本发明涉及工程机械领域， 具体地， 涉及一种混凝土喷射机的箱形臂 节、 一种包括该箱形臂节的混凝土喷射机的箱形臂 架和一种包括该箱形臂 架的混凝土喷射机。 背景技术

如图 1所示， 通常混凝土喷射机包括回转台 10和与该回转台铰接的箱 形臂架 20， 回转台 10的中心轴线 L为水平方向， 并且回转台 10能够带动 箱形臂架 20绕中心轴线 L转动。 在箱形臂架 20上还固定有混凝土喷射管 (未示出）。 箱形臂架的截面通常为长方形。

但是， 这种截面为长方形的箱形臂架非常容易损坏， 因此， 如何提高 箱形臂架的使用寿命成为本领域亟待解决的技 术问题。 发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土喷射机的箱形 臂节、 一种包括该箱形 臂节的混凝土喷射机的箱形臂架和一种包括该 箱形臂架的混凝土喷射机。 将所述箱形臂节用于箱形臂架中后， 在施工过程中， 箱形臂节所受的内应 力变化不大。

经本发明的发明人研宄发现， 现有技术中的用于混凝土喷射机的箱形 臂架容易损坏的具体原因如下：

当箱形臂架 20旋转至图 1中的状态时，即箱形臂架的一个侧面 A朝下， 此时， 臂架的截面图如图 2所示。

当回转台 10绕中心轴线 L旋转 90° 之后， 箱形臂架 20旋转与侧面 A 相邻的侧面 B朝下， 其横截面如图 3所示。

在正常操作时， 箱形臂架 20受到自身重力以及混凝土喷射管的重力作 用， 因此， 箱形臂架内部会产生内应力。

内应力公式为 σ = ，图 2中所示的状态中，臂架横截面惯性积 / _ζ1 =^ 在图 3所示的状态中， 臂架横截面惯性积 / _ζ2 = ^。 由于在旋转过程中， 箱

¹¹ 12

形臂架以及混凝土喷射管的受力状态不变， 因此， M _y 不变， 而 a和 b之间 有差值， 因此， 两种状态下内应力变化较大。 而内应力变化大容易是臂架 损坏。

为了实现本发明的目的， 作为本发明的一个方面， 提供一种混凝土喷 射机的箱形臂节， 该箱形臂节具有至少四个侧壁， 其中， 该箱形臂节的横 截面为正多边形。

优选地， 所述箱形臂节具有四个侧壁， 所述箱形臂节的横截面为正方 形。

优选地， 所述正方形的四个角部形成有倒角。

优选地， 所述箱形臂节的前端设置有前加强板， 和 /或所述箱形臂节的 后端设置后加强板。

优选地， 所述箱形臂节的前端设置有前加强板， 所述前加强板包覆在 所述箱形臂节的外表面上， 所述前加强板上设置有油缸安装座。

作为本发明的另一个方面， 还提供一种混凝土喷射机的箱形臂架， 该 箱形臂架与回转台铰接， 该回转台的中心轴线为水平方向， 并且所述回转 台能够带动所述箱形臂架绕所述中心轴线转动 ， 所述箱形臂架包括至少一 节箱形臂节， 该箱形臂节为本发明提供的上述箱形臂节。

优选地， 所述箱形臂架包括至少两节所述箱形臂节， 前一节所述箱形 臂节插入后一节所述箱形臂节的空腔中。 优选地， 前一节所述箱形臂节的多个所述侧壁的外表面 与后一节所述 箱形臂节的所述多个侧壁的内表面之间形成有 间隙， 前一节所述箱形臂节 的所述侧壁的后端部的外表面上设置有后支撑 板， 后一节所述箱形臂节的 所述侧壁的前端部的内表面上设置有前支撑板 ， 该前支撑板和所述后支撑 板设置在所述间隙之中， 以将所述前一节箱形臂节支撑在所述后一节箱 形 臂节中。

优选地， 相邻两节所述箱形臂节之间的所述间隙包括与 所述箱形臂节 的所述多个侧壁一一对应的多个部分， 后一节所述箱形臂节上的所述前支 撑板和前一节所述箱形臂节上的所述后支撑板 分别设置在相邻两节所述箱 形臂节之间的所述间隙的不同部分中。

优选地， 所述前支撑板的高度和所述后支撑板的高度均 比所述前一节 箱形臂节与后一节所述箱形臂节的高度之差小 0.5mm至 2mm。

优选地， 前一节所述箱形臂节的所述侧壁的后端部的外 表面上还设置 有后挡块， 该后挡块位于所述后支撑板前方， 后一节所述箱形臂节的所述 侧壁的前端部的内表面上设置有前挡块， 该前挡块位于所述前支撑板的后 方， 所述后挡块位于所述前挡块后方， 且设置有所述后挡块的所述侧壁与 设置有所述前挡块的所述侧壁相对， 以使得在所述箱形臂架伸长时， 所述 前挡块能够与所述后挡块相撞。

