CN110173011A - 一种挖掘机等强度正铲动臂及使用该正铲动臂的挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机等强度正铲动臂及使用该正铲动臂的挖掘机，挖掘机正铲动臂包括中空的箱体组件、前封板、上封板、下封板组件、前铸件组件、后铸件组件以及耳板组件；所述箱体组件顶面通过前封板、上封板进行密封，所述箱体组件底面通过下封板组件进行密封，所述前铸件组件安装在箱体组件底面前部，前铸件组件用于连接斗杆、铲斗油缸和动臂油缸；所述耳板组件安装在箱体组件底面中后部，耳板组件用于连接斗杆油缸；所述后铸件组件安装在箱体组件尾部，后铸件组件用于连接转台。本发明不仅能大大增强动臂的结构强度，延长了动臂的使用寿命，而且能使动臂的每一部分的结构强度相等，不会因为一个部位先报废导致其他完好部分浪费掉。

Description

一种挖掘机等强度正铲动臂及使用该正铲动臂的挖掘机

技术领域

本发明属于矿山机械技术领域，具体涉及一种挖掘机等强度正铲动臂。

背景技术

动臂是挖掘机最关键的结构之一，也是挖掘机最容易开裂失效的结构件，失效开裂的部位往往是受力最大的部位。传统挖掘机动臂结构是整块大箱体，结构简单，抗扭及抗弯能力较低，只能用于轻载土方的作业。为了增强挖掘机动臂的结构强度，常用的方法就是在容易开焊的部位焊接加强板，用增加关键部位厚度的方法增加结构强度，用以延长动臂的使用寿命。当面对岩石或者重载等恶劣工况下，传统的动臂则会极易开裂，即使增加了关键部位的厚度还是无法满足工作需要，失效后的动臂需要重新更换，不仅费事费时费钱而且还会降低工作效率。

现有技术中，申请号为201720200652.9的“一种矿用正铲液压挖掘机的动臂”中提出了一种动臂结构，该结构在其内部中设置了多块加强板起到对整个箱体的支撑作用，在一定程度上提高了动臂的强度。但这种结构形式没有考虑到正铲动臂的受力特点，不仅会增加动臂的自重及转动惯量，不利于挖掘动作的控制，而且整个动臂的强度分布不均匀，当受力大的部位失效后，其他部位却还存在很长的使用寿命，这对整个动臂来说是极大的浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种挖掘机等强度正铲动臂，不仅能大大增强动臂的结构强度，延长了动臂的使用寿命，而且能使动臂的每一部分的结构强度相等，不会因为一个部位先报废导致其他完好部分浪费掉。

本发明按以下技术方案实现：

一种挖掘机等强度正铲动臂，包括中空的箱体组件、前封板、上封板、下封板组件、前铸件组件、后铸件组件以及耳板组件；所述箱体组件顶面通过前封板、上封板进行密封，所述箱体组件底面通过下封板组件进行密封，所述前铸件组件安装在箱体组件底面前部，前铸件组件用于连接斗杆、铲斗油缸和动臂油缸；

所述耳板组件安装在箱体组件底面中后部，耳板组件用于连接斗杆油缸；所述后铸件组件安装在箱体组件尾部，后铸件组件用于连接转台。

进一步，所述箱体组件通过外部的左一侧板、右一侧板以及内部的左二侧板、右二侧板分为左箱体、右箱体和中箱体；所述左箱体和右箱体关于左右中心面完全对称，所述中箱体本身关于左右中心面完全对称；其中，所述左箱体通过至少一个纵向加强板Ⅰ和至少一个横向加强板Ⅰ分为多个小箱体Ⅰ，所述右箱体通过至少一个纵向加强板Ⅱ和至少一个横向加强板Ⅱ分为多个小箱体Ⅱ，所述中箱体通过至少一个纵向加强板Ⅲ和至少一个横向加强板Ⅲ分为多个小箱体Ⅲ。

进一步，所述纵向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ以及横向加强板Ⅲ的尾端均为燕尾形；所述横向加强板Ⅱ的两端均为燕尾形。

进一步，所述纵向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ在左右方向上的走向完全一致；所述横向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅱ、横向加强板Ⅲ在左右方向上的走向完全一致。

