CN103726536B - 一种四支腿步履式挖掘机 - Google Patents

Abstract

提供一种底盘前后左右对称的四支腿步履式挖掘机，该四支腿步履式挖掘机能实现四支腿支撑，能够提供稳定的作业平台，能提高复杂地形的越障及整机支撑能力，能提高整机的作业稳定性，能提高整机的涉水能力，能提高车轮摆动最大宽度状态下的作业效率，能实现45度斜坡四支腿支撑，能沿4米的宽沟轮式行进，能实现四支腿支撑状态下的蟹形移动及四足步行功能，能实现小转弯半径的狭窄地形转向等。

Description

一种四支腿步履式挖掘机

技术领域

本发明涉及一种挖掘机，具体是一种四支腿步履式挖掘机。

背景技术

人类为克服复杂的山地工况，创新性的开发了能够山地作业的步履式挖掘机，步履式挖掘机可以通过步履式底盘与斗杆伸缩式工作装置协调动作完成山地越障及挖掘任务。然而现有的步履式挖掘机在面对恶劣的地形环境和复杂的施工现场时也存在致命的缺陷：由于步履式挖掘机采用前腿支腿支撑后腿轮胎支撑的结构，在开展工程作业、抢险救援、排雷排爆等任务时难以提供稳定的作业平台；由于步履式挖掘机前腿和后腿采用非对称结构，难以实现向前向后均能完成特定的作业任务及越障任务；由于步履式挖掘机在前后腿均摆到最宽的情况下，四个车轮方向不能保证都是一致的，所以在该工况下不能够快速轮式前进；由于步履式挖掘机不能够四支腿支撑，所以涉水深度不能大于1.5m；由于步履式挖掘机不能够四支腿支撑，所以不能完成四支腿协调动作的蟹形移动及四足步行；由于步履式挖掘机不能够四轮独立转向，所以难以完成摆动腿加车轮转动的小回转半径的转向动作等。

发明内容

为解决上述技术难题，本发明提供了一种底盘前后左右对称的四支腿步履式挖掘机，该四支腿步履式挖掘机能实现四支腿支撑，能够提供稳定的作业平台，能提高复杂地形的越障及整机支撑能力，能提高整机的作业稳定性，能提高整机的涉水能力，能提高车轮摆动最大宽度状态下的作业效率，能实现45度斜坡四支腿支撑，能沿4米的宽沟轮式行进，能实现四支腿支撑状态下的蟹形移动及四足步行功能，能实现小转弯半径的狭窄地形转向等。

本发明采用的技术方案是：

一种四支腿步履式挖掘机，包括铲斗1、连杆2、摇杆3、铲斗油缸4、包含伸缩油缸的伸缩斗杆5、斗杆套筒6、斗杆油缸7、动臂8、动臂油缸9、回转平台10、回转底座11、右前腿12、左前腿13、右后腿14和左后腿15，其特征在于铲斗1铰接于伸缩斗杆5上，铲斗油缸4后铰点铰接于伸缩斗杆5上，铲斗油缸4前铰点铰接于连杆2和摇杆3上，铲斗油缸4伸缩通过连杆2和摇杆3带动铲斗1转动，伸缩斗杆5套在斗杆套筒6内，伸缩油缸前铰点铰接于伸缩斗杆5上，伸缩油缸后铰点铰接于斗杆套筒6上，伸缩油缸伸缩实现伸缩斗杆5在斗杆套筒6内滑动，斗杆套筒6与动臂8相铰接，斗杆油缸7前铰点与斗杆套筒6相铰接，斗杆油缸7后铰点与动臂8相铰接，斗杆油缸7伸缩实现斗杆套筒6相对于动臂8的转动，动臂8铰接于回转平台10上，动臂油缸9前铰点铰接于动臂8上，动臂油缸9后铰点铰接于回转平台10上，动臂油缸9伸缩实现动臂8相对于回转平台10的相对转动，回转平台10铰接于回转底座11上，回转底座11上铰接有右前腿12、左前腿13、右后腿14和左后腿15。

