CN1049695A - 挖土机的工作装置 - Google Patents

Abstract

挖土机的工作装置，包括铰式连接的动臂(1)，斗 柄(3)和铲斗(5)，斗柄的传动装置——两个液压缸 (7，8)，连杆(10)。第一液压缸(8)的第一端与斗柄 (3)作铰式连接，第二液压缸(7)的第一端与动臂(1) 作铰式连接，两个液压缸(7，8)的第二端与连杆(10) 的第一端作铰式连接，连杆(10)的第二端在动臂(1) 与斗柄(3)的连接处与动臂(1)作铰式连接。

Description

本发明涉及挖土机的结构，更具体地是一种挖土机的工作装置。本发明可用于液压传动式单斗挖土机。

现有的挖土机的工作装置包含有铰式连接的动臂、斗柄和铲斗，还有动臂、斗柄和铲斗的传动装置，而这些传动装置一般都做成液压缸的形式。斗柄的液压缸的一端与斗柄作铰式连接，另一端则与动臂连接。（U.Л.贝尔克曼《通用式单斗挖土机》，1977年莫斯科出版《高等学校》118页）。

上述挖土机的工作装置的缺点在于斗柄液压缸所能产生的最大挖掘力是在铲斗位于下部位置时才能得到保证。原因是在这样的结构中，挖掘力与斗柄和斗柄液压缸活塞杆之间的夹角的正弦值成正比。而当铲斗处于下部位置时，此夹角接近于90°。铲斗装满泥土以后逐渐向上升高时，这个夹角便逐渐减小，相应地，挖掘力也就逐渐减小，而人们的希望是，在这种情况下，当被挖的泥土具有均匀的密度时，无论是铲斗深入到泥土的深处，或当铲斗装满了泥土升起到上部位置时，挖土机都能够发出最大的挖掘力。除此以外，如果被挖掘的泥土的密度是不均匀的，在有些位置上，难于进行挖掘，则希望在这种难以挖掘的位置上，挖土机也能发出最大的挖掘力，而前面所述的挖土机，当铲斗装满泥土由深处向上升起时，或当铲斗遇到坚实的泥土而遭受堵塞时，就不可能产生出足够大的挖掘力。

这样，前述挖土机的工作装置的效率就不高，因其不能保证将斗柄液压缸所产生的最大搬运力传送给铲斗。

本发明的目的就是设计出一种挖土机的工作装置，其包含有独特的斗柄传动装置，当铲斗由下向上升起时，无论处在什么位置上，挖土机都能发出最大的挖掘力，从而提高了机器的效率。

为了实现上述目标，在挖土机工作装置中，设置了铰式连接的动臂、斗柄和铲斗，还有斗柄的传动装置，传动装置中接入一个液压缸。此液压缸的一端与斗柄作铰式连接。在本发明中，增加了一个附加的连杆，并且斗柄的传动装置连接着第二个液压缸。第二液压缸的第一端与动臂作铰式连接，而附加连杆的第一端则与两个液压缸的第二端铰式连接在一起;连杆的第二端在动臂和铲斗的连接处与动臂相连接。

在本发明的装置中，当每个斗柄液压缸的轴与连杆的夹角为90°时，每个液压缸都能给铲斗传送最大的挖掘力。铲斗在升起过程中，无论处于什么位置上，两个液压缸相应地轮换接通，而不工作的液压缸的活塞杆则固定不动。对于这种情况，下面将根据本发明的实施例进行详细说明。由于这种情况，本发明的装置便可以随铲斗位置的变化而自动选择性地发出最大的挖掘力，也就是说，本发明的装置将具有高得多的效率。

最好动臂应由两个铰式连接的臂梁所组成，而且与动臂相连的臂梁与连杆之间应做成刚性连接。这样做的目的在于，随着被掘泥土密度的不同，斗柄的工作长度可以进行相应的变化。被掘泥土的密度较小时，斗柄伸长，从而提高了铲斗的运动速度，因而也就提高了挖土机的掘土效率。