进一步，所述纵向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ、横向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅱ、横向加强板Ⅲ均不与上封板相连接。

进一步，所述左一侧板、右一侧板、左二侧板、右二侧板、纵向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ、横向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅱ、横向加强板Ⅲ上均设有工艺孔。

进一步，所述前铸件组件包括左前铸件和右前铸件；所述左前铸件与左一侧板、左二侧板、前封板、下封板组件和纵向加强板Ⅰ相连接；所述右前铸件与右一侧板、右二侧板、前封板、下封板组件和纵向加强板Ⅱ相连接。

进一步，在所述左前铸件和右前铸件之间设有加强柱Ⅰ，且加强柱Ⅰ与铰孔Ⅰ、铰孔Ⅱ同轴；在所述左前铸件和右前铸件之间还设有加强柱Ⅱ，且加强柱Ⅱ与铰孔Ⅲ、铰孔Ⅳ同轴。

进一步，所述耳板组件由左耳板、右耳板、耳板铸件组成；所述耳板铸件在左耳板、右耳板之间，并且耳板铸件与左耳板、右耳板相连接；左耳板、右耳板分别都与下封板组件、后铸件组件相连接；左耳板、右耳板关于左右方向上的中心面完全对称；耳板铸件自身关于左右方向上的中心面完全对称。

进一步，所述后铸件组件由两块相同的铸件Ⅰ、铸件Ⅱ连接组成，且该后铸件组件相对于其左右方向的中心面完全对称，以及上下方向的中心面完全对称。

进一步，所述铸件Ⅰ、铸件Ⅱ上均设有三条加强筋，其中加强筋Ⅰ与上封板相连接，加强筋Ⅱ与箱体组件中的横向加强板相连接，加强筋Ⅲ与下封板组件相连接。

一种挖掘机，包括前述的挖掘机等强度正铲动臂。

本发明有益效果：

一、本发明采用了侧板及加强板将挖掘机正铲动臂的箱体分隔成18个小箱体，可将两个前铸件、耳板组件、后铸件组件受到的载荷力及冲击力快速分散至各个小箱体中，让这些小箱体共同承受外界施加的载荷力及冲击力。侧板及加强板上设有工艺孔，不仅能方便工人对正铲动臂箱体的焊接，而且还能有效的阻止侧板及加强板的应力集中。

二、所有外力直接作用的部位都使用铸件如前铸件、后铸件组件、耳板铸件，并且加强板尾端设置为燕尾形状，而且都不与上封板连接，这种设计方式可以实现对正铲动臂箱体的等强度设计，不仅能防止受力大的部位过早破坏，使整个正铲动臂箱体的使用寿命趋近一致，而且还能减轻箱体重量与转动惯量，利于挖掘动作的控制，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的左箱体结构示意图；

图3为本发明的右箱体结构示意图；

图4为本发明的后铸件组件的结构示意图；

图5为本发明的带有填补板的结构示意图。

图中标识：1、左箱体，101、左一侧板，102、左二侧板，103、左前铸件，103A、铰孔Ⅰ，103B、铰孔Ⅲ，104、左一加强板，105、左二加强板，106、左三加强板，107、左四加强板，108、左五加强板，2、右箱体，201、右一侧板，202、右二侧板，203、右前铸件，203A、铰孔Ⅱ，203B、铰孔Ⅳ，204、右一加强板，205、右二加强板，206、右三加强板，207、右四加强板，208、右五加强板，3、中箱体，301、中一加强板，302、中二加强板，303、中三加强板，304、中四加强板，305、中五加强板，4、前封板，5、上封板，6、下封板组件，6A、下封板Ⅰ，6B、下封板Ⅱ，7、后铸件组件，7A、铸件Ⅰ，7B、铸件Ⅱ，701、加强筋Ⅰ，702、加强筋Ⅱ，703、加强筋Ⅲ，8、耳板组件，8A、左耳板，8B、右耳板，8C、耳板铸件，9、加强柱Ⅰ，10、加强柱Ⅱ，11、填补板Ⅰ，12、填补板Ⅱ。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1至如图5所示，一种挖掘机等强度正铲动臂，包括中空的箱体组件、前封4板、上封板5、下封板组件6、前铸件组件、后铸件组件7以及耳板组件8；箱体组件顶面通过前封板4、上封板5进行密封，箱体组件底面通过下封板组件6进行密封，前铸件组件安装在箱体组件底面前部，前铸件组件用于连接斗杆、铲斗油缸和动臂油缸；耳板组件8安装在箱体组件底面中后部，耳板组件8用于连接斗杆油缸；后铸件组件7安装在箱体组件尾部，后铸件组件7用于连接转台。

