CN110747926A - 一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪，包括：实心中心轴、中层空心轴、外层支柱、连杆、蹼板、爪板、尖顶、第一传动机构、第二传动机构、第一控制手柄、第二控制手柄以及电子控制单元；在传动机构的作用下，利用套轴原理，中心实心轴和中层空心轴别控制爪板和蹼板，将蹼板结构与支爪结构相结合，增强对多种地形的适应能力，具有适应性更广，结构精巧不累赘，操作简便，且节省空间和材料，降低了支爪的成本和重量。

Description

一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪。

背景技术

近年来，山体滑坡、泥石流等自然灾害频频发生，严重威胁着人们的生命，救援装备决定着救援成败和效率。挖掘机作为处理应急事件的救援装备，对地形适应能力是关键因素。挖掘机的种类繁多，传统履带或轮胎式挖掘机的底盘均采用固定式结构，地形适应能力非常有限，因此在地势复杂的地形中常采用较为先进的步履式挖掘机，但步履式挖掘机的支爪设计对地形适应能力较差。

传统挖掘机支爪设计在挖掘机上最为常见，其特点在于可承受强度大，被广泛使用。不足在灵活性差，淤泥上容易下陷，在山体滑坡等自然灾害下无法提供安全的应急救援。平板式支爪设计也较常见，其目的在河道、沼泽地带通过支爪的平板设计增大接触面积从而在松软地形下支撑整机的支爪,但其地形适应能力较单一。摩擦式支爪在于通过摩擦支撑整机，适用于平整路面或能产生较大摩擦力的地方，但局限性较强。针对目前步履式挖掘机支爪设计存在的问题，提出一种能够适应多种复杂地形且能对不同地形进行功能切换的步履式挖掘机支爪设计，从而提高应急救援效率和整机稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的提出一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪。

有鉴于此，本发明提供了一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪，包括：实心中心轴、中层空心轴、外层支柱、连杆、蹼板、爪板、尖顶、第一传动机构、第二传动机构、第一控制手柄、第二控制手柄以及电子控制单元；所述中层空心轴内部设置有实心中心轴，中层空心轴外部套设有外层支柱，实心中心轴、中层空心轴与外层支柱共轴；所述实心中心轴的一端与第一传动机构连接，另一端与尖顶连接，连杆的一端通过第一转动副与尖顶连接，另一端通过第二转动副与爪板内侧连接，爪板的尾部设置有第三转动副，外层支柱下端设置有第四转动副，第三转动副与第四转动副连接，使爪板尾部与外层支柱连接；所述蹼板的尾部设置有第五转动副，蹼板通过第五转动副与中层空心轴的一端连接，中层空心轴的另一端与第二传动机构连接，蹼板外侧设置有滑槽，外层支柱上设置有滑动销，滑动销嵌入滑槽内，使蹼板与外层支柱滑动连接；所述第一控制手柄和第二控制手柄均与电子控制单元电连接，分别向电子控制单元发送指令信号，第一传动机构和第二传动机构均与电子控制单元连接，电子控制单元根据不同的指令信号，控制第一传动机构运动，和/或第二传动机构运动。

优选地，所述第一传动机构包括：第一比例阀和第一液压缸，第一比例阀和实心中心轴均与第一液压缸连接，第二传动机构包括：第二比例阀和第二液压缸，第二比例阀和中层空心轴均与第二液压缸连接，，第一比例阀和第二比例阀均与电子控制单元电连接。

优选地，所述尖顶包括：尖头部和连接部，尖头部与连接部连接，连杆的一端通过第一转动副与连接部连接，使连杆与尖顶相连接。

优选地，所述连接部为三棱柱状，连接部与尖头部固定连接。

优选地，所述步履式挖掘机支爪还包括：转角传感器，所述转角传感器设置在外层支柱上，转角传感器与电子控制单元电连接，向电子控制单元传递角度信息。

优选地，所述步履式挖掘机支爪还包括：第一工作指示灯和第二工作指示灯，所述第一工作指示灯和第二工作指示灯均与电子控制单元电连接。

优选地，所述步履式挖掘机支爪还包括：故障指示灯，所述故障指示灯与电子控制的电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、挖掘机支爪采用可调张角爪板和蹼板对不同地形进行适应。

