CN102720225B - 运动冗余正铲液压挖掘工作机构 - Google Patents

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Abstract

一种运动冗余正铲液压挖掘工作机构，其机架与动臂的下端铰接，该动臂的上端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接，该铲斗的另一部位与铲斗液压缸的缸套端部铰接，该铲斗液压缸的活塞杆端部与上述动臂的一部位铰接，动臂液压缸的缸套端部与上述动臂的另一部位铰接，该动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；摇杆的下端与机架铰接，该摇杆的另一端与斗杆液压缸的活塞杆端部铰接，该斗杆液压缸的缸套端部与上述斗杆铰接；摇杆调节液压缸的缸套端部与上述摇杆的中部连接，该摇杆调节液压缸的活塞杆端部与机架铰接。本发明具有驱动力臂大、运动冗余、优化输入力的优点。

Description

运动冗余正铲液压挖掘工作机构
技术领域
本发明涉及一种挖掘机，特别是一种用于正铲液压挖掘机的工作机构。
背景技术
大型正铲液压挖掘机是露天煤矿采掘的主要工具，其挖掘工作装置是完成挖掘机各项功能的主要构件，国内对液压正铲挖掘机工作装置的研究较少，中国专利CN200520035287.8涉及一种液压挖掘机正铲作业装置水平推压机构，特点是铲斗油缸活塞杆与动臂前端铰接，斗杆后部与动臂前端铰接，铲斗与斗杆前端铰接，铲斗与铲斗油缸缸筒端部铰接，铰点在空中构成了四边形结构的四杆机构。国外的主要生产厂家有特雷克斯(Terex),卡特彼勒 (CATERPILLR)、日立(HITACHI)和利勃海尔(LIEBHERR)等。其中影响力较大的是特雷克斯(Terex)公司生产的含有“强力三角”构件的液压挖掘机。虽然国外的厂家的正铲液压挖掘机技术较为成熟，但他们的产品结构较为单一，驱动力臂小而导致能耗大的问题始终没有得到解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耗能低的运动冗余正铲液压挖掘工作机构。本发明为两侧完全对称机构，主要包括机架、动臂、斗杆、摇杆、铲斗、铲斗液压缸、斗杆液压缸、摇杆调节液压缸、动臂液压缸。其中，机架与动臂的下端铰接，该动臂的上端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接，它们之间分别由摇杆、铲斗液压缸、斗杆液压缸、摇杆调节液压缸、动臂液压缸连接，且其连接方式如下:
一种连接方式为：一对动臂液压缸的活塞杆端部分别与上述机架铰接，该一对动臂液压缸的缸套端部分别与上述动臂两侧铰接；该动臂的另一部位分别与一对铲斗液压缸的活塞杆端部铰接，该一对铲斗液压缸的缸套端部分别与铲斗的一部位铰接；一对摇杆的下端分别与上述机架铰接，该一对摇杆的另一端分别与一对斗杆液压缸的活塞杆端部铰接，该一对斗杆液压缸的缸套端部分别与上述斗杆的两侧铰接；一对摇杆调节液压缸的缸套端部分别与上述一对摇杆的中部铰接，该一对摇杆调节液压缸的活塞杆端部分别与上述机架另一端铰接。
另一种连接方式为：一对动臂液压缸的活塞杆端部分别与上述机架铰接，该一对动臂液压缸的缸套端部分别与上述动臂两侧铰接；一对摇杆的下端分别与上述机架铰接，该一对摇杆的另一端分别与一对铲斗液压缸的活塞杆端部铰接，该一对铲斗液压缸的缸套端部分别与上述铲斗的一部位铰接；一对摇杆调节液压缸的缸套端部分别与上述一对摇杆的中部铰接，该一对摇杆调节液压缸的活塞杆端部分别与上述机架另一端铰接；一对斗杆液压缸的活塞杆端部分别与上述斗杆的两侧铰接，该一对斗杆液压缸的缸套端部分别与上述摇杆铰接。
上述各液压缸的缸套与活塞杆位置可以互换。在保证杆件数目和杆件之间相互连接关系不变的情况下，各杆件的形状和尺寸可根据实际情况变化。
本发明与现有的技术相比，具有以下优点：
（1）驱动力臂大，较小的驱动力便能驱动负载，从而能降低能耗。
（2）本发明铲斗的自由度为3，工作装置的自由度为4，驱动数目为4，驱动数目大于铲斗的自由度，这样的工作装置具有运动冗余特性，可以避开机器人内部奇异位形，具有较好的灵活性、避障能力及动力特性。
（3）较好地优化举升的驱动力和挖掘的驱动力。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体示意简图。
图2是本发明实施例2的立体示意简图。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的一种运动冗余连杆正铲液压挖掘工作机构立体示意简图中，机架1通过铰链R1与动臂2的下端连接，该动臂2的上端通过铰链R4与斗杆5的一端连接，该斗杆5的另一端通过铰链R6与铲斗7的一部位连接，该铲斗7的另一部位通过铰链R7与一对铲斗液压缸8的缸套端部连接，该一对铲斗液压缸8的活塞杆端部通过铰链R3与上述动臂2两侧连接；一对动臂液压缸3的缸套端部通过铰链R2与上述动臂2的一部位铰接，该一对动臂液压缸3的活塞杆端部通过铰链R12与机架1连接；一对摇杆6的下端通过铰链R11与机架1连接，该一对摇杆6的上端通过铰链R8与一对斗杆液压缸9的活塞杆端部连接，该一对斗杆液压缸9的缸套端部通过铰链R5与上述斗杆5的中部连接；一对摇杆调节液压缸4的缸套端部通过铰链R10与上述摇杆6的中部连接，该一对摇杆调节液压缸4的活塞杆端部分别通过铰链R9与机架1连接。
实施例2
在图2所示的一种运动冗余连杆正铲液压挖掘工作机构立体示意简图中，机架1通过铰链R1与动臂2的下端连接，该动臂2的上端通过铰链R4与斗杆5的一端连接，该斗杆5的另一端通过铰链R6与铲斗7的一部位连接，该铲斗7的另一部位通过铰链R7与一对铲斗液压缸8的缸套端部连接，该一对铲斗液压缸8的活塞杆端部通过铰链R3与一对摇杆6的一端连接；该一对摇杆6的另一端通过铰链R11与机架1连接；一对摇杆调节液压缸4的缸套端部通过铰链R10与上述一对摇杆6的中部连接，该一对摇杆调节液压缸4的活塞杆端部分别通过铰链R9与机架1连接；一对斗杆液压缸9的缸套端部通过铰链R8与上述摇杆6连接，该一对斗杆液压缸9的活塞杆端部通过铰链R5与上述斗杆5的中部连接；一对动臂液压缸3的缸套端部通过铰链R2与上述动臂2的中部连接，该一对动臂液压缸3的活塞杆端部通过铰链R12与机架1连接。

