweißstellen im 2., 3., ¹U und
5. 5. Siebtel mit zunehmender Entfernung vom Verankerungspunkt kürzer werden.

   Auslegerarm nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn= zeichnet, daß sich die prozentuale Länge der Schweißstellen in Abhängigkeit von der Höhe über dem Befestigungspunkt des Auslegerarmes gleich ist dem Verhältnis aus dem Abstand zwischen der Linie(48) einer gewünschten maximalen Biege= beanspruchung und der Kurve (46) der Beanspruchung eines ungeschweißten Auslegerarmes zu dem Abstand zwischen der Linie (48) und der Kurve (44) der Beanspruchung eines ge= schweißten Auslegerarmes·

   009849/1317