CN110984263A - 电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程机械技术领域，属于工程机械，具体涉及一种新型的挖掘机工作装置,提供了一种提供了一种新型并且有效的挖掘机工作装置——电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，本发明特征为由动臂、斗杆、铲斗、铲斗连杆、主控电机、电动蜗杆蜗轮传动机构总成和电缆这几个部分组成，其工作原理为当挖掘机驾驶员作出工作指令后，通过主控电机分配相应的电力，通过电缆的电力传输作用，使得电动蜗杆蜗轮传动机构总成能够带动挖掘机的动臂、斗杆、铲斗和铲斗连杆进行运动，从而完成挖掘机工作装置的动臂提升、动臂下降、斗杆伸出、斗杆收回、铲斗翻出、铲斗翻入的相应动作，并确保动臂、斗杆和铲斗既可以实现各自的单独动作，也可以互相配合实现复合动作。

Description

电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，属于工程机械，具体涉及一种新型的挖掘机工作装置。

背景技术

挖掘机又称挖土机，是一种具有多种功能的工程机械，常见的挖掘机结构包括，动力装置，工作装置，回转机构，操纵机构，传动机构，行走机构和辅助设施等，而挖掘机工作装置即是挖掘机臂，是挖掘机的主要组成部分,通过动臂下降 、动臂提升、斗杆伸出、斗杆收回、铲斗翻入、铲斗翻出这个六个动作的相互配合完成挖掘机工作装置的挖掘动作。

挖掘机从发明到现在，其工作装置经历了由蒸汽传动到机械传动、液压传动的发展，现有的挖掘机从工作装置的传动方式来讲主要分为液压式挖掘机和机械式电动挖掘机这两种。

液压式挖掘机是利用通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置工作完成各种作业的挖掘机。虽然液压挖掘机具有体积小和重量轻等优点，但是也存在着液压系统制造难，成本高，维护成本高、在恶劣工况环境下可靠性差、液压系统容易故障等缺点。

机械式电动挖掘机是利用齿轮、链条、钢索滑轮组等传动件推动工作装置工作完成各种作业的挖掘机，虽然机械式电动挖掘机相较液压挖掘机具有制造简单，恶劣工况下工作装置可靠性高的优点，但同时也存在着设备消耗费较高，耗电量大，机体整体质量较大、制造成本高和维护成本高等缺点。

发明内容

本发明针对上述的不足，提供了一种新型而且有效的挖掘机工作装置，设计出一种电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：电动式蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，由动臂、斗杆、铲斗、铲斗连杆、主控电机、电动蜗杆蜗轮传动机构总成和电缆这几个部分组成，所述的动臂上开设或安装有用于与蜗杆啮合的蜗轮，动臂通过铰接的方式连接在挖掘机回转机构上，使得动臂能够以挖掘机回转机构与动臂的铰接点为中心点作摇摆运动，从而使得动臂作出动臂提升或动臂下降的动作，所述的斗杆通过铰接的方式连接在动臂上，使得斗杆以动臂与斗杆铰接点为中心点作摇摆运动，从而使得斗杆作出斗杆伸出或斗杆收回的动作，所述铲斗连杆通过铰接在斗杆上并用于连接铲斗，使得斗杆、铲斗连杆、铲斗这三者构成联动关系，形成平面连杆机构，所述的铲斗的通过铰接的方式连接在铲斗连杆和斗杆上，所述的铲斗连杆的一部分铰接在斗杆上，另一部分铰接在铲斗上，通过与铲斗和斗杆的铰接，使得铲斗能够以与斗杆和铲斗铰接点为中心作摇摆运动，从而使得铲斗作出铲斗翻入或铲斗翻出的动作，所述的挖掘机回转机构、动臂、斗杆这三者均开设有用于容纳和安装电动蜗杆蜗轮传动机构总成的空间和部件，所述的电动蜗杆蜗轮传动机构总成主要由电动机、电动机动力输出轴、蜗杆、蜗轮和摇杆组成，通过上述部件之间的相互结合和工作，从而实现挖掘机工作装置的工作动作，所述的电动机在电动机动力输出轴上开设或安装有用于与蜗轮相互啮合的蜗杆，当电动机工作，电动机动力输出轴作出旋转动作时，蜗杆也同时做出相应的旋转动作，与蜗杆相互啮合的蜗轮则同时作出旋转，所述的蜗轮为齿轮，蜗轮上开设或安装有用于连接摇杆的凸耳、连接销，所述的蜗轮通过铰接的方式连接在挖掘机的工作装置上，所述的摇杆为连接杆，其一端用于连接在蜗轮上开设或安装有用于连接摇杆的凸耳或连接销上，另一端则铰接在动臂、斗杆、铲斗连杆、铲斗上，使得摇杆、动臂、斗杆、铲斗连杆、铲斗构成平面连杆机构，所述的电缆用于安装在电动机和主控电机之间，用于传输电力，所述的主控电机为一带有控制电路的发电机，当挖掘机驾驶员在驾驶室作出有关于动臂、斗杆、铲斗的工作指令时，主控电机可根据指令作出相应动作并输出相应功率的电力，通过电缆将电力传输到电动机，电动机开始工作，电动机的动力输出轴开始旋转并带动蜗杆一并旋转，蜗杆旋转带动蜗轮旋转，蜗轮旋转带动摇杆作摇摆运动，摇杆的摇摆运动所产生的的位移则带动挖掘机的动臂、斗杆、铲斗连杆、铲斗进行运动并作出相应的动作，从而保证挖掘机的动臂、斗杆和铲斗可以各自单独动作，也可以互相配合实现复合动作。

