CN104032782A - 一种具有主动变胞功能的低成本装载机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有主动变胞功能的低成本装载机构，包括机架、铲斗翻转机构、大臂抬升机构、铲斗和三个锁紧装置。所述大臂抬升机构包括大臂机构，所述铲斗翻转机构包括铲斗和翻转机构，所述锁紧装置安装在转动副上，通过对转动副的锁紧实现主动变胞功能。本发明采用了新型连杆传动机构替代传统液压传动，解决了液压装载机液压系统复杂、易漏油等缺点、加工精度要求高等缺点，由于在转动副上采用锁紧装置，能根据不同的作业工况主动变胞，不仅具液压装载机的灵活性，而且利用一个主动杆即可实现两个自由度装载作业，减少了电机使用数量，降低了装载机构造价，适用于制造各类装载机及其他工程机械。

Description

一种具有主动变胞功能的低成本装载机构

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种具有主动变胞功能的低成本装载机构。

背景技术

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械。其中液压装载机是应用最广泛的一类装载机，但是液压系统制造成本高，易出现漏油、维修困难，这些都是液压式装载机长期存在的棘手问题。

随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机械式机构为工程机械提供了广阔的发展空间，由电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可靠性高，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点。可控机构式装载机由于用多自由度连杆机构取代了液压传动，避免了液压系统加工精度要求高，维护保养成本高，容易产生漏油等问题。但是，现有可控机构式装载机主要依靠多自由度的连杆机构工作，以往对多自由度连杆机构进行控制，往往需要用与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行驱动控制，这导致其使用电机数目增多，多个电机同时作业时容易发生耦合振动，严重影响零件使用寿命，而且增加了机架传动系统的复杂性，造价也随电机数量增多而大大增加，这些缺点对多自由度可控机构在工程机械领域的应用有一定制约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有主动变胞功能的低成本装载机构，首先应具有传统液压装载机工作空间大、装载能力大、受力好等优点，克服传统液压装载机维修保养成本高、作业噪音大、液压元件成本高、反应不够灵敏等缺点，同时，还应降低了主动杆的使用数量，从而降低了可控电机数量，降低装载机构制造成本，改善了多个电机同时工作引起的耦合振动，提高零件使用寿命和机构可靠性。同时还应能主动变胞以保证变胞操作的可靠性。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种具有主动变胞功能的低成本装载机构，包括机架、大臂抬升机构、铲斗翻转机构以及锁紧装置。具体结构和连接方式为：

所述大臂抬升机构由大臂和抬升机构组成，大臂通过第十转动副连接在机架上，大臂另一端通过第五转动副与第二连杆连接。

所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，铲斗连接到大臂上，铲斗翻转机构由主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆组成，主动杆一端连接到机架上，另一端与第一连杆连接，第一连杆一端连接到第五连杆上，第五连杆另一端连接到铲斗上，第一连杆另一端连接到第二连杆上，第二连杆一端连接在大臂上，第二连杆另一端连接到第三连杆上，第三连杆另一端与第四连杆连接，第四连杆另一端连接到机架上，

所述锁紧装置安装在转动副上。

所述铲斗通过第十二转动副连接到大臂上。

所述铲斗翻转机构由主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆组成，主动杆一端通过第一转动副连接到机架上，另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆一端通过第二转动副连接到第五连杆上，第五连杆另一端通过第九转动副连接到铲斗上，第一连杆另一端通过第四转动副连接到第二连杆上，第二连杆一端通过第五转动副连接在大臂上，第二连杆另一端通过第六转动副连接到第三连杆上，第三连杆另一端通过第七转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第八转动副连接到机架上。

所述锁紧装置为三个，分别安装在第十转动副和第十一转动副和第七转动副上。

所述主动杆7由伺服电机驱动。

工作原理及过程：

在各装载工况作业中，大臂抬升时，第一锁紧装置和第二电磁装置打开，第十转动副恢复自由度，第锁紧装置锁紧，即第七转动副锁紧，失去自由度。此时，大臂在主动杆作用下绕第十转动副转动抬升。铲斗翻转时，第三锁紧装置打开,第七转动副恢复自由度，第一锁紧装置和第二电磁装置锁紧，第十转动副锁紧失去自由度，大臂相对机架失去自由度，此时在主动杆驱动通过第二转动副到第一连杆、第一连杆一端通过第四转动副到第二连杆，经过第二连杆通过第六转动副连接到第三连杆，第三连杆经过第七转动副连接到第四连杆上，第四连杆通过第八转动副连接在机架上，第一连杆另一端通过第三转动副连接到第五连杆，第五连杆通过第九转动副传到铲斗实现铲斗翻转。

