CN102561426B - 一种三自由度可控机构式挖掘机 - Google Patents

Abstract

一种三自由度可控机构式挖掘机，包括动臂抬升机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构、行走装置、回转机构、机架。所述动臂抬升机构包括动臂和抬升机构，所述斗杆举降机构包括斗杆和举降机构，所述铲斗翻转机构包括铲斗和翻转机构，动臂、斗杆、铲斗分别由抬升机构、举降机构和翻转机构通过安装在机架上的伺服电机带动，本发明采用了全新连杆机构替代了液压传动，避免了液压挖掘机液压元件制造精度要求高、液压油受温度影响严重、液压***发生故障不易检查和排除等缺点，而且相比其它可控机构式挖掘机，减少了连杆数量，降低了连杆部分的重量，改善了受力，避免了连杆机构复杂，自身重量过大的缺点。

Description

一种三自由度可控机构式挖掘机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种三自由度可控机构式挖掘机。

背景技术

挖掘机是现今工程机械领域最为重要的一种工程机械，广泛应用于各类施工工作当中，有效降低了人们的工作强度，并提高了工作效率，因为液压传动具有体积小、重量轻，容易实现过载保护等优点，如今的大部分挖掘机都采用了液压传动，但是，采用液压传动的挖掘机也存在着许多不足和缺点，首先，液压***制造精度要求高，工艺复杂且成本较高，液压元件维护保养要求高，且须较高的技术水平，其次，液压传动容易受温度变化影响，不宜在很高或很低的温度下工作，液压油受温度影响大，总效率低，有时有噪音和振动。

随着数控技术的发展和机械工业水平的提高，工程机械的数控化是工程机械领域新的发展趋势，数控技术与工程机械的结合可使工程机械性能得到质的提高，因其具有结构简单，容易控制，维护保养简单，制造成本低等诸多优点，因此具有广阔的发展空间。现有的一些可控机构式挖掘机，虽然避免了液压***的诸多缺点，但仍有需要完善的地方，有些可控机构式挖掘机连杆机构简单，但工作空间过小，有些虽然保证了工作空间，但存在着连杆传动部分庞大，机构复杂，重量过大，各杆受力不好等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种三自由度可控机构式挖掘机，首先应具有液压传动挖掘机的工作空间大，灵活性好等优点，避免液压挖掘机液压元件制造精度要求高、液压油受温度影响严重、液压***发生故障不易检查和排除等缺点，同时，还应避免其它可控式挖掘机连杆数量多、自重大、力学性能不好等缺点。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种三自由度可控机构式挖掘机，包括动臂抬升机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构、行走装置、回转机构、机架。

所述动臂抬升机构由动臂和抬升机构组成，所述动臂通过第一铰孔连接到机架上，所述抬升机构由第一主动杆和第一连杆组成，所述第一主动杆一端通过第二铰孔连接到机架上，另一端通过第三铰孔与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第四铰孔连接到动臂上。所述第一主动杆通过抬升机构带动动臂举降。

所述斗杆举降机构由斗杆和举降机构组成，所述斗杆通过第五铰孔连接在动臂上，所述举降机构由第二主动杆和第二连杆组成，第二主动杆一端通过第六铰孔连接在机架上，另一端通过第七铰孔与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第八铰孔与斗杆连接。所述第二主动杆通过斗杆举降机构带动斗杆举降。

所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，所述铲斗通过第九铰孔铰接到斗杆上，所述翻转机构由第三连杆、保持架、第四连杆和第三主动杆组成，所述第三主动杆一端通过第十铰孔与机架连接，另一端通过第十一铰孔与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第十二铰孔与保持架连接，保持架另一端通过第十三铰孔与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第十四铰孔与铲斗连接。所述第三主动杆通过翻转机构带动铲斗翻转。

所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆均由安装在机架上的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机驱动，可通过内燃机为伺服电机提供电力，也可采用混合动力等驱动方式。

所述机架通过回转机构安装在行走机构上，所述该三自由度可控机构式挖掘机在回转机构的作用下完成回转作业，在行走机构的带动下完成行走作业，配合动臂抬升机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构共同完成挖掘作业。

本发明突出优点在于：

1，本发明采用全新的连杆机构，不仅具有液压传动挖掘机的工作空间大和灵活度高等优点，而且相比其它可控机构式挖掘机，减少了连杆数量，简化了连杆传动部分，结构简单，降低了传动部分的重量，改善了各杆及铰接处的受力，提高了挖掘机的动力学性能。