优选地， 当前一节所述箱形臂节上的所述后挡块与后一 节所述箱形臂 节上的所述前挡块相撞时， 所述后挡块上朝向所述前挡块的表面的 80%至 99%与所述前挡块上朝向所述后挡块的表面重合 。

优选地， 所述前挡块与所述后挡块均为由具有弹性的材 料制成的块状 体。

优选地， 所述箱形臂架还包括多级伸缩油缸， 该多级伸缩油缸通过所 述油缸安装座安装在多节所述箱形臂节的外表 面上。

作为本发明的再一个方面， 还提供一种混凝土喷射机， 该混凝土喷射 机包括回转台和与该回转台铰接的箱形臂架， 所述回转台的中心轴线为水 平方向， 并且所述回转台能够带动所述箱形臂架绕所述 中心轴线转动， 其 中， 所述箱形臂架为本发明所提供的上述箱形臂架 。

通过将用于混凝土喷射机的箱形臂架的横截面 设置为正多边形， 使得 箱形臂架的横截面上的各处材料距离该箱形臂 架的横截面中心的距离相差 不大， 因此， 不管回转台带动箱形臂架回转至何种角度， 箱形臂架的横截 面惯性积相差都不会太大， 从而使得箱形臂架的内应力变化不会太大， 有 利于延长箱形臂架的使用寿命。

本发明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发明的进一步理解， 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发明， 但并不构成对本发明的限制。 在附图中：

图 1是现有技术中混凝土喷射机的一种状态的立� �图；

图 2是图 1中的混凝土喷射机的箱形臂架的截面示意图� �

图 3是图 1中的混凝土喷射机的箱形臂架旋转 90° 后的截面示意图； 图 4是本发明的一种实施方式的混凝土喷射机的� �体图；

图 5是图 4中混凝土喷射机的箱形臂节的截面示意图；

图 6是本发明的另一种实施方式的箱形臂节的截� �示意图；

图 7是本发明所述的箱形臂架的一部分的主视图� �

图 8是图 7中所示的箱形臂架的侧视图；

图 9是图 8中所示的箱形臂架的 A-A剖视图； 和

图 10是图 8中所示的箱形臂架的 B-B剖视图。 附图标记说明

10 回转台

30 箱形臂节

32 前挡块 前支撑板

34 后挡块 后支撑板

36 前加强板 后加强板

40 多级伸缩油缸

40a 油缸安装座 具体实施方式

以下结合附图对本发明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 本发明， 并不用于限制本发 明。

在本发明中， 在不作相反说明的情况下， 方位词 "前"是指图 4和图 7 中的右侧， 而方位词 "后"是指图 4和图 7中的 "左侧 "。

作为本发明的一个方面， 提供一种混凝土喷射机的箱形臂节 30， 该箱 形臂节 30具有至少四个侧壁 31， 如图 5和图 6所示， 该箱形臂节 30的横 截面为正多边形。

在本发明中， 对箱形臂节 30的横截面的边数没有特殊要求， 对箱形臂 节 30的侧壁 31的数量也没有特殊要求， 例如， 箱形臂节 30的横截面可以 是正四边形、 正五边形、 正六边形等。 通常来讲， 箱形臂节 30的横截面边 越多， 箱形臂节 30受到的内应力变化越小。 为了便于加工， 优选地， 箱形 臂节 30可以具有四个侧壁， 且箱形臂节 30的横截面可以为正方形。

如图 5和图 6所示， 箱形臂节 30的横截面边长为 C， 其横截面惯性积 I _z = ^ , 旋转 90° 之后， 横截面惯性积仍然为 / _z = 。 因此， 当箱形臂节 - 12 - 12 30用于箱形臂架中时， 即便箱形臂架旋转 90度， 箱形臂节 30中的内应力 也并无变化。

为了便于加工制造并避免应力集中， 优选地， 所述正方形的四个角部 形成有倒角。

如图 5所示， 箱形臂节 30上形成有圆形倒角， 而在图 6中， 箱形臂节

30上形成有 45 ° 的斜倒角。

为了增加箱形臂节 30前端的刚度， 优选地， 可以在箱形臂节的前端设 置前加强板 36。 前加强板 36可以为通过焊接固定在箱形臂节 30的外表面 上的钢板。 同理， 为了增加箱形臂节 30后端的刚度， 优选地， 可以在箱形 臂节 30的后端设置后加强板 37。 后加强板 37可以是通过焊接的方式固定 在箱形臂节 30的内表面上的钢板。