2、通过中心轴和空心轴对爪板和蹼板进行分别控制，因此可根据不同的地形，将爪板和蹼板相互配合，通过改变与地面的接触面积，减少了地面单位面积的受力，，增强了机身的稳定性。

3、整个轴体利用套轴原理，既能节省空间又能达到所需抗扭性能，利用有限的空间实现蹼板和爪板的分别控制，实现了控制效果，又节省了空间材料，降低整个结构的重量。

4、通过操纵位于驾驶室的操作杆向ECU施加信号，并通过接受位于爪板处的转角传感器传回的反馈信号，对系统进行反馈调节，使角度调节更加简便精确。

5、挖掘机支爪还设置有转角传感器，将传递角度信息到ECU，当该反馈信号与驾驶员输入信号差值不安全时，通过报警指示灯点亮向控制人员反馈信息。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的步履式挖掘机支爪的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的步履式挖掘机支爪的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的步履式挖掘机支爪的爪板和蹼板的结构示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的步履式挖掘机支爪的原件位置关系展示图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的步履式挖掘机支爪的滑动销的结构示意图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的步履式挖掘机的电子控制单元的流程图；

其中：1实心中心轴；2中层空心轴；3外层支柱；31滑动销；4连杆；5蹼板；51滑槽；6尖顶；61尖头部；62连接部；7爪板；8第一液压缸；9第二液压缸；10第一比例阀；11第二比例阀；12第一控制手柄；13第二控制手柄；14转角传感器；15电子控制单元。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图6描述根据本发明一些实施例所述适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪。

在本发明的实施例中，如图1至图6所示，本发明提供一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪，包括：实心中心轴1、中层空心轴2、外层支柱3、连杆4、蹼板5、爪板7、尖顶6、第一传动机构、第二传动机构、第一控制手柄12、第二控制手柄13以及电子控制单元15；中层空心轴2内部设置有实心中心轴1，中层空心轴2外部套设有外层支柱3，实心中心轴1和中层空心轴2一同设置于外层支柱3内，实心中心轴1、中层空心轴2与外层支柱3共轴；实心中心轴1的一端与第一传动机构连接，另一端与尖顶6连接，连杆4的两端设置有第一转动副和第二转动副，连杆4的一端通过第一转动副与尖顶6连接，另一端通过第二转动副与爪板7内侧连接，爪板7的尾部设置有第三转动副，外层支柱3下端设置有第四转动副，第三转动副与第四转动副连接，使爪板7尾部与外层支柱3连接；蹼板5的尾部设置有第五转动副，蹼板5通过第五转动副与中层空心轴2的一端连接，中层空心轴2的另一端与第二传动机构连接，蹼板5外侧设置有滑槽51，外层支柱3上设置有滑动销，滑动销嵌入滑槽51内，使蹼板5与外层支柱3滑动连接；第一控制手柄12和第二控制手柄13均与电子控制单元15的输入端电连接，分别向电子控制单元15发送指令信号，第一传动机构和第二传动机构均与电子控制单元15的输出端连接，电子控制单元15根据不同的指令信号，控制第一传动机构运动，和/或第二传动机构运动。

