CN115538510A - 一种工作臂和工程机械车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种工作臂和工程机械车，包括：基座；第一连接臂，其一端铰接在基座上；伸缩臂机构，其一端铰接在第一连接臂上；末端执行机构，其一端铰接在伸缩臂机构的另一端上；以及俯仰角调节机构，包括第一液压缸、第一连接杆和第二连接杆；第一液压缸的一端铰接在基座上，第一液压缸的另一端通过第一活塞杆铰接在第二连接杆上；第一连接杆的一端铰接在基座上，第一连接杆的另一端与第二连接杆的一端铰接；第二连接杆的另一端铰接在伸缩臂机构上。本申请的工作臂可在较小的液压缸行程下实现伸缩臂机构的大范围俯仰角的调节，大大减小了液压缸的尺寸，同时降低了液压系统的工作压力和工作臂的制作成本，且提高了工作臂的抗冲击性能。

Description

一种工作臂和工程机械车

技术领域

本申请属于工程机械设备技术领域，更具体地说，是涉及一种工作臂和工程机械车。

背景技术

目前的地质挖掘机的工作臂一般采用直杆和液压杆铰接的方式来推动行程，通过在基座和伸缩臂之间铰接单个液压缸，液压缸的活塞杆与伸缩臂连接，通过活塞杆的伸缩来实现对伸缩臂摆动角度(或俯仰角)的调节。这种类型的工作臂，在工作时若想达到足够大范围的俯仰角度调节，就需要将液压缸的活塞杆设计的足够长，液压缸所需行程大，导致液压缸的尺寸也需设计的较大，且液压系统需要提供足够高的工作压力才能实现大行程的调节，这将大大增加液压缸的制作成本，进而增加了工作臂的制作成本。另一方面，由于采用大行程的液压缸在基座和伸缩臂之间进行铰接，导致工作臂的抗冲击性能较差。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种工作臂和工程机械车，以解决现有技术中的可大范围调节俯仰角的工作臂的液压缸行程较长、制作成本较高以及工作臂抗冲击性能较差的技术问题。

为实现上述目的，本申请的第一方面，提供一种工作臂，包括：

基座；

第一连接臂，其一端铰接在所述基座上；

伸缩臂机构，其一端铰接在所述第一连接臂上；

末端执行机构，其一端铰接在所述伸缩臂机构的另一端上；以及

俯仰角调节机构，所述俯仰角调节机构包括第一液压缸、第一连接杆和第二连接杆；

所述第一液压缸的一端铰接在所述基座上，所述第一液压缸的另一端通过第一活塞杆铰接在所述第二连接杆上；

所述第一连接杆的一端铰接在所述基座上，所述第一连接杆的另一端与所述第二连接杆的一端铰接；所述第二连接杆的另一端铰接在所述伸缩臂机构上。

进一步地，还包括第二液压缸，所述第二液压缸的一端铰接在所述基座上，所述第二液压缸的另一端通过第二活塞杆铰接在所述第一连接臂上。

进一步地，所述伸缩臂机构包括：

第一伸缩臂；

第二伸缩臂，其与所述第一伸缩臂间呈移动副连接；以及

第三液压缸，其一端铰接在所述第一伸缩臂上，另一端通过第三活塞杆铰接在所述第二伸缩臂上。

进一步地，所述末端执行机构包括：

执行工作臂，其一端与所述第二伸缩臂的一端铰接；

转动油缸，其一端铰接在所述执行工作臂上；以及

执行部件，其一端固定连接在所述转动油缸上。

进一步地，还包括第四液压缸，所述第四液压缸的一端铰接在所述第二伸缩臂上，所述第四液压缸的另一端通过第四活塞杆铰接在所述执行工作臂上。

进一步地，所述末端执行机构还包括：

第五液压缸，其一端铰接在所述执行工作臂上；

第三连接杆，其一端铰接在所述执行工作臂上，另一端与所述第五液压缸的第五活塞杆铰接；

第四连接杆，其一端铰接在所述执行工作臂上，另一端与所述第三连接杆铰接，且所述第四连接杆与所述转动油缸铰接。

进一步地，所述执行部件为冲击锤、挖斗、吊环中的任意一种。

本申请的第二方面，提供了一种工程机械车，所述工程机械车上安装有上述任一项所述的一种工作臂。

与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

本申请的一种工作臂在基座与伸缩臂机构之间设置俯仰角调节机构，通过俯仰角调节机构来调节伸缩臂机构的俯仰角度范围，可调节的俯仰角度范围大，增大工作臂的作业范围；本申请的俯仰角调节机构通过第一液压缸配合第一连接杆和第二连接杆的连接形式，来替代传统的在基座和伸缩臂之间铰接单个液压缸的连接形式，本申请的俯仰角调节机构的第一液压缸可在较小的行程下即可实现伸缩臂机构的大范围俯仰角的调节，大大减小了液压缸的尺寸，同时降低了液压系统的工作压力，降低了工作臂的制作成本。且小行程的液压缸范围调节，配合增设的第一连接臂，同时可提高工作臂的抗冲击性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种工作臂的整体结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3为本申请实施例提供的工作臂与地面夹角最小时的工作状态示意图；