多节本发明所述的箱形臂节 30安装在一起可以形成箱形臂架， 在本发 明中， 可以利用油缸控制箱形臂架的伸缩。 为了便于安装油缸， 优选地， 可以在前加强板 36上设置有油缸安装座 40a， 如图 4所示。

如图 4和图 7所示， 作为本发明的另一个方面， 提供一种混凝土喷射 机的箱形臂架 20， 该箱形臂架 20与回转台 10铰接， 该回转台 10的中心轴 线 L为水平方向， 并且回转台 10能够带动箱形臂架 20绕所述中心轴线 L 转动， 箱形臂架 20包括至少一节箱形臂节 30， 该箱形臂节 30由四块侧壁 31围成， 其中， 箱形臂节 30为本发明所提供的上述箱形臂节。

由于箱形臂节 30的横截面为正多边形， 因此， 在箱形臂架 20的横截 面上， 箱形臂节 30外表面上各处距离横截面中心的距离相差不� ��， 当箱形 臂架 20旋转时， 箱形臂节 30的横截面惯性积变化也不大。

并且， 当箱形臂架 20旋转 90° 后， 箱形臂节 30的横截面惯性积不变， 从而使箱形臂架 20在两种工作状态（即， 一种状态和从该状态旋转 90° 后 的状态） 所受到的内应力相等。 并且， 在箱形臂架 20旋转的过程中， 箱形 臂架 20内部的内应力变化也不大， 从而可以避免由于内应力变化而引起的 箱形臂节 30损坏， 延长了箱形臂节 30的使用寿命。

如上所述， 箱形臂架 20可以包括一节箱形臂节 30， 也可以包括多节箱 形臂节 30。 在大部分情况下， 箱形臂架 20包括至少两节箱形臂节 30， 前 一节箱形臂节 30插入后一节箱形臂节 30的空腔中， 从而使得作业时箱形 臂架 20能够伸缩。 为了实现箱形臂架 20的伸缩， 可以在箱形臂节 30的内 部设置滑轮机构， 也可以在箱形臂节 30的外部设置油缸。

在本发明中， 前一节箱形臂节 30的侧壁 31 的外表面可以直接与后一 节箱形臂节 30的侧壁的内表面接触。 为了减小相邻两节箱形臂节 30在相 对滑动时的摩擦力， 如图 7至图 10中所示， 可以将前一节箱形臂节 30支 撑在后一节箱形臂节 30内部。 如图中所示， 前一节箱形臂节 30的多个侧 壁 31的外表面与后一节箱形臂节 30的多个侧壁 31的内表面之间形成有间 隙 31a，前一节箱形臂节 30的侧壁 31的后端部的外表面上设置有后支撑板 35，后一节箱形臂节 30的侧壁 31的前端部的内表面上设置有前支撑板 33， 后一节箱形臂节 30上的前支撑板 33和前一节臂节 30上的后支撑板 35设 置在间隙 31a之中， 以将前一节箱形臂节 30支撑在后一节箱形臂节 30中。

在箱形臂架 20伸缩时， 前支撑板 33和后支撑板 35减小了前一节箱形 臂节 30和后一节箱形臂节 30之间的接触面积， 从而减小了减小相邻两节 箱形臂节 30在相对滑动时的摩擦力。 此外， 前支撑板 33和后支撑板 35的 另一个作用还在于， 可以引导箱形臂架 20的伸缩。

在本发明中， 对前支撑板 33和后支撑板 35的数量以及设置位置并没 有特殊要求， 只要前支撑板 33和后支撑板 35能够将前一节箱形臂节 30支 撑在后一节箱形臂节 30中即可。

在本发明中， 可以利用焊接等方式将前支撑板 33和后支撑板 35分别 固定在后一节箱形臂节 30的侧壁 31上和前一节箱形臂节 30的侧壁 31上。 当侧壁 31较薄时， 优选地， 利用紧固件 （如， 螺钉） 将前支撑板 33和后 支撑板 35分别固定在一节箱形臂节 30的侧壁 31上和前一节箱形臂节 30 的侧壁 31上。

由于箱形臂节 30的横截面为正多边形， 因此， 前一节箱形臂节 30的 侧壁 31的外表面与后一节箱形臂节 30的侧壁 31的内表面之间的间隙 31 可以划分为多个部分。 间隙 31a的多个部分与箱形臂节 30的多个侧壁 31 一一对应。 例如， 图 8中所示的箱形臂节 30的横截面为正方形， 因此， 相 邻两节箱形臂节 30之间的间隙 31a被划分为四个部分。 为了便于将多节箱 形臂节 30组装在一起， 后一节箱形臂节 30上的前支撑板 33和前一节箱形 臂节 30上的后支撑板 35分别设置在相邻两节箱形臂节 30之间的间隙 31a 的不同部分中。 如此， 组装多节箱形臂节 30时， 前支撑板 33和后支撑板 35之间不会产生干涉。

