CN105672384A - 一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机 - Google Patents

Abstract

一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机，该挖掘机的动臂一端连接在底座上，另一端连接在斗杆上，斗杆一端连接在铲斗上，另一端与第一连杆一端连接，另一端与第二连杆一端连接，另一端连接在底座上，所述电动推杆一端连接在斗杆上，电动推杆另一端连接在摇臂上，摇臂一端连接在斗杆上，摇臂另一端与第三连杆一端连接，第三连杆另一端连接在铲斗上，所述动臂连杆一端连接在动臂上，动臂连杆另一端与动臂驱动杆一端连接，动臂驱动杆另一端连接在底座上，底座安接在行走装置上。本发明将用连杆传动代替了传统挖掘机的液压传动，克服了液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、工作油液的黏度受温度的影响较大以及油液泄露的缺点。

Description

一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机

技术领域

本发明专利属于挖掘机领域，特别是一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机。

背景技术

挖掘机械是工程建筑机械的主要机种之一，是进行土方工程作业的主要机械设备。挖掘机早期多用于大型工程项目，如挖掘河道、矿山开采等，重型挖掘机得到了广泛的运用，到了20世纪80-90年代小型机械设备在市政工程、交通管道等施工中发挥了较大优势并得以迅速发展，随着我国城镇化进程向深度和广度的发展，道路和市政设施的修缮维护这种小型工程项目增多，这些小型工程不仅要求施工时间短、而且要求施工机械对周围环境影响小、安全、低污染、回转半径小、便于运输以及具有城市景色相协调的外观，传统的大型挖掘机不能够满足这些要求，已经广泛被小型挖掘机取代，小型挖掘机在城市狭小的工作空间内能够最大限度地发挥其生产能力，且还能满足环保、美观等要求，具有独特的优越性。

可控机构是现代机构学研究的前沿领域，它具有柔性好，输出运动精度高，运行速度快，承载能力强等诸多优势，可控机构包括可调机构、变输入机构和混合驱动机构，变输入机构是指单自由度机构的驱动装置由微机控制的伺服电机取代定速电动机，从而改善从动件运动特性，混合输入机构是利用不同性质的电机(常数电机和伺服电机)来驱动，在机械性能和成本上有个良好的折中，以适应工作柔性特征，能很好的满足现代机械可控、可调的要求，在柔性生产的时代，混合驱动机构有很大的应用空间。

单斗挖掘机有机械传动和液压传动两种，现在中小型挖掘机中普遍采用的是液压传动。由于液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、维修也较困难，工作油液的黏度受温度的影响较大，以及油液泄露，会影响挖掘机工作的平稳性和工作效率。而且其他的挖掘机机器普遍将电机安装在关节处，这样会导致挖掘机工作装置转动惯量大，易产生残余振动、动力学性能差，传动效率低，

发明内容

本发明专利公开了一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机，对现有的液压式单斗挖掘机进行了改进，采用了机械式传动，并且将两个电机安装在工作装置底座上，通过连杆传动控制挖掘机的动臂和斗杆，另外采用了一个电动推杆，用于控制铲斗的转角，克服了液压挖掘机中液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、维修也较困难，工作油液的黏度受温度的影响较大，以及油液泄露的缺点，而且将两个电机安装在工作装置底座上，克服了挖掘机工作装置转动惯量大，易产生残余振动、动力学性能差，传动效率低的缺点，具有容易控制、反应灵敏、制造维修成本低的优点。

本发明专利通过以下技术方案实现以上功能：

一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机，包括动臂、电动推杆、斗杆、第一连杆、第二连杆、动臂连杆、动臂驱动杆、铲斗、第三连杆、摇臂、底座以及行走装置，

所述动臂一端通过转动副一连接在底座上，动臂另一端通过转动副二连接在斗杆上，斗杆一端通过转动副三连接在铲斗上，斗杆另一端通过转动副四与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过转动副五与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过转动副六连接在底座上，

所述电动推杆一端通过转动副七连接在斗杆上，电动推杆另一端通过转动副八连接在摇臂上，摇臂一端通过转动副九连接在斗杆上，摇臂另一端通过转动副十与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过转动副十一连接在铲斗上，

所述动臂连杆一端通过转动副十二连接在动臂上，动臂连杆另一端通过转动副十三与动臂驱动杆一端连接，动臂驱动杆另一端通过转动副十四连接在底座上，

底座通过转动副十五安接在行走装置上。

还包括第一减速器、第二减速器、第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机安装在第一减速器的输入端，第一减速器的输出端通过转动副一与动臂连接，第二伺服电机安装在第二减速器的输入端，第二减速器的输出端通过转动副六与第二连杆连接。