与动臂连在一起的斗柄臂梁与连杆可以制做成一个单一的整体部件。

下面根据附图对本发明的几种不同实施例进行详细说明。

图1是本发明挖土机的工作装置的一种实施例。

图2是本挖土机的工作装置的另一种实施例。

图3是图2实施例中的动臂、斗柄和斗柄液压缸的一种连接方式。

图4、5、6和7是图1所示挖土机的工作装置在掘土过程中，工作状态发生连续变化的情况。

图8是图3所示结构中，斗柄伸到最大长度的状况。

挖土机的工作装置包括一个动臂1（见图1），此动臂安装在转盘2上;一个斗柄3，此斗柄的一端通过轴4与动臂1铰接在一起，另一端则与铲斗5连接在一起;还有动臂、斗柄和铲斗的传动装置6、7、8和9，而这些传动装置都做成液压缸的形式;还含有一条连杆10。

动臂液压缸6的一个端点以铰接方式连接在转盘2上，而另一端点则与动臂1连接在一起。铲斗传动装置的液压缸9的一个端点以铰接方式与铲斗5连接在一起，而另一端则与斗柄3相连接。在本发明的挖土机中，斗柄的传动装置由两个液压缸7和8组成。液压缸7的第一端与动臂1作铰式连接，液压缸8的第一端与斗柄3作铰式连接。两个液压缸7和8的第二端与连杆10的第一端作铰式连接，连杆10的第二端则固定在轴4上，也就是与动臂1和斗柄3均系铰式连接在一起。

虽然在图1上表明，液压缸7在动臂1与转盘2的铰式连接处与动臂1相连接，液压缸8在斗柄3与铲斗5的铰式连接处与斗柄3相连接，但这并不是说，非这样不可，也就是说，液压缸7和8可以分别与动臂1和斗柄3在其他位置上进行铰式连接。与此相似，液压缸6与动臂1的连接以及液压缸9与斗柄3的连接也不是必须在动臂1和斗柄3二者的铰式连接处来实现。

图2所示是本发明挖土机的工作装置的另一个实施例，其与图1的实施例的不同之处在于斗柄由两个臂梁11和12所构成，二者之间是铰式互连的。其中，与动臂1相连的臂梁11与连杆10进行刚性连接。为了实现这种刚性连接，在本实施例中采用了一条拉杆13，其一端连接于臂梁11与12的铰接处，另一端连接于连杆10与液压缸7和8的铰接处。在这样的结构中，因为臂梁11与12可以彼此进行相对运动而使其相互之间形成各种不同的角度，所以斗柄的长度便可以进行改变，也就是说，从臂梁11与动臂1的连接点到臂梁12与铲斗5的连接点之间的距离是可以改变的。

斗柄臂梁11与连杆10之间的刚性连接也可以用别的方法来实现。有时候，可以将这几个零件制成整体件，例如做成一个完整的构件14，如图3所示。在这种情况下，构件14与动臂1相接的一点及其与臂梁12相接的一点之间的这一部份就起到了图2所示臂梁11所起的作用，而构件14与动臂1相连接的这一点及其与液压缸7和8相接的一点之间的这一部份则起到了图2所示连杆10所起的作用。这种结构比图2所示结构具有更好的工艺性。

在挖土机开始工作之前，斗柄液压缸7和8的活塞杆是缩进去的，如图4所示。为了进行挖掘，两个液压缸之一，例如液压缸7开始发生作用，此液压缸的活塞杆向外伸出，而连杆10、液压缸8和斗柄3三者形成一个刚性结构，绕着动臂1作反时针旋转，于是铲斗5便对工作面上需要去掉的东西进行清除。当液压缸7的轴与连杆10之间的夹角达到90°时，铲斗5便向泥土里面深入进去，切破泥土所需的最大挖掘力便通过液压缸7传送给铲斗5的切削口（图5）。当铲斗5深入泥土以后，液压缸7便停止动作，其轴与连杆10之间保持住近似于90°的角度。液压缸8接通，开始发生作用，使斗柄3绕连杆10和动臂1按反时针方向进行转动，从而对泥土进行挖掘，其中液压缸7不动，连杆10和动臂1形成刚性连接。