图4为本申请实施例提供的工作臂与地面夹角最大时的工作状态示意图。

其中，图中各附图标记：

1、基座，2、第二液压缸，3、第二活塞杆，4、第一连接臂，5、第一液压缸，6、第一活塞杆，7、第一连接杆，8、第二连接杆，9、第一伸缩臂，10、第三液压缸，11、第三活塞杆，12、第二伸缩臂，13、执行工作臂，14、第四液压缸，15、第四活塞杆，16、第五液压缸，17、第五活塞杆，18、第三连接杆，19、第四连接杆，20、转动油缸，21、执行部件。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1～图4，现对本申请实施例提供的一种工作臂结构进行说明。

本申请实施例的一种工作臂包括基座1、第一连接臂4、伸缩臂机构、末端执行机构和俯仰角调节机构。第一连接臂4的一端铰接在基座1的中上孔上；伸缩臂机构的一端铰接在第一连接臂4的右上孔上；末端执行机构的一端铰接在伸缩臂机构的另一端上。俯仰角调节机构包括第一液压缸5、第一连接杆7和第二连接杆8；第一液压缸5的一端也铰接在基座1的中上孔上，即基座1的中上孔处连接的是一个复合铰链，同时与第一连接臂4和第一液压缸5铰接。第一液压缸5的另一端通过第一活塞杆6铰接在第二连接杆8上；第一连接杆7的一端铰接在基座1的右下孔上，第一连接杆7的另一端与第二连接杆8的一端铰接；第二连接杆8的另一端铰接在伸缩臂机构上。

本申请实施例的一种工作臂在基座1与伸缩臂机构之间设置俯仰角调节机构，通过俯仰角调节机构来调节伸缩臂机构的俯仰角度范围，即通过俯仰角调节机构来调节伸缩臂机构与地面之间的夹角，可调节的俯仰角度范围大，增大工作臂的作业范围。

传统工作臂调节俯仰角范围的方式是在基座1与伸缩臂机构之间直接铰接一个液压缸，通过液压缸活塞杆的伸缩来调节伸缩臂机构的俯仰角，这种连接方式若想达到较大的俯仰角调节范围，液压缸的行程需要足够大，就导致液压缸的尺寸较大，增加液压缸的制作成本以及液压系统的工作压力，同时，太大行程的液压缸其工作抗冲击性能也会下降。而本申请实施例的俯仰角调节机构通过第一液压缸5配合第一连接杆7和第二连接杆8的连接形式，第一液压缸5可在较小的行程下即可实现伸缩臂机构的大范围俯仰角范围的调节，大大减小了液压缸的尺寸，同时降低了液压系统的工作压力，降低了工作臂的制作成本。且小行程的液压缸范围调节，配合增设的第一连接臂4，同时可提高工作臂的抗冲击性能。

进一步地，本申请实施例的工作臂还包括第二液压缸2，第二液压缸2的一端铰接在基座1的左下孔上，第二液压缸2的另一端通过第二活塞杆3铰接在第一连接臂4的左下孔上。通过调节第二液压缸2的行程可调节第一连接臂4和伸缩臂机构之间在水平方向的夹角，进而进一步控制伸缩臂机构在水平方向的前后移动，进一步增大伸缩臂机构在水平方向的作业范围。

进一步地，本申请实施例的伸缩臂机构包括第一伸缩臂9、第二伸缩臂12和第三液压缸10，第二伸缩臂12与第一伸缩臂9间呈移动副连接；第三液压缸10的一端铰接在第一伸缩臂9下侧的耳座上，另一端通过第三活塞杆11铰接在第二伸缩臂12下侧的铰接板上。通过控制第三液压缸10的行程来控制第一伸缩臂9和第二伸缩臂12之间的相对移动，进而调节伸缩臂机构的伸缩，进而调节伸缩臂机构在水平方向上的作业范围。

进一步地，本申请实施例的末端执行机构包括执行工作臂13、转动油缸20和执行部件21，执行工作臂13的一端与第二伸缩臂12的一端铰接；转动油缸20的一端铰接在执行工作臂13上；执行部件21的一端可通过螺栓固定连接在转动油缸20上。通过转动油缸20带动执行部件21旋转运动。本申请实施例的执行部件21可以根据作业类型进行选择适配，例如可以是冲击锤或挖斗或吊环等。

进一步地，本申请实施例的工作臂还包括第四液压缸14，第四液压缸14的一端铰接在第二伸缩臂12下侧的铰接板上，第四液压缸14的另一端通过第四活塞杆15铰接在执行工作臂13下侧的耳座上。通过控制第四液压缸14的行程可调节执行工作臂13与第二伸缩臂12之间的夹角大小，进而调节作业范围。

进一步地，本申请实施例的末端执行机构还包括第五液压缸16、第三连接杆18和第四连接杆19，第五液压缸16的一端铰接在执行工作臂13下侧的耳座上；第三连接杆18的一端铰接在执行工作臂13上，另一端与第五液压缸16的第五活塞杆17铰接；第四连接杆19一端铰接在执行工作臂13上，另一端与第三连接杆18铰接，且第四连接杆19与转动油缸20铰接。本申请实施例的第三连接杆18的一端为一个复合铰链，同时与第五活塞杆17和第四连接杆19铰接。通过控制第五液压缸16的行程可调节执行部件21与执行工作臂13之间的夹角，进而调节执行部件21的工作范围。