为实现挖掘工作的目的，本发明的工作过程如下：当主控电机在接收到驾驶员作出挖掘机工作装置的动臂提升或下降、斗杆伸出或收回、铲斗翻入或翻出动作的指令时，主控电机上的控制电路便作出相应的工作指令，并通过该指令控制主控电机的电力的输出和输出功率的大小，通过电缆的电力传输作用，确保安装在挖掘机回转机构、动臂和斗杆上的电动蜗杆蜗轮传动机构总成的电动机能够在接收到工作指令后，能够实现启闭电动机、电动输出轴旋转和蜗杆旋转的动作，蜗杆旋转的动作并同时带动着蜗轮做出相应的旋转动作，由于开设或安装在蜗轮上的凸耳、连接销铰接着摇杆的一端，而摇杆的另一端铰接在挖掘机的动臂、斗杆、铲斗连杆、铲斗上，当蜗轮被蜗杆的旋转而带动旋转时，开设或安装在蜗轮上的凸耳、连接销便会带动摇杆、动臂、斗杆、铲斗连杆、铲斗一同工作，形成平面连杆机构工作原理，从而保证电动蜗杆蜗轮传动机构能够带动挖掘机的动臂、斗杆和铲斗可以作出动臂提升、动臂下降、斗杆伸出、斗杆收回、铲斗翻出、铲斗翻入的相应动作，并确保动臂、斗杆和铲斗既可以实现各自的单独动作，也可以互相配合实现复合动作。

本发明的优点是：本发明结构简单，制造方便。利用蜗轮蜗杆机构和平面连杆机构取缔了液压挖掘机的液压工作装置，不需要过于复杂的机构加工，传动工作可靠有效，传动过程平稳迅速，并利用蜗杆蜗轮传动的自锁特性，即使挖掘机工作装置失去电力或长时间放置，不会出现和液压工作装置一样存在工作装置自动下降的安全隐患，也不会出现因液压工作装置碰撞变形而导致液压油泄露，造成液压工作装置失去压力或损坏而无法工作的情况，因此采用电动式蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置的挖掘机可以在恶劣的工况环境下可靠工作，并可在大规模生产下，可以节约成本，大大使得加工、生产和维护的工时和成本得以大大降低。

附图说明

图1为本发明的结构的平面示意图。

图2为本发明的斗杆平面连杆机构原理示意图。

图3为本发明的铲斗平面连杆机构原理示意图。

图4为本发明的动臂下降、斗杆收回、铲斗翻入的工作示意图。

图5为本发明的动臂提升动作示意图。

图6为本发明的斗杆伸出动作示意图。

图7为本发明的铲斗翻出动作示意图。

图8为本发明的电动蜗杆蜗轮传动机构总成结构示意图。

图中标记的含义：

1、动臂；2、斗杆；3、铲斗；4、铲斗连杆；5、铲斗摇杆；6、铲斗蜗轮；7、铲斗电机蜗杆；8、铲斗电机；9、斗杆摇杆；10、斗杆蜗轮；11、斗杆电机蜗杆；12、斗杆电机；13、电缆；14、动臂蜗轮；15、动臂电机蜗杆；16、动臂电机；17、主控电机；18、挖掘机回转机构；19、凸耳、连接销；20、挖掘机回转机构与动臂铰接点；21、动臂与斗杆铰接点；22斗杆与铲斗连杆铰接点；23、铲斗与铲斗连杆铰接点；24、斗杆与铲斗铰接点；25电动机；26、电动机动力输出轴；27、蜗杆；28、蜗轮；29、摇杆。