进一步地，其右前腿12、左前腿13、右后腿14和左后腿15均分别包括摆动腿上下摆动油缸16、铰接体17、车轮转向油缸18、摆动腿19、四连杆机构20、摆动腿左右摆动油缸21、车轮固定铰接体22、车轮23、支腿上下摆动油缸24和支腿25，其特征在于支腿25铰接于车轮固定铰接体22上，支腿上下摆动油缸24前铰点铰接于支腿25上，支腿上下摆动油缸24后铰点通过四连杆机构20铰接于车轮固定铰接体22上，支腿上下摆动油缸24伸缩实现支腿25相对于车轮固定铰接体22转动，车轮23铰接于车轮固定铰接体22上，车轮固定铰接体22与摆动腿19相铰接，车轮转向油缸18前铰点铰接于车轮固定铰接体22上，车轮转向油缸18后铰点铰接于摆动腿19上，车轮转向油缸18伸缩实现车轮23转向，摆动腿19铰接于铰接体17上，摆动腿左右摆动油缸21前铰点铰接于摆动腿19上，摆动腿左右摆动油缸21后铰点铰接于铰接体17上，摆动腿左右摆动油缸21伸缩实现摆动腿19相对于铰接体17左右摆动，铰接体铰17接于回转底座11上，摆动腿上下摆动油缸16前铰点铰接于铰接体17上，摆动腿上下摆动油缸16后铰点铰接于回转底座11上，摆动腿上下摆动油缸16伸缩实现摆动腿19相对于回转底座11上下摆动。

本发明的有益效果是：

（1）由于四支腿步履式挖掘机能实现四支腿支撑，所以能在崎岖地形、陡坡等恶劣地形环境中提供稳定的作业平台；

（2）由于四支腿步履式挖掘机能实现四支腿支撑，所以涉水深度能达到2.5米以上；

（3）由于四支腿步履式挖掘机底盘前后完全对称，所以向前向后均能完成同样的作业任务；

（4）由于四支腿步履式挖掘机前后腿摆到最宽状态下四个车轮方向可以全部向前，所以可以完成沿宽度大于4米的宽沟作业任务。

（5）由于四支腿步履式挖掘机能实现四支腿支撑，所以能实现四支腿支撑的蟹形移动及步行运动。

（6）由于四支腿步履式挖掘机能实现四支腿左右摆动及四轮独立转向，所以在摆动腿摆到最大且车轮转向转到最大的情况下，能实现转弯半径小于2.5米的狭窄区域转向。

附图说明

图1为本发明的四支腿步履式挖掘机正常轮式行驶示意图；

图2为本发明的四支腿步履式挖掘机四支腿支撑作业示意图；

图3为本发明的四支腿步履式挖掘机的腿结构示意图；

图4为本发明的四支腿步履式挖掘机的斜坡横向行驶示意图。

图5为本发明的四支腿步履式挖掘机的宽沟坑作业示意图；

图6为本发明的四支腿步履式挖掘机涉水轮式行驶示意图；

图7为本发明的四支腿步履式挖掘机的底座支撑状态下蟹形移动示意图；

图8为本发明的四支腿步履式挖掘机的四支腿支撑状态下蟹形移动示意图；

图9为本发明的四支腿步履式挖掘机在复杂地形四支腿支撑作业示意图；

图10为本发明的四支腿步履式挖掘机45度斜坡四支腿支撑作业示意图；

图11为本发明的四支腿步履式挖掘机45度斜坡步履复合爬坡示意图；

图12为本发明的四支腿步履式挖掘机小半径转向示意图。

图中：1、铲斗，2、连杆，3、摇杆，4、铲斗油缸，5、伸缩斗杆（包含伸缩油缸），6、斗杆套筒，7、斗杆油缸，8、动臂，9、动臂油缸，10、回转平台（包含驾驶室、覆盖件及发动机等），11、回转底座，12、右前腿，13、左前腿，14、右后腿，15、左后腿，16、摆动腿上下摆动油缸，17、铰接体，18、车轮转向油缸，19、摆动腿，20、四连杆机构，21、摆动腿左右摆动油缸，22、车轮固定铰接体，23、车轮，24、支腿上下摆动油缸，25、支腿。

具体实施方式

如图1所示，一种四支腿步履式挖掘机，其正常轮式行驶状态下，工作装置回收，四个支腿抬起，整车结构紧凑，重心低，快速行驶状态稳定性好；底盘行驶宽度及高度可调，面对复杂地形可采用工作装置及底盘步履复合越障功能以及四腿步行功能，地形适应能力强；四轮独立驱动，四轮独立转向，转向性能好；底盘可四支腿支撑，提供稳定的作业平台。

