CN113482650A - 一种平移精度高的臂架平动结构 - Google Patents

一种平移精度高的臂架平动结构 Download PDF

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陈剑
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Abstract

本发明涉及一种平移精度高的臂架平动结构，涉及机械臂架技术领域，包括结构互为倒置安装的钻臂座和钻臂前座，设于钻臂座外的液压后臂组件以及设于钻臂前座外并与液压后臂组件相连接的液压前臂组件；所述液压后臂组件与液压前臂组件呈特定比例的相似形结构设置。本发明通过结构尺寸和液压控制来实现平移，结构简单，且结构的重量远低于市场同类产品，同时，操作简单，仅需通过一个联动的先导手柄即可同时控制四根油缸，另外，平移精度由结构件尺寸决定，杜绝了调试人员技术水平优劣而造成平移精度发生偏移的情况，且合构件尺寸不会随工作环境发生偏移，平移精度可靠性高。

Description

一种平移精度高的臂架平动结构
技术领域
本发明属于机械臂架技术领域，具体涉及一种平移精度高的臂架平动结构。
背景技术
掘进钻车是指支承凿岩机进行机械化凿岩作业的行走式钻孔机械。用于露天采矿和剥离、地下采矿和巷道掘进、硐室开挖、铁路、水电及其他石方工程中钻凿浅孔和深孔；
掘进钻车在开挖炮孔时要实现最高的爆破效率就要求所有炮孔必须垂直于开挖面，传统针对掘进钻车的臂架结构主要通过以下两种方式实现钻杆角度调整：
一是手动操作调节，此方法效率低下，费时费力，人员工作强度高。
二是通过软件控制实现角度保持，此方法需要布置传感器、计算和调节模块，制造和维护成本高，由于掘进钻车工作环境恶劣，依靠电子系统的可靠性较低；
为此，我们提出了一种平移精度高的臂架平动结构。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的平移精度高的臂架平动结构。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种平移精度高的臂架平动结构，包括结构互为倒置安装的钻臂座和钻臂前座，设于钻臂座外的液压后臂组件以及设于钻臂前座外并与液压后臂组件相连接的液压前臂组件；
所述液压后臂组件与液压前臂组件呈特定比例的相似形结构设置。
作为本发明的进一步优化方案，所述液压后臂组件结构中各销轴的几何中点连线所组成的立体几何图形与液压前臂组件结构中各销轴的几何中点连线所组成的立体几何图形相似，且大小比列为α。
作为本发明的进一步优化方案，所述液压后臂组件包括设于钻臂座上的后臂铰座、铰接在后臂铰座上的后臂以及对称设于后臂外侧的第一后油缸和第二后油缸，所述后臂铰座与钻臂座的连接处设有后臂立销，所述后臂与后臂铰座的连接处设有后臂横销，所述后臂铰座外侧设有两个分别与第一后油缸和第二后油缸相连接的后油缸铰座，所述后油缸铰座与钻臂座的连接处设有后油缸立销，且后油缸铰座与第一后油缸或第二后油缸的连接处设有后油缸横销，所述后臂的外侧与第一后油缸或第二后油缸的连接处设有后油缸斜销。
作为本发明的进一步优化方案，所述液压前臂组件包括设于钻臂前座上的前臂铰座、铰接在前臂铰座上的前臂以及对称设有前臂外侧的第一前油缸和第二前油缸，所述前臂铰座与钻臂前座的连接处设有前臂立销，所述前臂与前臂铰座的连接处设有前臂横销，所述前臂铰座设有两个分别与第一前油缸和第二前油缸相连接的前油缸铰座，所述前油缸铰座与钻臂前座的连接处设有前油缸立销，且前油缸铰座与第一前油缸或第二前油缸的连接处设有前油缸横销，所述前臂的外侧与第一前油缸或第二前油缸的连接处设有前油缸斜销。
作为本发明的进一步优化方案，所述液压后臂组件与液压前臂组件中对应的结构零件尺寸按照比列α设计得到。
作为本发明的进一步优化方案，所述钻臂座的外部设有减震安装件，所述减震安装件包括安装板、对称设于安装板上的两个减震安装脚、设于减震安装脚两侧的支撑架、分别设于两个支撑架上的减震块以及从两个减震安装脚的外侧贯穿的紧固螺栓，两个所述减震块的外部以及钻臂座和安装板的外部分别对应减震块处开设有相互贯通的螺纹孔，所述钻臂座上对称设有两个固定安装脚，所述紧固螺栓从两个固定安装脚上贯穿；