具体实施方案

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图7，电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置（图1），包括了动臂（1）、斗杆（2）、铲斗（3）、铲斗连杆（4）、电动蜗杆蜗轮传动机构总成（图8）、电缆（13）和主控电机（17），而电动蜗杆蜗轮传动机构总成（图8）为电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置（图1）的核心机构件，由电动机（25）、电动机动力输出轴（26）、蜗杆（27）、蜗轮（28）、摇杆（29）组成，在停机或不工作的状态下，驾驶员操作驾驶装置使得挖掘机工作装置处于动臂下降、斗杆收回、铲斗翻入（图4）的状态，当驾驶员操作驾驶装置作出动臂提升（图5）的动作指令时，控制电路便作出相应的工作指令，并通过该指令控制主控电机（17）的电力输出、停止、动力输出方向和输出功率大小，通过电缆（13）把电力传输到动臂电机（16），使得安装在挖掘机回转机构（18）上的动臂电机（16）得到动力，令到动臂电机蜗杆（15）得以旋转，并且带动开设或安装在动臂（1）上的动臂蜗轮（14）一并旋转，使得动臂（1）能够以挖掘机回转机构与动臂铰接点（20）为中心点做出旋转圆周运动，从而使得动臂（1）做出动臂提升（图4）的动作，当驾驶员操作驾驶装置作出斗杆伸出（图6）的动作指令时，控制电路便作出相应的工作指令，并通过该指令控制主控电机（17）的电力输出、停止、动力输出方向和功率大小，通过电缆（13）把电力传输到斗杆电机（12），使得安装在动臂（1）上的斗杆电机（12）得到动力，令到斗杆电机蜗杆（11）得以旋转，并且带动铰接在动臂（1）上的斗杆蜗轮（10）一并旋转，由于斗杆摇杆（9）的一端铰接在开设或安装在斗杆蜗轮（10）的凸耳、连接销（19）上，而斗杆摇杆（9）的另一端铰接在斗杆（2）上，斗杆蜗轮（10）的旋转动作会同时带动斗杆摇杆（9）作摇摆运动，由于本发明利用了平面连杆机构原理（图2），斗杆蜗轮（10）带动斗杆摇杆（9）朝着旋转方向进行摇摆运动并产生位移动作的同时也会带动斗杆（2）以动臂与斗杆铰接点（21）为中心点做出旋转运动，从而使得斗杆（2）作出了斗杆伸出（图6）动作，当驾驶员操作驾驶装置作出铲斗翻出（图7）的动作指令时，控制电路便作出相应的工作指令，并通过该指令控制主控电机（17）的电力输出、停止、动力输出方向和功率大小，通过电缆（13）把电力传输到铲斗电机（8），使得安装在斗杆（2）上的铲斗电机（8）得到动力，令到铲斗电机蜗杆（7）得以旋转，并且带动铰接在斗杆（2）上的铲斗蜗轮（6）一并旋转，由于铲斗摇杆（5）的一端连接在开设或安装在铲斗蜗轮（6）的凸耳、连接销（19）上，铲斗蜗轮（6）的旋转动作会同时带动铲斗摇杆（5）作摇摆运动，而铲斗摇杆（5）的一部分铰接在铲斗连杆（4）上，另一部分铰接在斗杆（2）上，同时铲斗（3）的一部分也铰接在斗杆（2）上，此时的铲斗（3）、铲斗连杆（4）、铲斗摇杆（5）和铲斗蜗轮（6）产生了联动关系，处于平面连杆机构原理关系（图3），铲斗蜗轮（6）带动铲斗摇杆（5）作摇摆运动并产生位移动作的同时也会带动铲斗连杆（4）、铲斗（3）分别以斗杆与铲斗连杆铰接点（23）、铲斗与铲斗连杆铰接点（23）、斗杆与铲斗铰接点（24）为中心点做出旋转位移动作，从而使得铲斗（3）作出了铲斗翻出（图7）的动作。

上列详细说明是针对本发明的可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种新型而且有效的挖掘机工作装置，设计出一种电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置其特征为包括了动臂、斗杆、铲斗、主控电机、电动蜗杆蜗轮传动机构总成和电缆这几个部分组成，通过上述机构或部件相互结合和运动，从而使得电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置能够完成工作。

2.根据权利要求1所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，所述的挖掘机回转机构、动臂、斗杆这三者均开设有用于容纳和安装电动蜗杆蜗轮传动机构总成的空间和部件。

3.根据权利要求1所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，所述的电缆用于安装在电动蜗杆蜗轮传动机构总成和主控电机之间，用于传输电力和动力。

