CN103470048A - 用于工程机械的变幅机构及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工程机械的变幅机构及工程机械。该变幅机构包括变幅油缸和伸缩机构，所述变幅油缸铰接于所述第一节臂和所述安装部之间；所述伸缩机构抵靠于所述第一节臂和所述安装部之间，并在所述第一节臂展开至预设角度时脱离所述第一节臂或所述安装部。本发明在臂架的转角较小时，可由伸缩机构分担变幅油缸的受力，并当转角达到一定角度后，由变幅油缸单独受力，可降低变幅油缸的设计及制造要求，使得变幅油缸的缸径变小、重量变轻、成本降低，并使得其额定设计压力得到充分利用。

Description

用于工程机械的变幅机构及工程机械

技术领域

本发明主要涉及工程机械技术领域，具体地说，涉及一种用于工程机械的变幅油缸，以及设置有该变幅油缸的工程机械。

背景技术

在如混凝土泵车、混凝土布料杆、混凝土布料车及湿喷机等工程机械中，经常使用多节臂架系统。如图1所示，该类工程机械包括不少于两节的节臂，各相邻节臂之间首尾连接。从根部向上依次分为第一节臂11’、第二节臂12’...

工程机械上还可设置回转台2’，该回转台2’可相对于固定转塔以竖直线为中心在水平面回转，该回转台2’可用于安装和支撑臂架系统。第一节臂11’的根部铰接于回转台2’上，并在第一节臂11’与回转台2’之间设置有变幅油缸3’，通过该变幅油缸3’的伸缩可实现整个臂架系统的展开或折叠。第一节臂11’的尾部与第二节臂12’的根部铰接，并通过支撑油缸4’的伸缩驱动第二节臂12’相对于第一节臂11’展开或折叠。

在该种多节结构的臂架系统中，每节臂架均处于受力状态，由于各臂架自身的重量较大，变幅油缸3’及支撑油缸4’所承受的载荷较大，特别是对于一些臂架数量较多、臂架长度较长的工程机械，所承受的载荷更大。

在变幅油缸3’伸出时，臂架系统从水平状态摆动至竖直状态，根据受力分析，变幅油缸3’的油缸力F与转角α之间的关系如图2所示。越接近90°时油缸力越小。为保证安全性，油缸设计时必须满足接近0°时油缸力的需求，从而导致变幅油缸3’选型较大，结构粗壮、笨重，成本较高，并且通常在40°-90°时油缸力没有充分利用。

随着各种大型工程的加速建设，施工现场对工程机械的需求日益增多，对其性能的要求也越来越高。当前长臂架、轻量化是工程机械的发展趋势之一。因此，如何在保证有效支撑臂架系统的同时，减小变幅油缸的缸径、重量、设计油压等参数，降低变幅油缸的制造成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于工程机械的变幅机构，使用该结构的变幅机构，可解决现有技术变幅油缸选型大、结构笨重、油缸力未充分利用的缺陷或者至少其中之一。

本发明用于工程机械的变幅机构，所述工程机械包括安装部和至少两节节臂，相邻的节臂之间首尾连接，位于最底端的为第一节臂，所述第一节臂底端与安装部铰接，所述变幅机构包括变幅油缸和伸缩机构，其中：

所述变幅油缸铰接于所述第一节臂和所述安装部之间；

所述伸缩机构抵靠于所述第一节臂和所述安装部之间，并在所述第一节臂展开至预设角度时脱离所述第一节臂或所述安装部。

进一步地，所述伸缩机构一端设置于所述安装部上，另一端抵靠于所述第一节臂上，所述第一节臂上设置有供所述伸缩机构抵靠的支撑块。

进一步地，所述第一节臂与所述安装部连接于第一铰接部，所述第一节臂与所述变幅油缸连接于第二铰接部，所述支撑块位于所述第一铰接部和所述第二铰接部之间。

进一步地，所述支撑块为设置于所述第一节臂的柱形结构，所述伸缩机构的第一端设置有与所述柱形结构配合的凹台，所述伸缩机构的第二端铰接于所述安装部上。

进一步地，所述安装部与所述伸缩机构之间还设置有第一斜拉杆，所述第一斜拉杆的其中一端设置有腰形槽，所述腰形槽的长度方向与所述第一斜拉杆的长度方向一致，所述腰形槽内穿设有销轴，所述销轴固定安装于所述安装部或伸缩机构上。