图3、图4展示了本申请实施例提供的工作臂的两种工作状态，在图3中，第二液压缸2的第二活塞杆3伸长到最长，伸缩臂机构水平方向伸长到最长；第一液压缸5与第一连接杆7近乎平行时，工作臂处于第一极限位置，第一连接臂4与地面夹角最小，且第一伸缩臂9的仰角达到最小状态。

在图4中，第二液压缸2的第二活塞杆3缩短到最短时，伸缩臂机构水平方向缩小到最短；当第一连接杆7和第二连接杆8处于同一直线时，工作臂处于第二极限位置，第一连接臂4与地面夹角最大，且第一伸缩臂9的仰角达到最大状态。

本申请实施例的第一连接臂4与基座1的连接在第二液压缸2的第二活塞杆3伸出到最长时，第一连接臂4可以实现大角度的前倾和后撤动作。其中，第一连接臂4最大前倾角度，与地面的角度最小可以达到15度。

本申请实施例通过第一液压缸5的第一活塞杆6的伸缩来控制第一连接杆7和第二连接杆8之间的角度，第一活塞杆6伸长时，第一连接杆7和第二连接杆8之间的角度变小，伸缩臂机构向下摆；第一活塞杆6收缩时，第一连接杆7和第二连接杆8之间的角度变大，伸缩臂机构向上摆。本申请实施例可在采用更小的第一液压缸5的情况下还能实现更大的工作空间。

相较于传统工作臂的结构，由于本申请实施例的工作臂的第一液压缸5在伸缩臂机构下所起支撑作用的力较小，主要的力来自于冲击所带来的伸缩臂机构的轴向力，因此该结构拥有足够的结构鲁棒性。本申请实施例的工作臂结构采用拓扑学思路进行设计，没有冗余部件，在实现功能的前提下，最大程度的减小了生产成本、生产周期以及转配复杂度。

本申请实施例还提供一种工程机械车，该工程机械车上安装有本申请实施例的工作臂。本申请实施例的工程机械车根据执行部件21类型的不同，可以为不同种类的工程机械车，例如，当执行部件21为冲击锤时，本申请实施例的工程机械车为撬毛台车；当执行部件21为挖斗时，本申请实施例的工程机械车为挖掘机；当执行部件21为吊环时，本申请实施例的工程机械车为吊车。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种工作臂，其特征在于，包括：

基座；

第一连接臂，其一端铰接在所述基座上；

伸缩臂机构，其一端铰接在所述第一连接臂上；

末端执行机构，其一端铰接在所述伸缩臂机构的另一端上；以及

俯仰角调节机构，所述俯仰角调节机构包括第一液压缸、第一连接杆和第二连接杆；

所述第一液压缸的一端铰接在所述基座上，所述第一液压缸的另一端通过第一活塞杆铰接在所述第二连接杆上；

所述第一连接杆的一端铰接在所述基座上，所述第一连接杆的另一端与所述第二连接杆的一端铰接；所述第二连接杆的另一端铰接在所述伸缩臂机构上。

2.如权利要求1所述的一种工作臂，其特征在于，还包括第二液压缸，所述第二液压缸的一端铰接在所述基座上，所述第二液压缸的另一端通过第二活塞杆铰接在所述第一连接臂上。

3.如权利要求1所述的一种工作臂，其特征在于，所述伸缩臂机构包括：

第一伸缩臂；

第二伸缩臂，其与所述第一伸缩臂间呈移动副连接；以及

第三液压缸，其一端铰接在所述第一伸缩臂上，另一端通过第三活塞杆铰接在所述第二伸缩臂上。

4.如权利要求3所述的一种工作臂，其特征在于，所述末端执行机构包括：

执行工作臂，其一端与所述第二伸缩臂的一端铰接；

转动油缸，其一端铰接在所述执行工作臂上；以及

执行部件，其一端固定连接在所述转动油缸上。

5.如权利要求4所述的一种工作臂，其特征在于，还包括第四液压缸，所述第四液压缸的一端铰接在所述第二伸缩臂上，所述第四液压缸的另一端通过第四活塞杆铰接在所述执行工作臂上。

6.如权利要求5所述的一种工作臂，其特征在于，所述末端执行机构还包括：

第五液压缸，其一端铰接在所述执行工作臂上；

第三连接杆，其一端铰接在所述执行工作臂上，另一端与所述第五液压缸的第五活塞杆铰接；

第四连接杆，其一端铰接在所述执行工作臂上，另一端与所述第三连接杆铰接，且所述第四连接杆与所述转动油缸铰接。

7.如权利要求4-6任一项所述的一种工作臂，其特征在于，所述执行部件为冲击锤、挖斗、吊环中的任意一种。

8.一种工程机械车，其特征在于，所述工程机械车上安装有权利要求1-7任一项所述的一种工作臂。

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