如图2所示，一种四支腿步履式挖掘机，包括铲斗1、连杆2、摇杆3、铲斗油缸4、包含伸缩油缸的伸缩斗杆5、斗杆套筒6、斗杆油缸7、动臂8、动臂油缸9、回转平台10，该回转平台中包含驾驶室、覆盖件及发动机等、回转底座11、右前腿12、左前腿13、右后腿14和左后腿15。铲斗1铰接于伸缩斗杆5上，铲斗油缸4后铰点铰接于伸缩斗杆5上，铲斗油缸4前铰点铰接于连杆2和摇杆3上，铲斗油缸4伸缩通过连杆2和摇杆3带动铲斗1转动，伸缩斗杆5套在斗杆套筒6内，伸缩油缸前铰点铰接于伸缩斗杆5上，伸缩油缸后铰点铰接于斗杆套筒6上，伸缩油缸伸缩实现伸缩斗杆5在斗杆套筒6内滑动，斗杆套筒6与动臂8相铰接，斗杆油缸7前铰点与斗杆套筒6相铰接，斗杆油缸7后铰点与动臂8相铰接，斗杆油缸7伸缩实现斗杆套筒6相对于动臂8的转动，动臂8铰接于回转平台10上，动臂油缸9前铰点铰接于动臂8上，动臂油缸9后铰点铰接于回转平台10上，动臂油缸9伸缩实现动臂8相对于回转平台10的相对转动，回转平台10铰接于回转底座11上，回转底座11上铰接有右前腿12、左前腿13、右后腿14和左后腿15。在该状态下，四支腿步履式挖掘机可以实现四支腿支撑，能够提供稳定的作业平台，此外，在四支腿支撑状态下，该步履式挖掘机回转平台底面距地面距离大于2.5米，即最大涉水深度大于2.5米。此工况下，四支腿步履式挖掘机只能通过蟹形移动或步行运动缓慢移动。

如图3所示，一种四支腿步履式挖掘机，其右前腿12、左前腿13、右后腿14和左后腿15均分别由摆动腿上下摆动油缸16、铰接体17、车轮转向油缸18、摆动腿19、四连杆机构20、摆动腿左右摆动油缸21、车轮固定铰接体22、车轮23、支腿上下摆动油缸24和支腿25组成。支腿25铰接于车轮固定铰接体22上，支腿上下摆动油缸24前铰点铰接于支腿25上，支腿上下摆动油缸24后铰点通过四连杆机构20铰接于车轮固定铰接体22上，支腿上下摆动油缸24伸缩实现支腿25相对于车轮固定铰接体22转动，车轮23铰接于车轮固定铰接体22上，车轮固定铰接体22与摆动腿19相铰接，车轮转向油缸18前铰点铰接于车轮固定铰接体22上，车轮转向油缸18后铰点铰接于摆动腿19上，车轮转向油缸18伸缩实现车轮23转向，摆动腿19铰接于铰接体17上，摆动腿左右摆动油缸21前铰点铰接于摆动腿19上，摆动腿左右摆动油缸21后铰点铰接于铰接体17上，摆动腿左右摆动油缸21伸缩实现摆动腿19相对于铰接体17左右摆动，铰接体铰17接于回转底座11上，摆动腿上下摆动油缸16前铰点铰接于铰接体17上，摆动腿上下摆动油缸16后铰点铰接于回转底座11上，，摆动腿上下摆动油缸16伸缩实现摆动腿19相对于回转底座11上下摆动。

如图4所示，一种四支腿步履式挖掘机，在坡度小于30度的斜坡行驶时，均能保证驾驶平台水平，为四支腿步履式挖掘机在复杂地形快速稳定行驶提供了保证。

如图5所示，一种四支腿步履式挖掘机，沿沟宽小于4米的宽沟作业时，均能保证四个车轮方向向前，从而保证四支腿步履式挖掘机向前向后行驶，而四个车轮独立转向，又能适时调节车轮方向，以保证沿宽沟方向行驶，此外，四支腿步履式挖掘机可以通过底盘支撑状态下的蟹形移动与工作装置斗杆伸缩顶撑相配合，在宽沟任何位置撤离宽沟，为四支腿步履式挖掘机沿宽沟快速高效作业提供了保证。

如图6所示，一种四支腿步履式挖掘机，四轮行驶状态下，回转底座抬起最高，四支腿步履式挖掘机回转平台底面距地面距离大于1.5米，即轮胎支撑状态下，涉水深度大于1.5米。在该状态下，步履式挖掘机可以在水中高速轮式行驶。