在该实施例中，第一控制手柄12、第二控制手柄13位于驾驶操控室内，驾驶员可以对控制手柄进行推拉控制，从而向电子控制单元15不同的发送指令，根据驾驶员的操控手柄的选择，电子控制单元15控制第一传动机构和/或第二传动机构运动，第一传动机构和第二传动机构的运动分别带动实心中心轴1和中层空心轴2运动，实心中心轴1的运动带动爪板7张合，中层空心轴2的运动带动蹼板5的张合，达到驾驶员控制爪板7或蹼板5张角的目的。具体来说，通过向前推动第一控制手柄12，向电子控制单元15发送第一指令，电子控制单元15控制第一传动机构提拉实心中心轴1向上运动，当实心中心轴1向上运动时，带动尖顶6向上运动，尖顶6与连杆4通过第一转动副连接，尖顶6的运动带动连杆4运动，从而使爪板7张开合适的角度。当向后推动第一控制手柄12时，向电子控制单元15发送第二指令，第一传动机构在电子控制单元15的控制下推动实心中心轴1向下运动，实心中心轴1带动尖顶6向下运动，尖顶6的运动带动连杆4运动，连杆4带动爪板7收拢，从而提高抓地性，保证在复杂地形挖掘机的稳定性，同时尖顶6也随着实心中心轴1运动的向下运动而深入地面，提高与地面契合度。通过向前推动第二控制手柄13向电子控制单元15发送第三指令，第二传动机构在电子控制单元15的控制下推动中层空心轴2向下运动，当中层空心轴2向下运动时，带动蹼板5收拢；当向后推动第二控制手柄13时，向电子控制单元15发送第四指令，第二传动机构在电子控制单元15的控制下提拉中层空心轴2向上运动，当中层空心轴2向上运动时，带动蹼板5运动张开合适角度，在本实施例中滑动销31呈T型结构，滑动销31前端的滑动头部嵌入蹼板5外侧的滑槽51，滑动销31后端的杆部与外层支柱3连接，外层支柱3上的滑动销31与蹼板5外侧的滑槽的滑动连接，结合蹼板与中层空心轴2通过第五转动副连接，使蹼板张开闭合，不仅满足自由度要求，而且节省空间，运动时可以避免和爪板运动发生冲突，同时增加了挖掘机与地面的接触面积，保证其在易陷路段顺利通过，当然也可同时推动第一控制手柄12和第二控制手柄13，向电子控制单元15发送指令信号，电子控制单元15控制第一传动机构和第二传动机构同时运动，进而使爪板7和蹼板5相互配合使用。当挖掘机在松软地形，或草地进行工作时，由于地面平坦，单独启动爪板7根据地面情况选择张角，可提高抓地性；当挖掘机在沼泽，泥墰等易陷路面工作时，爪板7完全张开，同时蹼板5向下完全展开，蹼板5和爪板7相互配合，有效防止救援挖掘机深陷地面的情况，以达到通过易陷路段的目的；当挖掘机在山地等不平坦路段时，根据具体路况改变支爪张合角度，提高抓地性，提高救援挖掘机在山地路段工作能力；当挖掘机在摩擦较小的地面，例如冰面，可通过调整爪板7张角，配合顶尖，嵌入地面介质，实现固定；当挖掘机在当设备在岩石等坚硬路面工作时，蹼板5张开而形成弧面，能嵌入凹凸岩石处，再配合爪板7固定设备，本发明通过将蹼板5结构与支爪结构相结合，增强对多种地形的适应能力，具有适应性更广，同时支爪的整个轴体利用套轴原理，结构精巧不累赘，操作简便，且节省空间和材料，降低了支爪的成本和重量，在本实施例中，电子控制单元采用单片机，上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种改变和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3和图6所示，第一传动机构包括：第一比例阀10和第一液压缸8，第一比例阀和实心中心轴均与第一液压缸连接，第二传动机构包括：第二比例阀11和第二液压缸9，第二比例阀和中层空心轴均与第二液压缸连接，第一比例阀10和第二比例阀11均与电子控制单元15的输出端电连接。