如图1所示，箱体组件通过外部的左一侧板101、右一侧板201以及内部的左二侧板102、右二侧板202分为左箱体1、右箱体2和中箱体3；左箱体1，右箱体2、中箱体3共用前封板4、上封板5、下封板组件6、后铸件组件7。左箱体1与中箱体3共用左二侧板102；右箱体2与中箱体3共用右二侧板202。左箱体1与右箱体2关于左右方向的中心面完全对称，中箱体3自身关于左右方向的中心面完全对称。

左箱体1被左一加强板104、左二加强板105、左三加强板106、左四加强板107、左五加强板108分隔成六个小箱体；右箱体2被右一加强板204、右二加强板205、右三加强板206、右四加强板207、右五加强板208分隔成六个小箱体；中箱体被中一加强板301、中二加强板302、中三加强板303、中四加强板304、中五加强板305分隔成六个小箱体。

左一加强板104、左二加强板105、左三加强板106、左四加强板107、左五加强板108、右一加强板204、右二加强板205、右三加强板206、右四加强板207、右五加强板208、中一加强板301、中二加强板302、中三加强板303、中四加强板304尾端都为燕尾形。中五加强板305两端都为燕尾形。

左一侧板101、左二加强板105、左三加强板106、左四加强板107、右一侧板201、右二加强板205、右三加强板206、右四加强板207、中二加强板302、中三加强板303、中四加强板304、中五加强板305都设有一个工艺孔。左二侧板102、右二侧板202上各设有三个工艺孔。

如图2与图3所示，左一加强板104、左二加强板105、左三加强板106、左四加强板107、左五加强板108、右一加强板204、右二加强板205、右三加强板206、右四加强板207、右五加强板208、中一加强板301、中二加强板302、中三加强板303、中四加强板304、中五加强板305都不与上封板5相连接。

如图2所示，左前铸件103与左一侧板101、左二侧板102、前封板4、下封板组件6、左一加强板104、左二加强板105相连接。左一加强板104、左二加强板105分别都与左一侧板101、左二侧板102、左前铸件103相连接。左三加强板106、左四加强板107分别都与左一侧板101、左二侧板102、下封板组件6相连接。左五加强板108与左一侧板101、左二侧板102、后铸件组件7相连接。

如图3所示，右前铸件203与右一侧板201、右二侧板202、前封板4、下封板组件6、右一加强板204、右二加强板205相连接。右一加强板204、右二加强板205分别都与右一侧板201、右二侧板202、右前铸件203相连接。右三加强板206、右四加强板207分别都与右一侧板201、右二侧板202、下封板组件6相连接。右五加强板208与右一侧板201、右二侧板202、后铸件组件7相连接。

如图1所示，中一加强板301、中二加强板302、中三加强板303、中四加强板304分别都与左二侧板102、右二侧板202、下封板组件6相连接。中四加强板305与左二侧板102、右二侧板202、后铸件组件7相连接。

左一加强板104、中一加强板301、右一加强板204在左右方向上的走向完全一致。左二加强板105、中二加强板302、右二加强板205在左右方向上的走向完全一致。左三加强板106、中三加强板303、右三加强板206在左右方向上的走向完全一致。左四加强板107、中四加强板304、右四加强板207在左右方向上的走向完全一致。左五加强板108、中五加强板305、右五加强板208为横向放置，并且在左右方向上的走向完全一致。

如图2与图3所示，耳板组件8由左耳板8A、右耳板8B、耳板铸件8C组成。耳板铸件8C在左耳板8A、右耳板8B之间，并且耳板铸件8C与左耳板8A、右耳板8B相连接。左耳板8A、右耳板8B分别都与下封板组件6、后铸件组件7相连接。左耳板8A、右耳板8B关于左右方向上的中心面完全对称。耳板铸件8C自身关于左右方向上的中心面完全对称。