如图7、图8所示，一种四支腿步履式挖掘机，通过底盘支撑状态下蟹形移动、支腿支撑状态下蟹形移动以及步行移动可以完成其他步履式挖掘机不能完成的复杂地形的各种越障任务，例如2.5米以上深水涉水移动、在宽沟任何位置撤离宽沟、恶劣地形步行等。

如图9所示，一种四支腿步履式挖掘机，能在崎岖不平的地形中四爪支撑，为步履式挖掘机提供稳定的作业平台。

如图10所示，一种四支腿步履式挖掘机，能在45度陡坡上四爪支撑作业。

如图11所示，一种四支腿步履式挖掘机，能步履复合翻越45度的陡坡。

如图12所示，一种四支腿步履式挖掘机，能实现转弯半径小于2.5米的转向，能实现其它步履式挖掘机不能完成的狭窄区域转向。

以上所述仅为本发明示意图的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何工程机械领域、机器人领域以及其它机械相关领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种四支腿步履式挖掘机，包括铲斗(1)、连杆(2)、摇杆(3)、铲斗油缸(4)、包含伸缩油缸的伸缩斗杆(5)、斗杆套筒(6)、斗杆油缸(7)、动臂(8)、动臂油缸(9)、回转平台(10)、回转底座(11)、右前腿(12)、左前腿(13)、右后腿(14)和左后腿(15)，其特征在于铲斗(1)铰接于伸缩斗杆(5)上，铲斗油缸(4)后铰点铰接于伸缩斗杆(5)上，铲斗油缸(4)前铰点铰接于连杆(2)和摇杆(3)上，铲斗油缸(4)伸缩通过连杆(2)和摇杆(3)带动铲斗(1)转动，伸缩斗杆(5)套在斗杆套筒(6)内，伸缩油缸前铰点铰接于伸缩斗杆(5)上，伸缩油缸后铰点铰接于斗杆套筒(6)上，伸缩油缸伸缩实现伸缩斗杆(5)在斗杆套筒(6)内滑动，斗杆套筒(6)与动臂(8)相铰接，斗杆油缸(7)前铰点与斗杆套筒(6)相铰接，斗杆油缸(7)后铰点与动臂(8)相铰接，斗杆油缸(7)伸缩实现斗杆套筒(6)相对于动臂(8)的转动，动臂(8)铰接于回转平台(10)上，动臂油缸(9)前铰点铰接于动臂(8)上，动臂油缸(9)后铰点铰接于回转平台(10)上，动臂油缸(9)伸缩实现动臂(8)相对于回转平台(10)的相对转动，回转平台(10)铰接于回转底座(11)上，回转底座(11)上铰接有右前腿(12)、左前腿(13)、右后腿(14)和左后腿(15)；右前腿(12)、左前腿(13)、右后腿(14)和左后腿(15)均分别包括摆动腿上下摆动油缸(16)、铰接体(17)、车轮转向油缸(18)、摆动腿(19)、四连杆机构(20)、摆动腿左右摆动油缸(21)、车轮固定铰接体(22)、车轮(23)、支腿上下摆动油缸(24)和支腿(25)，其特征在于支腿(25)铰接于车轮固定铰接体(22)上，支腿上下摆动油缸(24)前铰点铰接于支腿(25)上，支腿上下摆动油缸(24)后铰点通过四连杆机构(20)铰接于车轮固定铰接体(22)上，支腿上下摆动油缸(24)伸缩实现支腿(25)相对于车轮固定铰接体(22)转动，车轮(23)铰接于车轮固定铰接体(22)上，车轮固定铰接体(22)与摆动腿(19)相铰接，车轮转向油缸(18)前铰点铰接于车轮固定铰接体(22)上，车轮转向油缸(18)后铰点铰接于摆动腿(19)上，车轮转向油缸(18)伸缩实现车轮(23)转向，摆动腿(19)铰接于铰接体(17)上，摆动腿左右摆动油缸(21)前铰点铰接于摆动腿(19)上，摆动腿左右摆动油缸(21)后铰点铰接于铰接体(17)上，摆动腿左右摆动油缸(21)伸缩实现摆动腿(19)相对于铰接体(17)左右摆动，铰接体(17)铰接于回转底座(11)上，摆动腿上下摆动油缸(16)前铰点铰接于铰接体(17)上，摆动腿上下摆动油缸(16)后铰点铰接于回转底座(11)上，摆动腿上下摆动油缸(16)伸缩实现摆动腿(19)相对于回转底座(11)上下摆动。