CN102720229B - 能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构 - Google Patents

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Abstract

一种能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构，动臂与机架铰接，斗杆与动臂铰接；铲斗与斗杆铰接，机架、动臂、斗杆、铲斗形成一个开式串联链；强力三角与动臂铰接，铲斗液压缸的缸套端部与铲斗铰接，该铲斗液压缸的活塞杆端部与强力三角铰接；斗杆液压缸的缸套端部与斗杆铰接，该斗杆液压缸的活塞杆端部与动臂铰接；主动臂液压缸的缸套端部与强力三角铰接，该主动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；辅助动臂液压缸的缸套端部与强力三角铰接，该辅助动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接。本发明具有运动冗余特性、驱动力臂大、灵活性好、优化输入力的特点。

Description

能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构
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，特点是铲斗液压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，铲斗与铲斗液压缸缸筒端部铰接，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多功能、工作空间大、耗能低的能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构。其主要包括机架、动臂、强力三角、斗杆、铲斗、铲斗液压缸、斗杆液压缸、主动臂液压缸、辅助动臂液压缸，该机构的两种构型如下：
该机构的第一种构型：动臂的下端通过铰链与机架的一端连接，该动臂的上端通过铰链与斗杆的一端连接，该斗杆的另一端通过铰链与铲斗连接；一对强力三角分别通过铰链与上述动臂的两侧连接，一对铲斗液压缸的缸套端部分别通过铰链与上述铲斗连接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与上述强力三角连接；一对斗杆液压缸的缸套端部分别通过铰链与上述斗杆连接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与上述动臂连接；一对主动臂液压缸的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角连接，该一对主动臂液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与机架连接；一对辅助动臂液压缸的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角连接，该一对辅助动臂液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与机架连接。
该机构的第二种构型：动臂的下端通过铰链与机架的一端连接，该动臂的上端通过铰链与斗杆的一端连接，该斗杆的另一端通过铰链与铲斗连接；一对强力三角分别通过铰链与上述动臂的两侧连接，一对铲斗液压缸的缸套端部分别通过铰链与上述铲斗连接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与上述动臂连接；一对斗杆液压缸的缸套端部分别通过铰链与机架连接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与上述斗杆连接；一对主动臂液压缸的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角连接，该一对主动臂液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与机架连接；一对辅助动臂液压缸的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角连接，该一对辅助动臂液压缸的活塞杆端部分别通过铰链与机架连接。
上述各驱动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。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
（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，较好的灵活性、避障能力及动力特性。
（3）优化输入力（举升的驱动力或挖掘的驱动力）。
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所示的一种能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构的立体示意简图中，动臂2的下端通过铰链R1与机架1的一端连接，该动臂2的上端通过铰链R5与斗杆4的一端连接，该斗杆4的另一端通过铰链R6与铲斗5连接；一对强力三角3分别通过铰链R3与上述动臂2的两侧连接，一对铲斗液压缸6的缸套端部分别通过铰链R7与上述铲斗5连接，该一对铲斗液压缸6的活塞杆端部分别通过铰链R4与上述强力三角3连接；一对斗杆液压缸7的缸套端部分别通过铰链R8与上述斗杆4连接，该一对斗杆液压缸7的活塞杆端部分别通过铰链R9与上述动臂2连接；一对主动臂液压缸8的缸套端部分别通过铰链R10与上述强力三角3连接，该一对主动臂液压缸8的活塞杆端部分别通过铰链R11与机架1连接；一对辅助动臂液压缸9的缸套端部分别通过铰链R2与上述强力三角3连接，该一对辅助动臂液压缸9的活塞杆端部分别通过铰链R12与机架1连接。
实施例2
在图2所示的一种能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构的立体示意简图中，动臂2的下端通过铰链R1与机架1的一端连接，该动臂2的上端通过铰链R5与斗杆4的一端连接，该斗杆4的另一端通过铰链R6与铲斗5连接；一对强力三角3分别通过铰链R3与上述动臂2的两侧连接，一对铲斗液压缸6的缸套端部分别通过铰链R7与上述铲斗5连接，该一对铲斗液压缸6的活塞杆端部分别通过铰链R4与上述动臂2连接；一对斗杆液压缸7的缸套端部分别通过铰链R9与机架1连接，该一对斗杆液压缸7的活塞杆端部分别通过铰链R8与上述斗杆4连接；一对主动臂液压缸8的缸套端部分别通过铰链R10与上述强力三角3连接，该一对主动臂液压缸8的活塞杆端部分别通过铰链R11与机架1连接；一对辅助动臂液压缸9的缸套端部分别通过铰链R2与上述强力三角3连接，该一对辅助动臂液压缸9的活塞杆端部分别通过铰链R12与机架1连接。

Claims (3)

1.一种能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构，其包括有机架（1）、动臂（2）、强力三角（3）、斗杆（4）、铲斗（5）、铲斗液压缸（6）、斗杆液压缸（7）、主动臂液压缸（8）、辅助动臂液压缸（9），其特征在于：动臂（2）的下端通过铰链与机架（1）的一端连接，该动臂（2）的上端通过铰链与斗杆（4）的一端连接，该斗杆（4）的另一端通过铰链与铲斗（5）连接；一对强力三角（3）分别通过铰链与上述动臂（2）的两侧连接，一对铲斗液压缸（6）的缸套端部分别通过铰链与上述铲斗（5）连接，该一对铲斗液压缸（6）的活塞杆端部分别通过铰链与上述强力三角（3）连接；一对斗杆液压缸（7）的缸套端部分别通过铰链与上述斗杆（4）连接，该一对斗杆液压缸（7）的活塞杆端部分别通过铰链与上述动臂（2）连接；一对主动臂液压缸（8）的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角（3）连接，该一对主动臂液压缸（8）的活塞杆端部分别通过铰链与机架（1）连接；一对辅助动臂液压缸（9）的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角（3）连接，该一对辅助动臂液压缸（9）的活塞杆端部分别通过铰链与机架（1）连接。
2.一种能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构，其包括有机架（1）、动臂（2）、强力三角（3）、斗杆（4）、铲斗（5）、铲斗液压缸（6）、斗杆液压缸（7）、主动臂液压缸（8）、辅助动臂液压缸（9），其特征在于：动臂（2）的下端通过铰链与机架（1）的一端连接，该动臂（2）的上端通过铰链与斗杆（4）的一端连接，该斗杆（4）的另一端通过铰链与铲斗（5）连接；一对强力三角（3）分别通过铰链与上述动臂（2）的两侧连接，一对铲斗液压缸（6）的缸套端部分别通过铰链与上述铲斗（5）连接，该一对铲斗液压缸（6）的活塞杆端部分别通过铰链与上述动臂（2）连接；一对斗杆液压缸（7）的缸套端部分别通过铰链与机架（1）连接，该一对斗杆液压缸（7）的活塞杆端部分别通过铰链与上述斗杆（4）连接；一对主动臂液压缸（8）的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角（3）连接，该一对主动臂液压缸（8）的活塞杆端部分别通过铰链与机架（1）连接；一对辅助动臂液压缸（9）的缸套端部分别通过铰链与上述强力三角（3）连接，该一对辅助动臂液压缸（9）的活塞杆端部分别通过铰链与机架（1）连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种能优化举升力的运动冗余正铲挖掘机构，其特征在于：上述各液压缸的缸套和活塞的位置互换。
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