在该实施例中，第一液压缸的一端与第一比例阀连接，另一端与实心中心轴连接，第二液压缸的一端与第二比例阀连接，另一端与中层空心轴连接，因此通过向前推动第一控制手柄12，向电子控制单元15发送第一指令，第一比例阀10在电子控制单元15的指令下控制第一液压缸8向回收缩，第一液压缸8提拉实心中心轴1向上运动，当实心中心轴1向上运动时，带动尖定向上运动，尖顶6与连杆4通过第一转动副连接，尖顶6的运动带动连杆4运动，从而使爪板7张开合适的角度。当向后推动第一控制手柄12时，向电子控制单元15发送第二指令，第一比例阀10在电子控制单元15的指令下控制第一液压缸8向前推进，第一液压缸8推进实心中心轴1向下运动，实心中心轴1带动尖顶6向下运动，尖顶6的运动带动连杆4运动，连杆4带动爪板7收拢，从而提高抓地性，保证在复杂地形挖掘机的稳定性，同时尖顶6也随着实心中心轴1运动的向下运动而深入地面，提高与地面契合度。通过向前推动第二控制手柄13向电子控制单元15发送第三指令，第二比例阀11在电子控制单元15的指令下控制第二液压缸9向前推进，第二液压缸9推动中层空心轴2向下运动，当中层空心轴2向下运动时，带动蹼板5收拢。当向后推动第二控制手柄13时，向电子控制单元15发送第四指令，第二比例阀11在电子控制单元15的指令下控制第二液压缸9往回收缩，第二液压缸9推动中层空心轴2向上运动，当中层空心轴2向上运动时，带动蹼板5运动张开合适角度，从而增加救援挖掘机与地面的接触面积，保证其在易陷路段顺利通过，当然也可同时推动第一控制手柄12和第二控制手柄13，向电子控制单元15发送指令信号，第一比例阀10和第二比例阀11在电子控制单元15的指令下控制第一液压缸8和第二液压缸9同时运动，从而使爪板和蹼板相互配合使用。在本实施例中，比例阀采用电液比例阀。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1、图2和图4所示，尖顶6包括：尖头部61和连接部62，尖头部61与连接部62连接，连接部62设置在尖头部61的上端，连杆4的一端通过第一转动副与连接部62连接，使连杆4与尖顶6相连接。

在该实施例中，连杆4通过与连接部62的连接，实现与尖顶6的连接，尖顶6设置连接部62，使连杆4与尖顶6更易连接，同时连接部62设置在尖头部61的上端，当尖顶6插入地面时，增大了尖顶6与底面的接触面积。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1和图2所示，连接部62为三棱柱状，连接部62与尖头部61固定连接。

在本发明的一个实施例中，优选地，挖掘机支爪还包括：转角传感器14，转角传感器14设置在外层支柱3上，转角传感器14与电子控制单元15的输入端电连接，向电子控制单元15传递角度信息。

在该实施例中，置于外层支柱3的转角传感器14可采集爪板和蹼板的角度信息，并将采集到的角度信息传递给电子控制单元15，电子控制单元15会根据具体的角度信息进行控制操作，转角传感器14采用德国TURCK的转角传感器14B2N45H-Q20L60-2LI2-H1151，上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种改变和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图4和图6所示，步履式挖掘机支爪还包括：第一工作指示灯和第二工作指示灯，第一工作指示灯和第二工作指示灯均与电子控制单元15的输出端电连接。

在该实施例中，第一工作指示灯和第二工作指示灯位于驾驶操控室，第一工作指示灯指示驾驶员爪板7处于工作中，第二工作指示灯指示驾驶员蹼板5处于工作中，具体来说，通过向前推动第一控制手柄12，向电子控制单元15发送第一指令，此时，第一工作指示灯亮起，第一比例阀10在电子控制单元15的指令下控制第一液压缸8向回收缩，第一液压缸8提拉实心中心轴1向上运动，当实心中心轴1向上运动时，带动尖定向上运动，尖顶6与连杆4通过第一转动副连接，尖顶6的运动带动连杆4运动，从而使爪板7张开合适的角度。当向后推动第一控制手柄12时，向电子控制单元15发送第二指令，此时，第一工作指示灯亮起，第一比例阀10在电子控制单元15的指令下控制第一液压缸8向前推进，第一液压缸8推进实心中心轴1向下运动，实心中心轴1带动尖顶6向下运动，尖顶6的运动带动连杆4运动，连杆4带动爪板7收拢，从而提高抓地性，保证在复杂地形挖掘机的稳定性，同时尖顶6也随着实心中心轴1运动的向下运动而深入地面，提高与地面契合度。通过向前推动第二控制手柄13向电子控制单元15发送第三指令，此时，第二工作指示灯亮起，第二比例阀11在电子控制单元15的指令下控制第二液压缸9向前推进，第二液压缸9推动中层空心轴2向下运动，当中层空心轴2向下运动时，带动蹼板5收拢。当向后推动第二控制手柄13时，向电子控制单元15发送第四指令，此时，第二工作灯亮起，第二比例阀11在电子控制单元15的指令下控制第二液压缸9往回收缩，第二液压缸9推动中层空心轴2向上运动，当中层空心轴2向上运动时，带动蹼板5运动张开合适角度，从而增加救援挖掘机与地面的接触面积，保证其在易陷路段顺利通过。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图6所示，步履式挖掘机支爪还包括：故障指示灯，故障指示灯与电子控制单元的输出端电连接。

