CN104047315A - 一种具有主动变胞功能的装载机构 - Google Patents

Abstract

一种具有主动变胞功能的装载机构，该装载机构的铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，铲斗通过同轴的第九转动副和第十转动副连接到大臂上，翻转机构由主动件、第一连杆、第二连杆和第三连杆组成，主动件一端连接到机架上，另一端与第一连杆连接，第一连杆另一端连接到第二连杆上，第二连杆另两端分别与铲斗和第三连杆连接，第三连杆与大臂连接，锁紧装置装在转动副上，通过对转动副的锁紧实现主动变胞功能。本发明解决了液压装载机液压系统复杂、加工精度要求高、易漏油的缺点、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，而且能够实现两个自由度装载作业，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，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，造价也随电机数量增多而大大增加，而且增加了机架传动系统的复杂性，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装载机构，它能够克服传统液压式装载机维护保养成本高，作业噪音大、液压元件成本高、反应不够灵敏的缺点，并且还具备传统液压式装载机构装载量大，工作空间大，受力好的优点，能够降低主动杆的数量，从而降低可控电机数量，改善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。

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装载机构，包括机架、铲斗翻转机构、大臂和锁紧装置。所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，铲斗通过同轴的第九转动副和第十转动副连接到大臂上，翻转机构由主动件、第一连杆、第二连杆和第三连杆组成，主动件一端连接到机架上，另一端与第一连杆连接，第一连杆另一端连接到第二连杆上，第二连杆另两端分别与铲斗和第三连杆连接，第三连杆与大臂连接，锁紧装置装在转动副上，通过对转动副的锁紧实现主动变胞功能。

所述铲斗通过同轴的第九转动副和第十转动副连接到大臂上。

所述翻转机构的主动件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，第一连杆另一端通过第三转动副连接到第二连杆上，第二连杆另两端分别通过第五转动副与铲斗连接，通过第四转动副与第三连杆连接，第三连杆通过第六转动副与大臂连接。

所述锁紧装置为三个，分别装在第四转动副、第六转动副和第七转动副上。按照装载机构不同工况进行适时锁紧。

所述主动件由伺服电机驱动。

工作原理及过程：

在各装载工况作业中，大臂抬升时，第二锁紧装置和第三锁紧装置打开，第七转动副和第八转动副恢复自由度，第一锁紧装置锁紧，即第四运动副失去自由度。此时，第三连杆、第二连杆、铲斗和大臂相互相对失去自由度，连结成一体。主动件驱动下运动通过第一连杆传递到连结体即大臂，大臂绕第七转动副和第八转动副转动实现大臂抬升。铲斗翻转时，第一锁紧装置打开，第四运动副恢复自由度，第二锁紧装置和第三锁紧装置锁紧，第七转动副和第八转动副失去自由度，大臂相对机架失去自由度，此时在主动件驱动下运动经过第一连杆和第二连杆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，适用于制造各类装载机及其他工程机械；

3、主动件驱动方式灵活多变，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装载机构的结构示意图。

图2为本发明所述主动变胞功能的装载机构的铲斗翻转机构示意图。

图3为本发明所述主动变胞功能的装载机构的立体图。

图4为本发明所述锁紧装置结构图。

具体实施方式

以下通过附图和实例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1，本发明所述的主动变胞功能的装载机构，包括机架1、大臂17、铲斗翻转机构以及第一锁紧装置8、第二锁紧装置14和第三锁紧装置16。

对照图1和图2，所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，所述铲斗通过同轴的第九转动副19和第十转动副20连接到大臂17上，所述翻转机构由主动件3、第一连杆5、第二连杆10和第三连杆9组成，主动件3一端通过第一转动副2连接到机架1上，另一端通过第二转动副4与第一连杆5连接。第一连杆5另一端通过第三转动副6连接到第二连杆10上。第二连杆10另两端分别通过第五转动副11与铲斗12连接，通过第四转动副7与第三连杆9连接。第三连杆9通过第六转动副18与大臂17连接，

所述第一锁紧装置8、第二锁紧装置14和第三锁紧装置16分别安装在第四转动副7、第七转动副13和第八转动副15上，按照装载机构不同的工况进行适时锁紧。

所述主动件3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17抬升时，第二锁紧装置14和第三锁紧装置16打开，第七转动副13和第八转动副15恢复自由度，第一锁紧装置8锁紧，即第四运动副7自由度。此时，第三连杆9、第二连杆10、铲斗12和大臂17相互相对失去自由度，连结成一体。此时在主动件驱动下运动通过第一连杆5传递到连结体即大臂17，大臂17绕第七转动副13和第八转动副15转动实现大臂抬升。铲斗翻转时，第一锁紧装置8打开，第四运动副7恢复自由度，第二锁紧装置14和第三锁紧装置16锁紧，第七转动副13和第八转动副15失去自由度，大臂相对机架失去自由度，此时在主动件3驱动下运动经过第一连杆5和第二连杆10传到铲斗12实现铲斗翻转。在整个装载作业过程中，第一锁紧装置8、第二锁紧装置14和第三锁紧装置16根据不同的作业工况，适时的锁紧、打开，完成装载作业。

Claims (5)

1.一种具有主动变胞功能的装载机构，包括机架、铲斗翻转机构、大臂和锁紧装置，其特征在于，所述铲斗翻转机构由铲斗和翻转机构组成，铲斗通过同轴的第九转动副和第十转动副连接到大臂上，翻转机构由主动件、第一连杆、第二连杆和第三连杆组成，主动件一端连接到机架上，另一端与第一连杆连接，第一连杆另一端连接到第二连杆上，第二连杆另两端分别与铲斗和第三连杆连接，第三连杆与大臂连接，锁紧装置装在转动副上，通过对转动副的锁紧实现主动变胞功能。

2.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的装载机构，其特征在于，所述铲斗通过同轴的第九转动副和第十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装载机构，其特征在于，所述翻转机构的主动件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，第一连杆另一端通过第三转动副连接到第二连杆上，第二连杆另两端分别通过第五转动副与铲斗连接，通过第四转动副与第三连杆连接，第三连杆通过第六转动副与大臂连接。

4.根据权利要求1所述的具有主动变胞功能的装载机构，其特征在于，所述锁紧装置为三个，分别装在第四转动副、第六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装载机构，其特征在于，所述主动件由伺服电机驱动。