CN115637748A - 挖掘机用开斗机构及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机用开斗机构及挖掘机，该开斗机构包括：开斗驱动件、卷筒、开斗钢丝绳、滑轮组和开斗杠杆，其中，开斗驱动件包括：电机、行星减速器、制动器和支架；支架设置在起重臂上，其包括间隔相对设置的两个侧部；行星减速器和卷筒设置于支架的两个侧部之间，卷筒可转动地连接在支架的第一侧部上，行星减速器的输入轴可转动地设置在支架的第二侧部上，且与电机的输出轴连接，行星减速器的壳体与卷筒的内壁连接，用于带动卷筒转动；制动器与电机连接，用于对电机进行制动。行星减速器主要承受径向力，受力状态好，寿命长；且采用行星减速器进行传动，整体体积、重量减少30％以上，精简设备结构。

Description

挖掘机用开斗机构及挖掘机

技术领域

本发明涉及采矿设备技术领域，尤其涉及一种挖掘机用开斗机构及挖掘机。

背景技术

开斗机构是矿用机械正铲式挖掘机(以下简称挖掘机)的重要机构之一，其用于挖掘机在卸载物料时开斗动作，其可靠性、效率直接影响挖掘机性能。

现有技术中开斗机构包括开斗驱动件、卷筒、开斗钢丝绳、滑轮组和开斗杠杆。开斗驱动件与卷筒连接，驱动卷筒转动。开斗钢丝绳一端与卷筒间采用楔套式连接，绕过安装在起重臂和斗杆上的滑轮组与开斗杠杆相连接，带动开斗杠杆绕其铰接点转动，进而完成开斗作业。其中，开斗驱动件包括电机、联轴器和减速器，电机输出轴通过联轴器与减速器连接，减速器与卷筒连接。开斗电机在需要开斗时由操作者控制给出一个较大的输出扭矩；不需要开斗时给出一个较小的绷绳扭矩，以使开斗钢丝绳可以与斗杆的往复运动随动，保持恒定的张力，防止开斗钢丝绳过度松弛。

电机通过减速器驱动卷筒，存在以下问题：开斗瞬间卷筒施加在减速机上除了径向力，由于轴伸较长，还有很大的轴向力，由于开斗瞬间冲击较大，导致减速机轴承及壳体容易损坏。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种挖掘机用开斗机构及挖掘机。技术方案如下：

第一方面，提供了一种挖掘机用开斗机构，包括：开斗驱动件、卷筒、开斗钢丝绳、滑轮组和开斗杠杆，所述开斗驱动件和所述卷筒设置在起重臂上，所述开斗驱动件与所述卷筒连接，用于带动所述卷筒转动，所述开斗钢丝绳的一端缠绕在所述卷筒上，另一端绕过设置在起重臂和斗杆上的滑轮组与所述开斗杠杆连接，用于带动所述开斗杠杆转动，所述开斗驱动件包括：电机、行星减速器、制动器和支架；所述支架设置在所述起重臂上，其包括间隔相对设置的两个侧部；所述行星减速器和所述卷筒设置于所述支架的两个侧部之间，所述卷筒可转动地连接在所述支架的第一侧部上，所述行星减速器的输入轴可转动地设置在所述支架的第二侧部上，且与所述电机的输出轴连接，所述行星减速器的壳体与所述卷筒的内壁连接，用于带动所述卷筒转动；所述制动器与所述电机连接，用于对所述电机进行制动。

在一些可选的实现方式中，所述行星减速器包括太阳轮、行星轮和外齿圈，所述太阳轮的轮轴可转动地设置在所述第二侧部上并与所述电机的输出轴连接，行星轮轴设置在所述第二侧部上，所述行星轮可转动地套设在所述行星轮轴上并与所述太阳轮啮合，所述外齿圈的内壁与所述太阳轮啮合，外壁与所述卷筒连接。

在一些可选的实现方式中，所述行星轮的数量为1个或多个，多个所述行星轮沿所述太阳轮的周向间隔均匀分布。

在一些可选的实现方式中，所述卷筒的端部与所述第一侧部之间设置有轴承。

在一些可选的实现方式中，所述电机的输出轴与所述行星减速器的输入轴通过花键连接。

在一些可选的实现方式中，所述卷筒与所述行星减速器的壳体通过螺栓连接。

在一些可选的实现方式中，还包括：控制模块和变频器，所述控制模块与所述变频器电性连接，所述变频器与所述电机电性连接，所述控制模块通过所述变频器控制所述电机的力矩和频率。