本发明专利突出优点在于：

1、本发明专利采用了电力驱动的可控机构，可通过两台伺服电机以及一个电动推杆实现对挖掘机工作装置进行控制，可以实现柔性化运动和可编程智能化工作，不仅使其具有传统挖掘机的全部功能，而且提高了机构运动的稳定性和工作效率。

2、本发明专利将电机安装在工作装置底座上，克服了现有的移动操作机械臂将电机安装在关节上，所产生的刚性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，关节误差容易积累等缺点，具有结构简单，成本低廉等优点。

3、本发明将用连杆传动代替了传统挖掘机的液压传动，克服了液压元件的制造精度要求较高、装配要求严格、维修也较困难，工作油液的黏度受温度的影响较大，以及油液泄露的缺点。

附图说明

图1为本发明所述一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机的构件连接示意图。

图2为本发明所述一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机的伺服电机及减速器安装示意图。

图3为本发明所述一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机的提升工况示意图。

图4为本发明所述一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机的挖掘工况示意图。

图5为本发明所述一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机的旋转工况示意图。

具体实施方式

一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机，包括动臂16、电动推杆20、斗杆17、第一连杆18、第二连杆19、动臂连杆24、动臂驱动杆25、铲斗23、第三连杆22、摇臂21、底座26以及行走装置27，

所述动臂21一端通过转动副一1连接在底座26上，动臂21另一端通过转动副二2连接在斗杆17上，斗杆17一端通过转动副三3连接在铲斗23上，斗杆17另一端通过转动副四4与第一连杆18一端连接，第一连杆18另一端通过转动副五5与第二连杆19一端连接，第二连杆19另一端通过转动副六6连接在底座26上，

所述电动推杆20一端通过转动副七7连接在斗杆17上，电动推杆20另一端通过转动副八8连接在摇臂21上，摇臂21一端通过转动副九9连接在斗杆17上，摇臂21另一端通过转动副十10与第三连杆22一端连接，第三连杆22另一端通过转动副十一11连接在铲斗23上，

所述动臂连杆24一端通过转动副十二12连接在动臂16上，动臂24连杆另一端通过转动副十三13与动臂驱动杆25一端连接，动臂驱动杆25另一端通过转动副十四14连接在底座26上，

底座26通过转动副十五15安接在行走装置27上。

还包括第一减速器28、第二减速器30、第一伺服电机29和第二伺服电机31，第一伺服电机29安装在第一减速器28的输入端，第一减速器28的输出端通过转动副一1与动臂16连接，第二伺服电机30安装在第二减速器31的输入端，第二减速器31的输出端通过转动副六6与第二连杆19连接。

作业过程：挖掘机移动到目标物体前一定范围内，两个伺服电机同时工作，控制铲斗下降到预定位置后，两个伺服电机和电动推杆一起工作，控制铲斗完成挖掘工况，完成挖掘工况后，两个伺服电机工作，提升铲斗到预定位置停止，挖掘机行驶到物料放置位置后，两个伺服电机工作，控制铲斗下降到一定的预定位置后，两个伺服电机和电动推杆一起工作，控制铲斗完成卸料工况，完成一个周期的工作。所述第二连杆由第二伺服电机驱动，动臂驱动杆和动臂由第一伺服电机控制，所述电动推杆由自身中的一台电机控制。

Claims (2)

1.一种小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机，其特征在于，包括动臂、电动推杆、斗杆、第一连杆、第二连杆、动臂连杆、动臂驱动杆、铲斗、第三连杆、摇臂、底座以及行走装置，

所述动臂一端通过转动副一连接在底座上，动臂另一端通过转动副二连接在斗杆上，斗杆一端通过转动副三连接在铲斗上，斗杆另一端通过转动副四与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过转动副五与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过转动副六连接在底座上，

所述电动推杆一端通过转动副七连接在斗杆上，电动推杆另一端通过转动副八连接在摇臂上，摇臂一端通过转动副九连接在斗杆上，摇臂另一端通过转动副十与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过转动副十一连接在铲斗上，

所述动臂连杆一端通过转动副十二连接在动臂上，动臂连杆另一端通过转动副十三与动臂驱动杆一端连接，动臂驱动杆另一端通过转动副十四连接在底座上，

底座通过转动副十五安接在行走装置上。

2.如权利要求所述的小型电力驱动多自由度可控机构式单斗挖掘机，其特征在于，还包括第一减速器、第二减速器、第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机安装在第一减速器的输入端，第一减速器的输出端通过转动副一与动臂连接，第二伺服电机安装在第二减速器的输入端，第二减速器的输出端通过转动副六与第二连杆连接。