CN102720228B - 能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置 - Google Patents

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Abstract

一种能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置，动臂下端与机架铰接，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；它们之间分别由铲斗液压缸、动臂液压缸、两对斗杆液压缸及强力三角相连，并且连接方式有四种。本发明具有运动冗余特性、能躲避奇异位形，优化铲掘力，能实现大吨位的重载挖掘的特点。

Description

能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置
技术领域
本发明涉一种挖掘机，特别是一种用于正铲液压挖掘机的工作装置。
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装置，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装置。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产品结构多样化、能耗低、工作空间大、易于控制的能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置。本发明的具体内容如下：动臂下端与机架铰接，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；它们之间分别由铲斗液压缸、动臂液压缸、两对斗杆液压缸及强力三角相连，且连接方式如下： 
第一种连接方式：强力三角与斗杆铰接，斗杆液压缸一及斗杆液压缸二的一端分别与强力三角两侧铰接，上述斗杆液压缸一的另一端与机架铰接；斗杆液压缸二的另一端与和动臂铰接；一对动臂液压缸的一端与上述动臂中部铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接；一对铲斗液压缸的一端与铲斗铰接，其另一端与动臂铰接。
第二种连接方式：强力三角与动臂铰接，铲斗液压缸的一端及动臂液压缸的一端分别与强力三角的两侧铰接，上述动臂液压缸的另一端与机架铰接，上述铲斗液压缸的另一端与铲斗铰接；斗杆液压缸一的一端与斗杆铰接，其另一端与机架铰接；斗杆液压缸二的一端与斗杆铰接，其另一端与机架铰接。 
第三种连接方式：强力三角与斗杆铰接，斗杆液压缸一及斗杆液压缸二的一端分别与强力三角两侧铰接，上述斗杆液压缸一的另一端与机架铰接，上述斗杆液压缸二的另一端也与机架铰接；一对铲斗液压缸的一端与铲斗铰接。另一端与动臂铰接；上述动臂中部与一对动臂液压缸的一端铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接。
第四种连接方式：强力三角与机架铰接，斗杆液压缸一及斗杆液压缸二的一端分别与强力三角两侧铰接，上述斗杆液压缸一的另一端与斗杆铰接，上述斗杆液压缸二的另一端也与斗杆铰接。一对铲斗液压缸的一端与铲斗铰接，其另一端与动臂铰接，上述动臂中部与一对动臂液压缸的一端铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接。
本发明是一种运动冗余工作装置，其中，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。采用两个斗杆液压缸协同工作产生铲掘力，通过优化可以实现工作过程中铲掘力最小，从而得到优化。
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）具有运动冗余特性，可以避开机器人内部奇异位形，较好的灵活性、避障能力及动力特性。
（3）能较好地优化铲掘力。
附图说明
图1是本发明实施例1立体示意简图。
图2是本发明实施例2立体示意简图。
图3是本发明实施例3立体示意简图。
图4是本发明实施例4立体示意简图。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的一种能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端通过铰链R1与动臂2的下端连接，该动臂2的上端通过铰链R2与斗杆3的一端连接，该斗杆3的另一端通过铰链R3与铲斗4的一部位铰接。一对强力三角5分别通过铰链R6对称地铰接在上述斗杆3中部的两侧，该一对强力三角5分别通过铰链R7与一对斗杆液压缸一7的活塞杆端部连接，该一对强力三角5分别通过铰链R12与一对斗杆液压缸二9的活塞杆端部铰接；上述一对斗杆液压缸一7的缸套端部分别通过铰链R8与上述机架1另一端连接，上述一对斗杆液压缸二9的缸套端部分别通过铰链R11与上述动臂2连接。一对动臂液压缸6的缸套端部与上述动臂2中部分别通过铰链R10连接，该一对动臂液压缸6的活塞杆端部分别通过铰链R9与上述机架1中部连接。一对铲斗液压缸8的缸套端部通过铰链R4与铲斗4的另一部位铰接，该一对铲斗液压缸8的活塞杆端部通过铰链R5与上述动臂2上的一部位连接。
实施例2
在图2所示的一种能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端通过铰链R1与动臂2的下端连接，该动臂2的上端通过铰链R2与斗杆3的一端连接，该斗杆3的另一端通过铰链R3与铲斗4的一部位连接。一对强力三角5分别通过铰链R6对称地连接在上述动臂2中部的两侧。一对铲斗液压缸8的缸套端部分别通过铰链R5与上述强力三角5连接，该一对铲斗液压缸8的活塞杆端部分别通过铰链R4与上述铲斗4的一部位连接；上述一对强力三角5分别通过铰链R10与一对动臂液压缸6的缸套端部连接，该一对动臂液压缸6的活塞杆端部分别通过铰链R9与上述机架1连接。一对斗杆液压缸一7的活塞杆端部分别通过铰链R7与斗杆3的另一部位连接，该一对斗杆液压缸一7的缸套端部分别通过铰链R8与上述机架1的另一端连接。一对斗杆液压缸二9的缸套端部分别通过铰链R12与上述斗杆3连接，该斗杆液压缸二9的活塞杆端部分别通过铰链R11与机架1的另一部位连接。
实施例3
在图3所示的一种能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端通过铰链R1与动臂2的下端连接，该动臂2的上端通过铰链R2与斗杆3的一端连接，该斗杆3的另一端通过铰链R3与铲斗4的一部位连接。一对强力三角5分别通过铰链R6对称地铰接在上述斗杆3中部的两侧，该一对强力三角5分别通过铰链R7与一对斗杆液压缸一7的活塞杆端部连接；该一对斗杆液压缸一7的缸套端部分别通过铰链R8与机架1的另一部位连接；上述强力三角5分别通过铰链R12与一对斗杆液压缸二9的活塞杆端部连接，该一对斗杆液压缸二9的缸套端部分别通过铰链R11与上述机架1连接。一对铲斗液压缸8的缸套端部分别通过铰链R4与铲斗4的另一部位连接，该一对铲斗液压缸8的活塞杆端部分别通过铰链R5与上述动臂2的一部位连接。上述动臂2中部分别通过铰链R10与一对动臂液压缸6的缸套端部连接，该一对动臂液压缸6的活塞杆端部分别通过铰链R9与上述机架1连接。
实施例4
在图4所示的一种能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端通过铰链R1与动臂2的下端连接，该动臂2的上端通过铰链R2与斗杆3的一端连接，该斗杆3的另一端通过铰链R3与铲斗4的一部位连接。一对强力三角5分别通过铰链R6与机架1的一端连接，一对斗杆液压缸一7的活塞杆端部分别通过铰链R8与上述强力三角5连接，该一对斗杆液压缸一7的缸套端部分别通过铰链R7与上述斗杆3连接。一对斗杆液压缸二9的活塞杆端部分别通过铰链R11与上述强力三角5连接，该斗杆液压缸二9的缸套端部分别通过铰链R12与斗杆3的另一部位连接，一对动臂液压缸6的缸套端部端部分别通过铰链R10与上述动臂2连接，该一对动臂液压缸6的活塞杆端部分别通过铰链R9与机架1的中部连接；上述动臂2分别通过铰链R5与一对铲斗液压缸8的活塞杆端部连接，该一对铲斗液压缸8的缸套端部分别通过铰链R4与上述铲斗4的另一部位连接。