上封板5与左一侧板101、左二侧板102、右一侧板201、右二侧板202、前封板4、后铸件组件7相连接。

后铸件组件7与左一侧板101、左二侧板102、右一侧板201、右二侧板202、左五加强板108、右五加强板208、中五加强板305、上封板5、下封板组件6相连接。

如图1与图4所示，后铸件组件7相对于其左右方向的中心面完全对称，以及上下方向的中心面完全对称。后铸件组件7上设有三条加强筋（加强筋Ⅰ701、加强筋Ⅱ702、加强筋Ⅲ703），其中加强筋Ⅰ701与上封板5相连接、加强筋Ⅱ702与左五加强板108、中五加强板305、右五加强板208相连接，加强筋Ⅲ703与下封板组件6相连接。铸件组件7可由两块相同的铸件Ⅰ7A与铸件Ⅱ7B连接组成。

下封板组件6与左一侧板101、左二侧板102、左前铸件103、左一加强板104、左二加强板105、左三加强板106、左四加强板107、右一侧板201、右二侧板202、右前铸件203、右一加强板204、右二加强板205、右三加强板206、右四加强板207、中一加强板301、中二加强板302、中三加强板303、中四加强板304、前封板4、上封板5、后铸件组件7、耳板组件8相连接。

下封板组件6为折弯板，可由多个下封板组成，如图5所示，下封板组件6由下封板Ⅰ6A、下封板Ⅱ6B组成，下封板Ⅱ6B为折弯板，左耳板8A、右耳板8B的边缘形状与下封板Ⅱ6B的折弯形状完全一致。

如图2所示，左一加强板104指向左前铸件103中铰孔Ⅰ103A的轴线。左二加强板105指向左前铸件103中铰孔Ⅲ103B的轴线。左一侧板101为折弯板，左耳板8A为折弯板，左耳板8A与左一侧板101在上下方向上的走向一致。

如图3所示，右一加强板204指向右前铸件203中铰孔Ⅱ203A的轴线。右二加强板205指向右前铸件203中铰孔Ⅳ203B的轴线。右一侧板201为折弯板，右耳板8B为折弯板，右耳板8B与右一侧板201在上下方向上的走向一致。

如图5所示，左前铸件103与右前铸件203之间设有加强柱Ⅰ9与加强柱Ⅱ10。加强柱Ⅰ9与左前铸件103与右前铸件203相连接，并且铰孔Ⅰ103A、铰孔Ⅱ203A、加强柱Ⅰ9同轴。加强柱Ⅱ10与左前铸件103与右前铸件203相连接，并且铰孔Ⅲ103B、铰孔Ⅳ203B、加强柱Ⅱ10同轴。

相邻板件之间的连接方式全部为坡口焊缝连接或者角焊缝连接，焊工可通过侧板的工艺孔、加强板的燕尾端或者工艺孔进入动臂箱体内部进行焊接。

如图5所示，填补板Ⅰ11在动臂全部焊完之后进行焊接，填补板Ⅰ11的形状与左一侧板101的工艺孔的形状完全一致，可采用单V形坡口焊缝连接。填补板Ⅱ12在动臂全部焊完之后进行焊接。填补板Ⅱ12的形状与右一侧板201的工艺孔的形状完全一致，可采用单V形坡口焊缝连接。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“中”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

例如这些改进：将坡口焊缝优化为坡口焊缝和角焊缝的复合焊缝，将简单的坡口焊缝改进为带垫板的坡口焊缝，将外部的工艺孔改进为装配式结构等。

例如这些润湿：在本发明结构的基础上增加加强结构、机械限位结构、吊装结构等。

综上，本发明提供了一种挖掘机等强度正铲动臂，解决了传统挖掘机动臂在恶劣工况下容易开裂的情况。本发明使用侧板及加强板将动臂箱体分隔成18个小箱体，这样能有效地将动臂受到的载荷及冲击力分散至各个小箱体中。本发明在分析了正铲动臂的受力情况后，对受力大的部位采用整体铸造形式，将加强板尾端设为燕尾形状，通过这种方式可以使整个动臂箱体的各个部位强度相等，均衡动臂箱体整体寿命，避免了动臂因个别部位开裂而报废的浪费，同时降低生产成本，而且利于挖掘动作的控制。