作为本发明的进一步优化方案，所述钻臂座的外侧对应两个减震块处设有弧形支座，所述安装板的外侧均布有多个定位座，所述钻臂座的外部对应设有与定位座相嵌装的凸块。
一种含有如上述任一所述的臂架平动结构的掘进钻车。
本发明的有益效果在于：
1、本发明在任何时候液压后臂组件区域与液压前臂组件区域都为相似形，又因为钻臂座和钻臂前座互为倒置安装，因此液压后臂组件区域与液压前臂组件区域在任何时候都可保持平行，且保证了运行结构的稳定以及相对不偏移；
2、本发明通过结构尺寸和液压控制来实现平移，结构简单，且结构的重量远低于市场同类产品，同时，操作简单，仅需通过一个联动的先导手柄即可同时控制四根油缸，另外，平移精度由结构件尺寸决定，杜绝了调试人员技术水平优劣而造成平移精度发生偏移的情况，且合构件尺寸不会随工作环境发生偏移，平移精度可靠性高。
3、本发明中钻臂座外部通过减震安装件与掘进钻车相安装，可保证安装结构的稳定性，相较于传统的安装结构，减少了钻臂座的开孔，保证钻臂座的结构强度。
附图说明
图1为本发明提供的立体图；
图2为本发明提供的俯视图；
图3为本发明提供的钻臂座与钻臂前座的尺寸比例关系图；
图4为本发明提供的前臂铰座与后臂铰座的尺寸比例关系图；
图5为本发明提供的后油缸铰座与前油缸铰座的尺寸比例关系图；
图6为本发明提供的后臂与前臂的尺寸比例关系图；
图7为本发明提供的油缸中心铰距离示意图
图8为本发明提供的液压原理图；
图9为本发明提供的减震安装件的结构示意图；
图中：1、钻臂座；2、后臂铰座；3、后油缸铰座；4、后油缸立销；5、后油缸横销；6、后壁立销；7、后臂横销；8、第一后油缸；9、第二后油缸；10、后臂；11、后油缸斜销；12、前臂；13、前油缸斜销；14、第一前油缸；15、第二前油缸；16、钻臂前座；17、前油缸铰座；18、前臂铰座；19、前油缸立销；20、前油缸横销；21、前臂立销；22、前臂横销；23、安装板；24、弧形支座；25、固定安装脚；26、减震安装脚；27、定位座；28、支撑架；29、减震块；30、紧固螺栓；31、凸块；32、螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-2所示，一种平移精度高的臂架平动结构，包括结构互为倒置安装的钻臂座1和钻臂前座16，设于钻臂座1外的液压后臂组件以及设于钻臂前座16外并与液压后臂组件相连接的液压前臂组件；
所述液压后臂组件与液压前臂组件呈特定比例的相似形结构设置。
所述液压后臂组件包括设于钻臂座1上的后臂铰座2、铰接在后臂铰座2上的后臂10以及对称设于后臂10外侧的第一后油缸8和第二后油缸9，所述后臂铰座2与钻臂座1的连接处设有后臂立销6，所述后臂10与后臂铰座2的连接处设有后臂横销7，所述后臂铰座2外侧设有两个分别与第一后油缸8和第二后油缸9相连接的后油缸铰座3，所述后油缸铰座3与钻臂座1的连接处设有后油缸立销4，且后油缸铰座3与第一后油缸8或第二后油缸9的连接处设有后油缸横销5，所述后臂10的外侧与第一后油缸8或第二后油缸9的连接处设有后油缸斜销11。
所述液压前臂组件包括设于钻臂前座16上的前臂铰座18、铰接在前臂铰座18上的前臂12以及对称设有前臂12外侧的第一前油缸14和第二前油缸15，所述前臂铰座18与钻臂前座16的连接处设有前臂立销21，所述前臂12与前臂铰座18的连接处设有前臂横销22，所述前臂铰座18设有两个分别与第一前油缸14和第二前油缸15相连接的前油缸铰座17，所述前油缸铰座17与钻臂前座16的连接处设有前油缸立销19，且前油缸铰座17与第一前油缸14或第二前油缸15的连接处设有前油缸横销20，所述前臂12的外侧与第一前油缸14或第二前油缸15的连接处设有前油缸斜销13。
所述液压后臂组件结构中各销轴的几何中点连线所组成的立体几何图形与液压前臂组件结构中各销轴的几何中点连线所组成的立体几何图形相似，且大小比列为α，这是通过所述液压后臂组件与液压前臂组件中对应的结构零件尺寸按照比列α设计得到，具体如下：