对密度均匀的泥土进行挖掘时，必须克服泥土的阻力和铲斗5内不断增多的泥土的重量。铲斗5的位置不断升高，斗内泥土不断增多，液压缸8所产生的转矩也不断增大。铲斗升高到挖掘轨迹的顶点时，转矩达到最大值，液压缸8的轴与连杆10之间的夹角达到了90°，如图6所示。进行下一次挖掘前，先使液压缸6（图1）动作，将动臂放下。

如果所挖泥土的密度很大，则启动液压缸7，其活塞杆向外伸出，使连杆10和斗柄3相对动臂1回转。当连杆10与液压缸7的轴之间的夹角达到稍小于90°的时候，停止液压缸7，启动液压缸8，使斗柄3绕动臂1继续回转，并使铲斗5对难于挖掘的泥土进行挖掘。

当铲斗5达到难挖部位时（其下部边界在图7上用字母B表示），液压缸8停止动作，液压缸7重新动作，这样就保证了铲斗5以最大的挖掘力向泥土挖进。

图2所示装置的工作情况与上述情况大致相同，只有一点差别，就是斗柄的工作长度，即臂梁11和12的不相接的两个端点之间的距离可以依照被掘泥土的密度而加以调整。特别是当被掘泥土的密度很大时，要求有很大的挖掘力，利用液压缸8，使臂梁12相对臂梁11作顺时针转动，因而减小两个臂梁之间所夹的角度，从而便在斗柄“缩短”的情况下进行挖掘。液压缸7和8依次进行换用，情况有如上述。

当被掘泥土的密度比较小时，挖掘力也可能小些。因此，利用液压缸8使臂梁12相对于臂梁11按反时针方向旋转，一直转到两个臂梁的夹角达到180°为止，如图8所示。这时，斗柄具有最大的工作长度，即等于臂梁11与12之和。接通液压缸7，进行挖掘。斗柄长度的增加导致铲斗5的移动速度的增加，因而就提高了挖土机的生产率。

在对斜坡进行挖掘时，也须使斗柄达到最大的工作长度，而且在挖掘过程中，液压缸7和8可以同时接通，这样便能保证挖掘半径平稳地增大。

因此，以各种不同方式将液压缸7和8配合使用，可以在一次挖掘的进行过程中，在铲斗5位置处于运动轨迹的任何点上，如果由于各种不同原因而需要增大挖掘力时，均能使挖土机发挥出最大的挖掘力。

Claims (3)

1、一种挖土机的工作装置，包括铰式连接的动臂(1)，斗柄(3)和铲斗(5)，以及装有液压缸(8)的斗柄传动装置，该传动装置的一端与斗柄(3)作铰式连接，其特征在于，所述的挖土机工作装置还包括一个附加的连杆(10)，而斗柄传动装置还包含第二个液压缸(7)，所述第二液压缸(7)的第一端与动臂(1)作铰式连接，而所述连杆(10)的第一端则与两个液压缸(7，8)的第二端作铰式连接，所述的连杆(10)的第二端在动臂(1)与斗柄(3)的连接处与所述的动臂(1)作铰式连接。

2、根据权利要求1的挖土机的工作装置，其特征在于所述的斗柄由两个铰式相连的臂梁（11，12）所组成，而与动臂（1）连接在一起的所述的臂梁（11）与连杆（10）是刚性连在一起的。

3、根据权利要求2的挖土机的工作装置，其特征在于与动臂（1）连在一起的所述的斗柄臂梁（11）和所述连杆（10）可以做成一个整体部件（14）。

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