本发明还提供一种挖掘机，包括前述的挖掘机等强度正铲动臂。

Claims (12)

1.一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：包括中空的箱体组件、前封板、上封板、下封板组件、前铸件组件、后铸件组件以及耳板组件；

所述箱体组件顶面通过前封板、上封板进行密封，所述箱体组件底面通过下封板组件进行密封，所述前铸件组件安装在箱体组件底面前部，前铸件组件用于连接斗杆、铲斗油缸和动臂油缸；

所述耳板组件安装在箱体组件底面中后部，耳板组件用于连接斗杆油缸；

所述后铸件组件安装在箱体组件尾部，后铸件组件用于连接转台。

2.根据权利要求1所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述箱体组件

通过外部的左一侧板、右一侧板以及内部的左二侧板、右二侧板分为左箱体、右箱体和中箱体；

所述左箱体和右箱体关于左右中心面完全对称，所述中箱体本身关于左右中心面完全对称；

其中，所述左箱体通过至少一个纵向加强板Ⅰ和至少一个横向加强板Ⅰ分为多个小箱体Ⅰ，所述右箱体通过至少一个纵向加强板Ⅱ和至少一个横向加强板Ⅱ分为多个小箱体Ⅱ，所述中箱体通过至少一个纵向加强板Ⅲ和至少一个横向加强板Ⅲ分为多个小箱体Ⅲ。

3.根据权利要求2所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述纵向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ以及横向加强板Ⅲ的尾端均为燕尾形；

所述横向加强板Ⅱ的两端均为燕尾形。

4.根据权利要求2所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述纵向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ在左右方向上的走向完全一致；

所述横向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅱ、横向加强板Ⅲ在左右方向上的走向完全一致。

5.根据权利要求2所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述纵向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ、横向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅱ、横向加强板Ⅲ均不与上封板相连接。

6.根据权利要求2所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述左一侧板、右一侧板、左二侧板、右二侧板、纵向加强板Ⅰ、纵向加强板Ⅱ、纵向加强板Ⅲ、横向加强板Ⅰ、横向加强板Ⅱ、横向加强板Ⅲ上均设有工艺孔。

7.根据权利要求2所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述前铸件组件包括左前铸件和右前铸件；

所述左前铸件与左一侧板、左二侧板、前封板、下封板组件和纵向加强板Ⅰ相连接；

所述右前铸件与右一侧板、右二侧板、前封板、下封板组件和纵向加强板Ⅱ相连接。

8.根据权利要求7所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：在所述左前铸件和右前铸件之间设有加强柱Ⅰ，且加强柱Ⅰ与铰孔Ⅰ、铰孔Ⅱ同轴；

在所述左前铸件和右前铸件之间还设有加强柱Ⅱ，且加强柱Ⅱ与铰孔Ⅲ、铰孔Ⅳ同轴。

9.根据权利要求1所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述耳板组件由左耳板、右耳板、耳板铸件组成；

所述耳板铸件在左耳板、右耳板之间，并且耳板铸件与左耳板、右耳板相连接；左耳板、右耳板分别都与下封板组件、后铸件组件相连接；左耳板、右耳板关于左右方向上的中心面完全对称；耳板铸件自身关于左右方向上的中心面完全对称。

10.根据权利要求1所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述后铸件组件由两块相同的铸件Ⅰ、铸件Ⅱ连接组成，且该后铸件组件相对于其左右方向的中心面完全对称，以及上下方向的中心面完全对称。

11.根据权利要求10所述的一种挖掘机等强度正铲动臂，其特征在于：所述铸件Ⅰ、铸件Ⅱ上均设有三条加强筋，其中加强筋Ⅰ与上封板相连接，加强筋Ⅱ与箱体组件中的横向加强板相连接，加强筋Ⅲ与下封板组件相连接。

12.一种挖掘机，其特征在于：包括权利要求1至11所述的挖掘机等强度正铲动臂。