如图3所示，钻臂座1结构中固定后臂立销6的销座与固定后油缸铰座3的销座的水平投影，两者的几何中心的连线投影长度为A，同样地，钻臂前座16结构中固定前臂立销21的销座与固定前油缸铰座17的销座的水平投影，两者的几何中心的连线投影长度为a，A/a＝α；
另外，钻臂座1结构中固定后油缸立销4的两个销座的几何中点的连线投影长度为B，同样地，钻臂前座16结构中固定前油缸立销19的两个销座的几何中点的连线投影长度为b，B/b＝α；
如图4所示，后臂铰座2上对应固定后臂立销6和后臂横销7的两个销孔的几何中心的距离为C，同样地，前臂铰座18上对应固定前臂立销21和前臂横销22的两个销孔的几何中心的连线投影长度为c，C/c＝α；
如图5所示，后油缸铰座3上对应固定后油缸立销4和后油缸横销5的两个销孔的几何中心的连线投影长度为D，同样地，前油缸铰座17上对应固定前油缸立销19和后油缸横销20的两个销孔的几何中心的连线投影长度为d，D/d＝α；
如图6所示，后臂10的一端固定后臂横销7的销孔的几何中心与后臂10另一端固定第一后油缸8或第二后油缸9的销座的几何中心的几何中心连线水平投影长度为E，垂直投影长度为F，同样地，前臂12的一端固定前臂横销22的销孔的几何中心与前臂12另一端固定第一前油缸14或第二前油缸15的销座的几何中心连线水平投影长度为e，垂直投影长度为f,E/e＝α,F/f＝α；
另外，后臂10的另一端固定第一后油缸8和第二后油缸9的销座的几何中心连线投影长度为G，同样地，前臂12的另一端固定第一前油缸14和第二前油缸15的销座的几何中心连线投影长度为g，G/g＝α；
验证上述比例关系，具体如下，
图7为油缸中心铰距离示意图；
另外，如图1所示，整个臂架的初始状态是呈现水平姿态的，此时，第一后油缸8销孔中心距为L1，第二后油缸9销孔中心距为L2，第一前前油缸销孔中心距为l1，第二前油缸15销孔中心距为l2，它们的关系同样满足L1/l2＝α,L2/l1＝α。
图8为平移结构的液压原理图，在平行移动时，平动阀不动作，A1、A2，B1、B2是断开的，此时第一后油缸8的有杆腔与第二前油缸15的无杆腔相串联，第二后油缸9的有杆腔与第一前油缸14的无杆腔相串联，前油缸无杆腔的有效截面积s2与后油缸有杆腔的面积S1满足：s2/S1＝α；
将油缸伸出定义为正方向，当第一后油缸8由初始状态起伸缩行程为δ时，有S1*δ体积的液压油进入第二前油缸15的有杆腔。
所以第二前油缸15运动行程为：(S1*δ)/s2，
又因为s2/S1＝α，
所以第二前油缸15运动行程为(S1*δ)/s2＝(S1*δ)/(S1*α)＝δ/α，
此时第一后油缸8销孔中心距为L1+δ，
第二前油缸15销孔中心距为l2+δ/α，
又因为L1/l2＝α，
所以(L1+δ)/(l2+δ/α)＝α，
由以上数学关系可得知第二后油缸9与第一前油缸14在从初始位置运动任意距离后其铰接中心点的距离仍然保持比列为α；
综上所述：任何时候液压后臂组件区域与液压前臂组件区域都为相似形，又因为钻臂座1和钻臂前座16互为倒置安装，所以任何时候，它们都可保持平行。
本发明中的臂架结构通过结构尺寸和液压控制来实现平移，结构简单，且结构的重量远低于市场同类产品，同时，操作简单，仅需通过一个联动的先导手柄即可同时控制四根油缸；
另外，平移精度由结构件尺寸决定，杜绝了调试人员技术水平优劣而造成平移精度发生偏移的情况；
且合构件尺寸不会随工作环境发生偏移，平移精度可靠性高。
如图9所示，所述钻臂座1的外部设有减震安装件，所述减震安装件包括安装板23、对称设于安装板23上的两个减震安装脚26、设于减震安装脚26两侧的支撑架28、分别设于两个支撑架28上的减震块29以及从两个减震安装脚26的外侧贯穿的紧固螺栓30，两个所述减震块29的外部以及钻臂座1和安装板23的外部分别对应减震块29处开设有相互贯通的螺纹孔32，所述钻臂座1上对称设有两个固定安装脚25，所述紧固螺栓30从两个固定安装脚25上贯穿；
所述钻臂座1的外侧对应两个减震块29处设有弧形支座24，所述安装板23的外侧均布有多个定位座27，所述钻臂座1的外部对应设有与定位座27相嵌装的凸块31。