4.根据权利要求1、2、3所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，其特征在于所述的主控电机为一带有控制电路的发电机，当挖掘机驾驶员在驾驶室作出有关于动臂、斗杆、铲斗的工作指令时，主控电机可根据指令作出相应动作并输出相应功率的电力，通过电缆连接并输出动力到电动蜗杆蜗轮传动机构总成，从而保证挖掘机动臂、斗杆和铲斗既可以实现各自的单独动作，也可以互相配合实现复合动作。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，其特征为在所述的动臂上开设或安装有用于与动臂电机蜗杆啮合的动臂蜗轮，所述的动臂通过铰接的方式连接在挖掘机回转机构上，当动臂电机获得相应的工作指令和电力时，使得动臂电机带动动臂电机蜗杆旋转，动臂电机蜗杆的旋转同时带动动臂蜗轮一并旋转，使得动臂能够以挖掘机回转机构与动臂的铰接点为中心点作摇摆运动，从而使得动臂产生位移并作出动臂提升或动臂下降的动作。

6.根据权利要求1、2、3、4所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，其特征为在所述的动臂上开设或安装有用于与斗杆电机蜗杆啮合的斗杆蜗轮，所述的斗杆通过铰接的方式连接在动臂上，当斗杆电机获得相应的工作指令和电力时，使得斗杆电机带动斗杆电机蜗杆旋转，斗杆电机蜗杆的旋转同时带动斗杆蜗轮一并旋转，由于斗杆摇杆的一端铰接在开设或安装在斗杆蜗轮的凸耳、连接销上，而斗杆摇杆的另一端铰接在斗杆上，斗杆蜗轮的旋转动作会同时带动斗杆摇杆作摇摆运动，此时的斗杆蜗轮、斗杆摇杆和斗杆产生了平面连杆机构联动关系，根据平面连杆机构原理，斗杆蜗轮带动斗杆摇杆朝着旋转方向进行摇摆运动并产生位移动作的同时使得斗杆能够以动臂与斗杆的铰接点为中心点作摇摆运动，从而使得斗杆产生位移并作出斗杆伸出或斗杆收回的动作。

7.根据权利要求1、2、3、4所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，其特征为在所述的斗杆上开设或安装有用于与铲斗电机蜗杆啮合的铲斗蜗轮，所述的铲斗和铲斗连杆通过铰接的方式连接在斗杆上，当铲斗电机获得相应的工作指令和电力时，使得铲斗电机带动铲斗电机蜗杆旋转，铲斗电机蜗杆的旋转同时带动铲斗蜗轮一并旋转，由于铲斗摇杆的一端连接在开设或安装在铲斗蜗轮的凸耳、连接销上，铲斗蜗轮的旋转动作会同时带动铲斗摇杆作摇摆运动，而铲斗摇杆的一部分铰接在铲斗连杆上，另一部分铰接在斗杆上，同时铲斗的一部分也铰接在斗杆上，此时的铲斗、铲斗连杆、铲斗摇杆和铲斗蜗轮产生了平面连杆机构联动关系，根据平面连杆机构原理，铲斗蜗轮带动铲斗摇杆作摇摆运动并产生位移动作的同时也会带动铲斗连杆、铲斗分别以斗杆与铲斗连杆铰接点、铲斗与铲斗连杆铰接点、斗杆与铲斗铰接点为中心点做出旋转位移动作，从而使得铲斗作出了铲斗翻入或铲斗翻出的动作。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7所述的电动蜗杆蜗轮传动式挖掘机工作装置，其特征为所述的电动蜗杆蜗轮传动机构总成主要由电动机、电动机动力输出轴、蜗杆、蜗轮和摇杆组成，其特征为蜗杆通过开设或安装在电动机的动力输出轴上，当电动机得到电力，电动机动力输出轴开始旋转并带动蜗杆旋转时，与蜗杆相互啮合的蜗轮则同时作出旋转运动，蜗轮上开设或安装有凸耳、连接销，用于连接在摇杆的一端上，而摇杆的另一端则连接着挖掘机的动臂、斗杆、铲斗摇杆、铲斗，当摇杆被蜗轮旋转带动而进行摇摆运动并产生位移的同时，摇杆也会一并带动挖掘机的动臂、斗杆、铲斗摇杆、铲斗进行位移运动并作出动臂提升、动臂下降、斗杆伸出、斗杆收回、铲斗翻入、铲斗翻出的动作。

9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8所述的所述的电动蜗杆蜗轮传动机构总成，其特征在于所述的蜗轮为一带有凸耳、连接销的齿轮，所述的凸耳、连接销用于连接摇杆，所述的蜗轮通过铰接的方式连接在挖掘机的工作装置上。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9所述的所述的电动蜗杆蜗轮传动机构总成，其特征在于所述的摇杆为连接杆，用于连接蜗轮和动臂、斗杆、铲斗连杆、铲斗，使得上述部件能够相互构成平面连杆机构。

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