Claims (2)

1.一种运动冗余正铲液压挖掘工作机构，其包括有机架、动臂、斗杆、摇杆、铲斗、铲斗液压缸、斗杆液压缸、摇杆调节液压缸、动臂液压缸，其特征在于：机架与动臂的下端铰接，该动臂的上端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接，它们之间分别由摇杆、铲斗液压缸、斗杆液压缸、摇杆调节液压缸、动臂液压缸连接，且其连接方式如下:
一种连接方式为：一对动臂液压缸的活塞杆端部分别与上述机架铰接，该一对动臂液压缸的缸套端部分别与上述动臂两侧铰接；该动臂的另一部位分别与一对铲斗液压缸的活塞杆端部铰接，该一对铲斗液压缸的缸套端部分别与铲斗的一部位铰接；一对摇杆的下端分别与上述机架铰接，该一对摇杆的另一端分别与一对斗杆液压缸的活塞杆端部铰接，该一对斗杆液压缸的缸套端部分别与上述斗杆的两侧铰接；一对摇杆调节液压缸的缸套端部分别与上述一对摇杆的中部铰接，该一对摇杆调节液压缸的活塞杆端部分别与上述机架另一端铰接，另一种连接方式为：一对动臂液压缸的活塞杆端部分别与上述机架铰接，该一对动臂液压缸的缸套端部分别与上述动臂两侧铰接；一对摇杆的下端分别与上述机架铰接，该一对摇杆的另一端分别与一对铲斗液压缸的活塞杆端部铰接，该一对铲斗液压缸的缸套端部分别与上述铲斗的一部位铰接；一对摇杆调节液压缸的缸套端部分别与上述一对摇杆的中部铰接，该一对摇杆调节液压缸的活塞杆端部分别与上述机架另一端铰接；一对斗杆液压缸的活塞杆端部分别与上述斗杆的两侧铰接，该一对斗杆液压缸的缸套端部分别与上述摇杆铰接。
2.根据权利要求1所述的一种运动冗余正铲液压挖掘工作机构，其特征在于：上述各液压缸的缸套与活塞杆位置可以互换。
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