本发明的突出优点在于：

1、利用连杆传动替代液压传动，解决了传统装载机加工精度要求高，保养成本高，液压元件成本高，作业噪音大等缺点；

2、采用在连杆机构上加装锁紧装置实现装载机构主动变胞功能，使该装载机构根据不同工况可靠的锁定某些转动副，适时降低了装载机构的自由度，从而减少了可控电机的使用数量。相比其他多自由度可控装载机构，该发明利用一台可控电机即可完成两自由度装载作业，不仅大大降低了可控装载机构的造价，而且降低了机架传动系统的复杂性，改善了机构受力，该发明及技术适用于制造各类装载机及其他工程机械；

3、主动杆驱动方式灵活多变，可选用伺服电机驱动，不仅环保，而且易于实现远程控制，降低工人劳动强度等优点。

附图说明

图1为本发明所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构构的结构示意图。

图2为本发明所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构构的大臂抬升机构示意图。

图3为本发明所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构构示意图。

图4为本发明所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构构的立体图。

图5位本发明所述的锁紧装置示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1，本发明所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构构，包括机架1、大臂抬升机构、铲斗翻转机构以及三个锁紧装置6和15(两个)。

对照图1和图2，所述大臂抬升机构构由大臂20和机架1组成，所述大臂20通过第十转动副15连接在机架1上，大臂另一端通过第五转动副与第二连杆连接。

对照图1和图3，所述铲斗翻转机构由铲斗12和翻转机构组成，所述铲斗12通过第十二转动副22连接到大臂20上，所述铲斗翻转机构由主动杆7、第一连杆9、第二连杆19、第三连杆16、第四连杆4和第五连杆12组成，主动杆7一端通过第一转动副2连接到机架上，另一端通过第二转动副8与第一连杆9连接。第一连杆9一端通过第二转动副11连接到第五连杆上12，第五连杆12另一端通过第九转动副11连接到铲抖12上，第一连杆9另一端通过第四转动副10连接到第二连杆19上，第二连杆19一端通过第五转动副17连接在大臂20上，第二连杆19另一端通过第六转动副17连接到第三连杆16上，第三连杆16另一端通过第七转动副6与第四连杆4连接，第四连杆4另一端通过第八转动副3连接到机架1上。

对照图1和图5，所述三个锁紧装置14，23，5分别安装在第十转动副15和第十一转动副24和第七转动副6上，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧。

所述主动杆7由伺服电机驱动。

工作原理及过程：

在各装载工况作业中，大臂20抬升时，第一锁紧装置14和第二电磁装置23打开，第十转动副15和第十一转动副24恢复自由度，第三锁紧装置5锁紧，即第七转动副6锁紧，失去自由度。大臂在主动杆作用下绕第十转动副15转动抬升。铲斗翻转时，第三锁紧装置5打开,第七转动副恢复自由度,第一锁紧装置14和第二电磁装置23锁紧，第十转动副15和第十一转动副24失去自由度，大臂20相对机架1失去自由度，此时在主动杆7驱动通过第二转动副8到第一连杆9、第一连杆9一端通过第四转动副10到第二连杆19上，经过第二连杆19通过第六转动副17连接到第三连杆16上，第三连杆16经过第七转动副6连接到第四连杆4上，第四连杆4通过第八转动副3连接在机架1上，第一连杆9另一端通过第三转动副11连接到第五连杆12，第五连杆12通过第九转动副13传到铲斗实现铲斗翻转。

Claims (5)

1.一种具有主动变胞功能的低成本装载机构，包括机架、大臂抬升机构、铲斗翻转机构以及锁紧装置，其特征在于，具体结构和连接方式为：

所述大臂抬升机构由大臂和抬升机构组成，大臂通过第十转动副连接在机架上，大臂另一端通过第五转动副与第二连杆连接。

所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，铲斗连接到大臂上，铲斗翻转机构由主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆组成，主动杆一端连接到机架上，另一端与第一连杆连接，第一连杆一端连接到第五连杆上，第五连杆另一端连接到铲斗上，第一连杆另一端连接到第二连杆上，第二连杆一端连接在大臂上，第二连杆另一端连接到第三连杆上，第三连杆另一端与第四连杆连接，第四连杆另一端连接到机架上，

所述锁紧装置安装在转动副上。

2.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构，其特征在于，所述铲斗通过第十二转动副连接到大臂上。

3.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构，其特征在于，所述铲斗翻转机构由主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆组成，主动杆一端通过第一转动副连接到机架上，另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆一端通过第二转动副连接到第五连杆上，第五连杆另一端通过第九转动副连接到铲斗上，第一连杆另一端通过第四转动副连接到第二连杆上，第二连杆一端通过第五转动副连接在大臂上，第二连杆另一端通过第六转动副连接到第三连杆上，第三连杆另一端通过第七转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第八转动副连接到机架上。

4.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构，其特征在于，所述锁紧装置为三个，分别安装在第十转动副和第十一转动副和第七转动副上。

5.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的低成本装载机构，其特征在于，所述主动杆由伺服电机驱动。