2，由于本发明采用可控机构替代了液压传动，避免了液压挖掘机液压元件制造精度要求高、液压油受温度影响严重、液压***发生故障不易检查和排除等缺点。

3，由于该三自由度可控机构式挖掘机采用伺服电机驱动***作为液压挖掘机的动力装置，运用计算机技术对挖掘机的作业过程进行控制，从根本上提升了挖掘机的性能，使该挖掘机具有广阔的市场发展潜力。

附图说明

图1为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机主视图。

图2为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机动臂抬升机构示意图。

图3为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机斗杆举降机构示意图。

图4为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机铲斗翻转机构示意图。

图5为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机机架及行走机构示意图。

图6为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机内燃机驱动伺服电机原理简图。

图7为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机三维示意图。

图8为本发明所述一种三自由度可控机构式挖掘机工作示意图。

具体实施方式

以下通过附图对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1，一种三自由度可控机构式挖掘机，包括行走装置、回转机构、机架2、动臂抬升机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构。

对照图1、图2、图7，所述动臂抬升机构由动臂12和抬升机构组成，所述动臂12通过第一铰孔6连接到机架上，所述抬升机构由第一主动杆27和第一连杆24组成，所述第一主动杆27一端通过第二铰孔3连接到机架上，另一端通过第三铰孔25与第一连杆24连接，第一连杆24另一端通过第四铰孔11连接到动臂12上。所述第一主动杆27通过抬升机构带动动臂12举降。

对照图1、图3、图7，所述斗杆举降机构由斗杆17和举降机构组成，所述斗杆17通过第五铰孔19连接在动臂12上，所述举降机构由第二主动杆8和第二连杆10组成，第二主动杆8一端通过第六铰孔9连接在机架上，另一端通过第七铰孔7与第二连杆10连接，第二连杆10另一端通过第八铰孔13与斗杆17连接。所述第二主动杆8通过斗杆举降机构带动斗杆17举降。

对照图1、图4、图7，所述铲斗翻转机构由铲斗15和翻转机构组成，所述铲斗15通过第九铰孔14铰接到斗杆17上，所述翻转机构由第三连杆18、保持架21、第四连杆23和第三主动杆4组成，所述第三主动杆4一端通过第十铰孔5与机架连接，另一端通过第十一铰孔26与第四连杆23连接，第四连杆23另一端通过第十二铰孔22与保持架21连接，保持架21另一端通过第十三铰孔20与第三连杆18连接，第三连杆18另一端通过第十四铰孔16与铲斗15连接。所述第三主动杆4通过翻转机构带动铲斗15翻转。

对照图1、图5、图6，所述第一主动杆27、第二主动杆8、第三主动杆4均由安装在机架上的第一伺服电机28、第二伺服电机30和第三伺服电机29驱动，可通过内燃机为伺服电机提供电力，也可采用混合动力等驱动方式。

对照图1、图5、图7、图8，所述机架2通过回转机构31安装在行走机构1上，所述三自由度可控机构式挖掘机在回转机构31的作用下完成回转作业，在行走机构1的带动下完成行走作业，配合动臂抬升机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构共同完成挖掘作业。

Claims (1)

1.一种三自由度可控机构式挖掘机，包括行走装置、回转机构、机架、动臂抬升机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构，其特征在于：

所述动臂抬升机构由动臂和抬升机构组成，所述动臂通过第一铰孔连接到机架上，所述抬升机构由第一主动杆和第一连杆组成，所述第一主动杆一端通过第二铰孔连接到机架上，另一端通过第三铰孔与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四铰孔连接到动臂上，

所述斗杆举降机构由斗杆和举降机构组成，所述斗杆通过第五铰孔连接在动臂上，所述举降机构由第二主动杆和第二连杆组成，第二主动杆一端通过第六铰孔连接在机架上，另一端通过第七铰孔与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第八铰孔与斗杆连接，

所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，所述铲斗通过第九铰孔铰接到斗杆上，所述翻转机构由第三连杆、保持架、第四连杆和第三主动杆组成，所述第三主动杆一端通过第十铰孔与机架连接，另一端通过第十一铰孔与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第十二铰孔与保持架一端连接，保持架另一端通过第十三铰孔与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十四铰孔与铲斗连接，

所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆分别由安装在机架上的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机驱动，所述机架通过回转机构安装在行走机构上。