在该实施例中，故障指示灯位于驾驶控制室，置于外层支柱3的转角传感器14会将角度信息传递回电子控制单元15，当反馈的角度信息的信号与第一控制手柄或第二控制手柄发送至电子控制单元的输入信号差值超过预定安全数值时，电子控制单元15会点亮报警指示灯并熄灭工作指示灯，向使用者反馈相关信息。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中。

Claims (7)

1.一种适用于多种复杂地形的步履式挖掘机支爪，其特征在于，包括：实心中心轴、中层空心轴、外层支柱、连杆、蹼板、爪板、尖顶、第一传动机构、第二传动机构、第一控制手柄、第二控制手柄以及电子控制单元；所述中层空心轴内部设置有实心中心轴，中层空心轴外部套设有外层支柱，实心中心轴、中层空心轴与外层支柱共轴；所述实心中心轴的一端与第一传动机构连接，另一端与尖顶连接，连杆的一端通过第一转动副与尖顶连接，另一端通过第二转动副与爪板内侧连接，爪板的尾部设置有第三转动副，外层支柱下端设置有第四转动副，第三转动副与第四转动副连接，使爪板尾部与外层支柱连接；所述蹼板的尾部设置有第五转动副，蹼板通过第五转动副与中层空心轴的一端连接，中层空心轴的另一端与第二传动机构连接，蹼板外侧设置有滑槽，外层支柱上设置有滑动销，滑动销嵌入滑槽内，使蹼板与外层支柱滑动连接；所述第一控制手柄和第二控制手柄均与电子控制单元电连接，分别向电子控制单元发送指令信号，第一传动机构和第二传动机构均与电子控制单元连接，电子控制单元根据不同的指令信号，控制第一传动机构运动，和/或第二传动机构运动。

2.根据权利要求1所述的步履式挖掘机支爪，其特征在于，所述第一传动机构包括：第一比例阀和第一液压缸，第一比例阀和实心中心轴均与第一液压缸连接，所述第二传动机构包括：第二比例阀和第二液压缸，第二比例阀和中层空心轴均与第二液压缸连接，第一比例阀和第二比例阀均与电子控制单元电连接。

3.根据权利要求2所述的步履式挖掘机支爪，其特征在于，所述尖顶包括：尖头部和连接部，尖头部与连接部连接，连杆的一端通过第一转动副与连接部连接，使连杆与尖顶相连接。

4.根据权利要求3所述的步履式挖掘机支爪，其特征在于，所述连接部为三棱柱状，连接部与尖头部固定连接。

5.根据权利要求4述的步履式挖掘机支爪，其特征在于，还包括：转角传感器，所述转角传感器设置在外层支柱上，转角传感器与电子控制单元电连接，向电子控制单元传递角度信息。

6.根据权利要求1所述的步履式挖掘机支爪，其特征在于，还包括：第一工作指示灯和第二工作指示灯，所述第一工作指示灯和第二工作指示灯均与电子控制单元电连接。

7.根据权利要求6所述的步履式挖掘机支爪，其特征在于，还包括：故障指示灯，所述故障指示灯与电子控制单元电连接。

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