在一些可选的实现方式中，所述电机上还设置有传感器，所述传感器与所述变频器电性连接，通过所述变频器向所述控制模块发送速度和位移信息，所述控制模块根据所述速度和位移信息调整所述电机的力矩和频率给定值。

在一些可选的实现方式中，还包括触摸屏和开斗手柄，所述开斗手柄与所述控制模块电性连接，用于向所述控制模块发送操作信号，所述触摸屏与所述控制模块电性连接，用于向所述控制模块发送操作信号或者接收所述控制模块发送的运行数据并进行显示。

第二方面，提供了一种挖掘机，包括如上任一项所述的挖掘机用开斗机构。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的挖掘机用开斗机构及挖掘机，电机通过行星减速器驱动卷筒转动，整个行星减速器内置在卷筒中，卷筒和行星减速器分别由支架的第一侧部和第二侧部进行支撑，卷筒和行星减速器作为一个整体固定在支架的两侧部上，受力类似简支梁结构，相比现有技术中电机输出轴通过联轴器和多级传动减速机连接至卷筒，行星减速器主要承受径向力，受力状态好，寿命长；且采用行星减速器进行传动，整体体积、重量减少30％以下，精简设备结构。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附

图中：

图1为现有技术提供的提升的开斗机构的结构示意图；

图2为现有技术提供的开斗机构中开斗驱动件的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的开斗机构中开斗驱动件的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的开斗机构中行星减速器的结构简图；

图5为本发明一实施例提供的开斗机构中变频控制框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

如附图1所示，挖掘机用开斗机构包括开斗驱动件101、开斗钢丝绳102、导向滑轮103、104、动滑轮105，其主要功能为：当挖掘机挖满物料时，通过开斗驱动件101给开斗钢丝绳102一个较大的开斗力，打开铲斗107的斗门，把物料卸载到矿用卡车上；当挖掘物料时，铲斗107随着斗杆108缩回，此时开斗驱动件101给开斗绳102一个较小的力，开斗绳102随着斗杆108一起运动，完成整个过程。

如附图2所示为矿用机械正铲式挖掘机原有开斗驱动件101的结构示意图，包括：电动机201、联轴器202、减速机203、卷筒204，其缺点主要有以下几个：其一，开斗时设置一个较大的力矩，通过瞬时的冲击打开斗门。瞬时冲击对开斗钢丝绳102冲击大，开斗钢丝绳102寿命短。对开斗驱动件101冲击大，电动机201及减速机203寿命短。其二，整个开斗驱动件101体积和重量较大，开斗瞬间卷筒204施加在减速机203上除了径向力，由于轴伸较长，还有很大的轴向力，结构不合理导致减速机203轴承及壳体容易损坏；其三、开斗钢丝绳102随着斗杆108一起运动时，斗杆108和开斗绳102速度不匹配，容易乱绳，卡绳。

基于上述，第一方面，本发明实施例提供了一种挖掘机用开斗机构，包括：开斗驱动件101、卷筒304、开斗钢丝绳、滑轮组和开斗杠杆，开斗驱动件101和卷筒304设置在起重臂上，开斗驱动件101与卷筒304连接，用于带动卷筒304转动，开斗钢丝绳的一端缠绕在卷筒304上，另一端绕过设置在起重臂和斗杆上的滑轮组与开斗杠杆连接，用于带动开斗杠杆转动，其中，如附图3所示，开斗驱动件101包括：电机301、行星减速器303、制动器302和支架305；支架305设置在起重臂上，其包括间隔相对设置的两个侧部；行星减速器303和卷筒304设置于支架305的两个侧部之间，卷筒304可转动地连接在支架305的第一侧部上，行星减速器303的输入轴可转动地设置在支架305的第二侧部上，且与电机301的输出轴连接，行星减速器303的壳体与卷筒304的内壁连接，用于带动卷筒304转动；制动器302与电机301连接，用于对电机301进行制动。