在箱形臂架 20中， 前一节箱形臂节 30的横截面积小于后一节箱形臂 节 30的横截面积。 为了便于将多节箱形臂节 30组装在一起， 并便于箱形 臂架 20的伸缩， 优选地， 前支撑板 33和后支撑板 35的高度小于前一节箱 形臂节 30与后一节箱形臂节 30的高度差的二分之一。 例如， 前支撑板 33 和后支撑板 35的高度可以比前一节箱形臂节 30和后一节箱形臂节 30的高 度差的二分之一小 0.5mm至 2mm， 从而保证箱形臂架 20伸缩自如。

为了进一步防止当箱形臂架 20伸长到最大行程时前一节箱形臂节 30 从后一节箱形臂节 30中脱出， 优选地， 前一节箱形臂节 30的侧壁 31的后 端部的外表面上还设置有后挡块 34， 该后挡块 34位于后支撑板 35前方， 后一节箱形臂节 30的侧壁 31的前端部的内表面上设置有前挡块 32， 该前 挡块 32位于前支撑板 33的后方， 后挡块 34位于前挡块 32后方， 且设置 有后挡块 34的侧壁 31与设置有前挡块 32的侧壁 31相对， 以使得在箱形 臂架 20伸长时， 前挡块 32能够与后挡块 34相撞。

为了便于理解， 下面将对上文中出现的 "高度"进行解释。 以前支撑 板 33为例， 前支撑板 33上与箱形臂节 30的内表面相接触的表面为第一表 面， 前支撑板 33上与该第一表面相对的表面为第二表面， 前支撑板 33的 高度是指所述第一表面与所述第二表面之间的 距离。 后支撑板 35的高度方 向、 前挡块 32的高度方向以及后挡块 34的高度方向与前支撑板 33的高度 方向一致， 这里不再赘述。

在本发明中， 对前挡块 32和后挡块 34的具体位置并没有特殊要求， 只要前挡块 32和后挡块 34能够在箱形臂架 20伸长到最大行程时相撞， 以 防止前一节箱形臂节 30和后一节箱形臂节 30中脱出即可。

为了更可靠地防止前一节箱形臂节 30和后一节箱形臂节 30中脱出， 优选地， 当前一节箱形臂节 30上的后挡块 34与后一节箱形臂节 30上的前 挡块 32相撞时，后挡块 34上朝向前挡块 32的表面的 80%至 99%与前挡块 32上朝向后挡块 34的表面重合。在本发明中， 前挡块 32和后挡块 34可以 具有完全相同的形状， 因此， 前挡块 32的侧面可以与后挡块 34的侧面对 齐， 从而可以保证在后一节箱形臂节 30上的前挡块 32和前一节箱形臂节 30上的后挡块 34相撞时，前挡块 32后端面与后挡块 34的前端面具有较大 的重合面积。

为了缓冲前一节箱形臂节 30上的后挡块 34与后一节箱形臂节 30上的 前挡块 32相撞时的冲击， 优选地， 前挡块 32与后挡块 34均为由具有弹性 的材料制成的块状体。 例如， 前挡块 32和后挡块 34由橡胶材料制成。 所 述的 "块状体"可以是长方体、 正方体、 圆柱体等。

在本发明中， 可以通过多种方式控制箱形臂架 20的伸缩。 例如， 可以 在箱形臂节 30上设置滑轮， 利用滑轮控制箱形臂架 20的伸缩， 又或者， 可以在箱形臂架 20上设置伸缩油缸， 通过控制油缸的伸缩来控制箱形臂架 20的伸缩。 优选地， 如图 4所示， 为了简化箱形臂节 30的结构， 箱形臂架 20还可以包括多级伸缩油缸 40， 该多级伸缩油缸 40可以通过设置在箱形 臂节 30的前加强板上的油缸安装座 40a安装在箱形臂节 30的外表面上。

作为本发明的再一个方面， 还提供一种混凝土喷射机， 如图 4所示， 该混凝土喷射机包括回转台 10和与该回转台 10铰接的箱形臂架 20， 回转 台 10的中心轴线 L为水平方向， 并且回转台 10能够带动箱形臂架 20绕中 心轴线 L转动， 其中， 箱形臂架 20为本发明所提供的上述箱形臂架。

在本发明中， 无论回转台旋转至何种角度， 箱形臂架的横截面惯性积 变化都不大， 因此内应力变化也不大， 从而不容易因内应力变化而损坏。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方 式， 但是， 本发明并不 限于上述实施方式中的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本 发明的技术方案进行多种简单变型， 这些简单变型均属于本发明的保护范 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， 本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

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