进一步地，所述支撑块的底部设置有抵靠平面，所述伸缩机构的第一端设置有可摆动的滑动块，所述滑动块可在所述抵靠平面上滑行，所述伸缩机构的第二端相对于所述安装部固定设置。

进一步地，所述安装部与所述伸缩机构之间固定设置有第二斜拉杆。

进一步地，所述伸缩机构设置有两组，位于所述第一节臂的左侧和右侧。

进一步地，所述伸缩机构与所述安装部连接于第三铰接部，所述变幅油缸与所述安装部连接于第四铰接部，所述第四铰接部位于所述第一铰接部和所述第三铰接部之间。

本发明的另一个方面，还提供一种工程机械，所述工程机械设置有前述任一项的用于工程机械的变幅机构。

本发明的变幅机构包括变幅油缸和可实现抵靠状态和脱离状态的伸缩机构，在臂架的转角较小时，由于伸缩机构抵靠于第一节臂上，可以分担变幅油缸的受力；当转角达到一定角度后，此时油缸力较小，伸缩机构为脱离状态，由变幅油缸单独承担受力，可保证在整个变幅过程中系统正常工作。

根据受力分析，在变幅油缸的转角达到一定角度后（如从40°至90°时），变幅油缸的油缸力变化平稳，在油缸设计上只需要使其符合该角度范围的油缸力需求即可，而在低转角时，则通过伸缩机构分担变幅油缸的受力。与现有技术相比，本发明可降低对变幅油缸的设计及制造要求，可使得变幅油缸的缸径变小、重量变轻，从而降低油缸成本。

与此同时，本发明还可减小变幅油缸的额定设计压力，并可在整个变幅作业过程中充分利用其额定设计压力。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的工程机械的部分结构示意图；

其中图1中附图标记如下：

第一节臂-11’第二节臂-12’回转台-2’变幅油缸-3’支撑油缸-4’

图2是现有技术的变幅油缸的油缸力与转角之间的关系图；

图3是本发明一实施例的变幅机构在臂架收拢时的状态图；

图4是图3所示实施例的变幅机构在臂架上摆时的状态图；

图5是图3所示实施例的伸缩机构的结构示意图；

图6是本发明另一实施例的变幅机构在臂架收拢时间的状态图；

图7是图6所示实施例的伸缩机构的结构示意图。

其中图3-7中附图标记如下：

支撑块-10第一节臂-11安装部-2变幅油缸-3伸缩机构-4腰形槽-40第一油缸-41第二油缸-42凹台-43滑动块-44第一斜拉杆-4a第二斜拉杆-4b第一铰接部-H1第二铰接部-H2第三铰接部-H3第四铰接部-H4

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图3和图4所示是本发明一实施例用于工程机械的变幅机构的安装示意图，其中图3为臂架收拢时的状态图，图4为臂架展开时的状态图。该实施例的变幅机构安装于工程机械上。该工程机械至少包括臂架和安装部2。其中臂架为多节结构，包括至少两节节臂，相邻节臂之间首尾连接，位于最底端的为第一节臂11，往上依次为第二节臂、第三节臂。优选臂架的节臂数量为四节或五节。该工程机械可以是如混凝土泵车、混凝土布料杆、混凝土布料车及湿喷机，也可以是其它可能使用多节臂架系统的设备。

该安装部2用于安装和支撑各节臂架，第一节臂11底端与该安装部2铰接。该安装部2可以是工程机械上多种可能的结构，其可以固定设置，也可以移动设置。作为一种优选实施方式，该安装部2为工程机械的回转台，该回转台可相对于工程机械的固定转塔以竖直线为中心在水平面回转。该回转台优选为偏心结构，第一节臂11与回转台的铰接点偏离回转中心，并具有预设的偏心距。

该实施例的变幅机构包括变幅油缸3和伸缩机构4，其中变幅油缸3铰接于第一节臂11和安装部2之间；伸缩机构4抵靠于第一节臂11和安装部2之间，并在第一节臂11展开至预设角度时脱离第一节臂11。该伸缩机构4抵靠于第一节臂11和安装部2之间时，可以起到辅助支撑臂架的作用；当第一节臂11展开（上摆）至预设角度时，伸缩机构4脱离，抵靠位置不再承受压力，此时由支撑油缸单独支撑臂架。