Claims (1)

1.一种能优化铲掘力的运动冗余正铲挖掘工作装置，动臂下端与机架铰接，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，其特征在于：它们之间分别由铲斗液压缸、动臂液压缸、两对斗杆液压缸及强力三角相连，且连接方式如下： 
第一种连接方式：强力三角与斗杆铰接，斗杆液压缸一及斗杆液压缸二的一端分别与强力三角两侧铰接，上述斗杆液压缸一的另一端与机架铰接，斗杆液压缸二的另一端与动臂铰接，一对动臂液压缸的一端与上述动臂中部铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接，一对铲斗液压缸的一端与铲斗铰接，其另一端与动臂铰接；
第二种连接方式：强力三角与动臂铰接，铲斗液压缸的一端及动臂液压缸的一端分别与强力三角的两侧铰接，上述动臂液压缸的另一端与机架铰接，上述铲斗液压缸的另一端与铲斗铰接，斗杆液压缸一的一端与斗杆铰接，其另一端与机架铰接，斗杆液压缸二的一端与斗杆铰接，其另一端与机架铰接； 
第三种连接方式：强力三角与斗杆铰接，斗杆液压缸一及斗杆液压缸二的一端分别与强力三角两侧铰接，上述斗杆液压缸一的另一端与机架铰接，上述斗杆液压缸二的另一端也与机架铰接，一对铲斗液压缸的一端与铲斗铰接，另一端与动臂铰接，上述动臂另一部位与一对动臂液压缸的一端铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接；
第四种连接方式：强力三角与机架铰接，斗杆液压缸一及斗杆液压缸二的一端分别与强力三角两侧铰接，上述斗杆液压缸一的另一端与斗杆铰接，上述斗杆液压缸二的另一端也与斗杆铰接，一对铲斗液压缸的一端与铲斗铰接，其另一端与动臂铰接，上述动臂另一部位与一对动臂液压缸的一端铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接。
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