钻臂座1外部通过减震安装件与掘进钻车相安装，可保证安装结构的稳定性，具体为，安装在掘进钻车主体部分的安装板23的外部的两个减震块29对应钻臂座1外部的弧形支座24相插接，安装板23与钻臂座1间通过减震块29稳定两者的安装结构，另外，钻臂座1上的固定安装脚25与安装板23上的减震安装脚26相接触，将紧固螺栓30依次从减震安装脚26及固定安装脚25上贯穿后固定，同时，额外使用固定螺栓从减震块29的外部以及钻臂座1和安装板23的外部分别对应减震块29处设有相互贯通的螺纹孔32中穿过固定后即可完成安装板23与钻臂座1的安装过程，相较于传统的安装结构，减少了钻臂座1的开孔，保证钻臂座1的结构强度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种平移精度高的臂架平动结构，其特征在于：包括结构互为倒置安装的钻臂座(1)和钻臂前座(16)，设于钻臂座(1)外的液压后臂组件以及设于钻臂前座(16)外并与液压后臂组件相连接的液压前臂组件；
所述液压后臂组件与液压前臂组件呈特定比例的相似形结构设置。
2.根据权利要求1所述的一种平移精度高的臂架平动结构，其特征在于：所述液压后臂组件结构中各销轴的几何中点连线所组成的立体几何图形与液压前臂组件结构中各销轴的几何中点连线所组成的立体几何图形相似，且大小比列为α。
3.根据权利要求2所述的一种平移精度高的臂架平动结构，其特征在于：所述液压后臂组件包括设于钻臂座(1)上的后臂铰座(2)、铰接在后臂铰座(2)上的后臂(10)以及对称设于后臂(10)外侧的第一后油缸(8)和第二后油缸(9)，所述后臂铰座(2)与钻臂座(1)的连接处设有后臂立销(6)，所述后臂(10)与后臂铰座(2)的连接处设有后臂横销(7)，所述后臂铰座(2)外侧设有两个分别与第一后油缸(8)和第二后油缸(9)相连接的后油缸铰座(3)，所述后油缸铰座(3)与钻臂座(1)的连接处设有后油缸立销(4)，且后油缸铰座(3)与第一后油缸(8)或第二后油缸(9)的连接处设有后油缸横销(5)，所述后臂(10)的外侧与第一后油缸(8)或第二后油缸(9)的连接处设有后油缸斜销(11)。
4.根据权利要求3所述的一种平移精度高的臂架平动结构，其特征在于：所述液压前臂组件包括设于钻臂前座(16)上的前臂铰座(18)、铰接在前臂铰座(18)上的前臂(12)以及对称设有前臂(12)外侧的第一前油缸(14)和第二前油缸(15)，所述前臂铰座(18)与钻臂前座(16)的连接处设有前臂立销(21)，所述前臂(12)与前臂铰座(18)的连接处设有前臂横销(22)，所述前臂铰座(18)设有两个分别与第一前油缸(14)和第二前油缸(15)相连接的前油缸铰座(17)，所述前油缸铰座(17)与钻臂前座(16)的连接处设有前油缸立销(19)，且前油缸铰座(17)与第一前油缸(14)或第二前油缸(15)的连接处设有前油缸横销(20)，所述前臂(12)的外侧与第一前油缸(14)或第二前油缸(15)的连接处设有前油缸斜销(13)。
5.根据权利要求4所述的一种平移精度高的臂架平动结构，其特征在于：所述液压后臂组件与液压前臂组件中相互对应的结构零件尺寸按照比列α设计得到。
6.根据权利要求1所述的一种平移精度高的臂架平动结构，其特征在于：所述钻臂座(1)的外部设有减震安装件，所述减震安装件包括安装板(23)、对称设于安装板(23)上的两个减震安装脚(26)、设于减震安装脚(26)两侧的支撑架(28)、分别设于两个支撑架(28)上的减震块(29)以及从两个减震安装脚(26)的外侧贯穿的紧固螺栓(30)，两个所述减震块(29)的外部以及钻臂座(1)和安装板(23)的外部分别对应减震块(29)处开设有相互贯通的螺纹孔(32)，所述钻臂座(1)上对称设有两个固定安装脚(25)，所述紧固螺栓(30)从两个固定安装脚(25)上贯穿。
7.根据权利要求6所述的一种平移精度高的臂架平动结构，其特征在于：所述钻臂座(1)的外侧对应两个减震块(29)处设有弧形支座(24)，所述安装板(23)的外侧均布有多个定位座(27)，所述钻臂座(1)的外部对应设有与定位座(27)相嵌装的凸块(31)。
8.一种含有如权利要求1-7任一所述的臂架平动结构的掘进钻车。
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