伸缩机构4既可以在其第一端与第一节臂11相互抵靠，并从该抵靠位置脱离，也可以在其第二端与安装部2相互抵靠并脱离，均可以实现本发明的技术效果。在图3和图4所示的实施例中，伸缩机构4一端设置于安装部2上，另一端抵靠于第一节臂11上，第一节臂11上设置有供伸缩机构4抵靠的支撑块10。

支撑块10可以位于第一节臂11上的多个位置。作为一种优选方式，定义第一节臂11与安装部2连接于第一铰接部H1，第一节臂11与变幅油缸3连接于第二铰接部H2，支撑块10位于第一铰接部H1和第二铰接部H2之间。该支撑块10的位置可以便于伸缩机构4整体的空间布局，并可减小伸缩机构4的尺寸。

该支撑块10可以具有多种结构，可相对于第一节臂11固定设置或移动设置，本发明并不受限于此。作为一种实施方式，如图3和图4所示，该支撑块10为设置于第一节臂11的柱形结构，伸缩机构4的第一端设置有与柱形结构配合的凹台43，伸缩机构4的第二端铰接于安装部2上。在图3和图4中，伸缩机构4包括第一油缸41。应当清楚，该伸缩机构4也可以为多种其它结构的直线驱动部件，如气缸、齿轮齿条、丝杆螺母等。

该柱形结构的截面可以为圆形或椭圆形等结构。该凹台43的内表面可以为圆柱面等结构，支撑块10可容纳于凹台43内，只要能保证其与柱形结构之间相互抵靠并承受压力，即可实现本发明的技术效果。在变幅油缸3的伸缩过程中，该伸缩机构4也相应伸缩，并使得支撑块10与凹台43内表面的各相应的位置相互抵靠。

进一步地，为了变幅时支撑块10与凹台43之间的位置匹配，优选第一油缸41还可进行小幅度的摆动。如图5所示，安装部2与伸缩机构4之间还设置有第一斜拉杆4a，第一斜拉杆4a的其中一端设置有腰形槽40，腰形槽40的长度方向与第一斜拉杆4a的长度方向一致，腰形槽40内穿设有销轴，销轴可固定安装于安装部2或伸缩机构4上，图中腰形槽40设置在第一斜拉杆4a的上端，销轴固定安装于伸缩机构4上。第一斜拉杆4a可防止铰接的伸缩机构4倾倒，腰形槽40可使得伸缩机构4在安装部2上以一定角度内摆动，以实现变幅要求。

对于前述实施例的变幅机构而言，在第一节臂11的转角较小时，伸缩机构4抵靠于第一节臂11上，可分担变幅油缸3的受力；当转角到达到一定角度后，伸缩机构4为脱离状态，由变幅油缸3单独承担受力。一方面，可满足低转角（如0°至40°)时对臂架系统的支撑需求，另一方面，可降低对变幅油缸3的设计及制造要求，可使得变幅油缸3的缸径变小、重量变轻，从而降低油缸成本，并使得变幅油缸3的额定设计压力得到充分利用。

图6所示是本发明另一实施例的变幅机构在臂架收拢时间的状态图，在该图中未示出铰接于安装部2和第一节臂11之间的变幅油缸。图6提供了另一种实施方式的伸缩机构4。该伸缩机构4的第一端设置有可摆动的滑动块44，支撑块10的底部设置有抵靠平面，滑动块44可在抵靠平面上滑行，伸缩机构4的第二端相对于安装部2固定设置。应当清楚，在伸缩机构4的第一端也可设置滚轮，该滚轮可在抵靠平面上滚动。该伸缩机构4包括第二油缸42，其也可以为其它结构的直线驱动部件。

更优选地，作为一种伸缩机构4的固定方式，如图7所示，伸缩机构4的第二端铰接于安装部2上，安装部2伸缩机构4之间固定设置有第二斜拉杆4b。安装部2、第二油缸42及第二斜拉杆4b之间形成稳固的三角关系，在安装后可保证第二油缸42固定不动。

需要说明的是，前述伸缩机构4可以设置有一组或多组，优选设置有两组，位于第一节臂11的左侧和右侧（第一节臂11的长度方向为前后方向），可以起到平衡受力的作用，由两组伸缩机构4辅助承担变幅油缸3的受力，也可降低对各伸缩机构4的设计尺寸和受力要求。

进一步地，所述伸缩机构4与所述安装部2连接于第三铰接部H3，所述变幅油缸3与所述安装部2连接于第四铰接部H4，所述第四铰接部H4位于所述第一铰接部H1和所述第三铰接部H3之间，第三铰接部H3位于远离第一铰接部H1的位置，由于力臂较长，因而可以对第一臂架11提供更大的力矩。在臂架收拢状态时，该伸缩机构4可在竖直方向支撑臂架。

除了前述实施例的变幅机构外，本发明还提供一种设置有前述变幅机构的工程机械，相对于现有技术的工程机械可改善变幅油缸的受力状况。该工程机械可为混凝土泵车、混凝土布料杆、混凝土布料车及湿喷机等带臂架的工程机械，除变幅机构外，工程机械的其它结构可以参考现有及改进的技术，本文在此不再赘述。该工程机械可以为混凝土泵车、混凝土布料车或混凝土布料杆等设备。

综上所述，本发明前述实施例包括变幅油缸3和可实现抵靠状态和脱离状态的伸缩机构4，在臂架的转角较小时，由于伸缩机构4抵靠于第一节臂11上，可以分担变幅油缸3的受力；当转角达到一定角度后，此时油缸力较小，伸缩机构4为脱离状态，由变幅油缸3单独承担受力，可保证在整个变幅过程中系统正常工作。前述实施例可降低对变幅油缸3的设计及制造要求，可使得变幅油缸3的缸径变小、重量变轻，从而降低油缸成本，并且可使得变幅油缸3的额定设计压力得到充分利用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述工程机械包括安装部（2）和至少两节节臂，相邻的节臂之间首尾连接，位于最底端的为第一节臂（11），所述第一节臂（11）底端与安装部（2）铰接，其特征在于，所述变幅机构包括变幅油缸（3）和伸缩机构（4），其中：

所述变幅油缸（3）铰接于所述第一节臂（11）和所述安装部（2）之间；

所述伸缩机构（4）抵靠于所述第一节臂（11）和所述安装部（2）之间，并在所述第一节臂（11）展开至预设角度时脱离所述第一节臂（11）或所述安装部（2）。

2.根据权利要求1所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述伸缩机构（4）一端设置于所述安装部（2）上，另一端抵靠于所述第一节臂（11）上，所述第一节臂（11）上设置有供所述伸缩机构（4）抵靠的支撑块（10）。

3.根据权利要求2所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述第一节臂（11）与所述安装部（2）连接于第一铰接部（H1），所述第一节臂（11）与所述变幅油缸（3）连接于第二铰接部（H2），所述支撑块（10）位于所述第一铰接部（H1）和所述第二铰接部（H2）之间。

4.根据权利要求2所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述支撑块（10）为设置于所述第一节臂（11）的柱形结构，所述伸缩机构（4）的第一端设置有与所述柱形结构配合的凹台（43），所述伸缩机构（4）的第二端铰接于所述安装部（2）上。

5.根据权利要求4所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述安装部（2）与所述伸缩机构（4）之间还设置有第一斜拉杆（4a），所述第一斜拉杆（4a）的其中一端设置有腰形槽（40），所述腰形槽（40）的长度方向与所述第一斜拉杆（4a）的长度方向一致，所述腰形槽（40）内穿设有销轴，所述销轴固定安装于所述安装部（2）或伸缩机构（4）上。

6.根据权利要求2所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述支撑块（10）的底部设置有抵靠平面，所述伸缩机构（4）的第一端设置有可摆动的滑动块（44），所述滑动块（44）可在所述抵靠平面上滑行，所述伸缩机构（4）的第二端相对于所述安装部（2）固定设置。

7.根据权利要求6所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述安装部（2）与所述伸缩机构（4）之间固定设置有第二斜拉杆（4b）。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述伸缩机构（4）设置有两组，位于所述第一节臂（11）的左侧和右侧。

9.根据权利要求2-7任一项所述的用于工程机械的变幅机构，其特征在于，所述伸缩机构（4）与所述安装部（2）连接于第三铰接部（H3），所述变幅油缸（3）与所述安装部（2）连接于第四铰接部（H4），所述第四铰接部（H4）位于所述第一铰接部（H1）和所述第三铰接部（H3）之间。

10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有权利要求1-9任一项所述的变幅机构。

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