本发明实施例提供的挖掘机用开斗机构，电机301通过行星减速器303驱动卷筒304转动，整个行星减速器303内置在卷筒304中，卷筒304和行星减速器303分别由支架305的第一侧部和第二侧部进行支撑，卷筒304和行星减速器303作为一个整体固定在支架305的两侧部上，受力类似简支梁结构，相比现有技术中电机201输出轴通过联轴器202和多级传动减速机203连接至卷筒204，行星减速器303主要承受径向力，受力状态好，寿命长；且采用行星减速器303进行传动，整体体积、重量减少30％以下，精简设备结构。

在本实施例的一些可选的实现方式中，行星减速器303包括太阳轮、行星轮和外齿圈，太阳轮的轮轴可转动地设置在第二侧部上并与电机301的输出轴连接，行星轮轴设置在第二侧部上，行星轮可转动地套设在行星轮轴上并与太阳轮啮合，外齿圈的内壁与太阳轮啮合，外壁与卷筒304连接。该实现方式中，太阳轮的轮轴即为行星减速器303的输入轴，外齿圈即为行星减速器303的壳体。电机301带动太阳轮转动时，行星轮在太阳轮的带动下绕行星轮轴转动，带动外齿圈以行星轮的轮轴为转动中心进行转动，进而带动卷筒304转动。

其中，行星轮的数量可以为1个或多个，多个行星轮沿太阳轮的周向间隔均匀分布。例如，行星轮的数量可以为3个，3个行星轮可以间隔120°均匀分布。行星轮的数量和分布方式可以由本领域技术人员根据实际工况进行设置，只要能平稳传动即可，本实施例中对此不作具体限定。示例地，行星减速器303可以为2K-H型号的行星减速器，结构简单，传动比大。行星减速器303的结构简图可以参见附图4。

可选地，卷筒304的端部与第一侧部之间设置有轴承，使得支架305能够在对卷筒304进行支撑的同时，便于卷筒304转动。

可选地，电机301的输出轴与行星减速器303的输入轴通过花键连接，确保行星轮与电机301的输出轴的同轴度。

可选地，卷筒304与行星减速器303的壳体通过螺栓连接，结构简单，便于安装和拆卸。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如附图5所示，该开斗机构还包括：控制模块和变频器，控制模块与变频器电性连接，变频器与电机301电性连接，控制模块通过变频器控制电机301的力矩和频率。采用变频控制，可以在开斗时通过控制程序实时调整开斗力的大小，减小对开斗钢丝绳和开斗驱动件101的冲击。在斗杆运行时，可以采用较小的速度和力矩，实时匹配斗杆运动，同时保证开斗钢丝绳松紧适中，从而最大限度提高整个开斗效率。

其中，控制模块可以为PLC，也可以为单片机等其他具有控制功能的控制器，本实施例中对此不做具体限定。

进一步地，电机301上还可以设置有传感器，传感器与变频器连接，通过变频器向控制模块发送速度和位移信息，控制模块根据速度和位移信息调整电机301的力矩和频率给定值。如此设置，便于实时获取电机301的运转情况并根据运转情况调整电机301的转读和力矩，通过反馈调节提高调整精度。

进一步地，该开斗机构还可以包括触摸屏和开斗手柄，开斗手柄与控制模块连接，用于向控制模块发送操作信号，触摸屏与控制模块连接，用于向控制模块发送操作信号或者接收控制模块发送的运行数据并进行显示。如此设置，便于工作人员根据触摸屏获悉实时运转情况，且可以选择通过开斗手柄或者触摸屏发出操作信号控制开斗过程，便于操作。

第二方面，本发明实施例提供了一种挖掘机，包括如上任一项所述的挖掘机用开斗机构。因此，其也具备上述开斗机构的所有有益效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种挖掘机用开斗机构，包括：开斗驱动件、卷筒、开斗钢丝绳、滑轮组和开斗杠杆，所述开斗驱动件和所述卷筒设置在起重臂上，所述开斗驱动件与所述卷筒连接，用于带动所述卷筒转动，所述开斗钢丝绳的一端缠绕在所述卷筒上，另一端绕过设置在起重臂和斗杆上的滑轮组与所述开斗杠杆连接，用于带动所述开斗杠杆转动，其特征在于，所述开斗驱动件包括：电机、行星减速器、制动器和支架；

所述支架设置在所述起重臂上，其包括间隔相对设置的两个侧部；

所述行星减速器和所述卷筒设置于所述支架的两个侧部之间，所述卷筒可转动地连接在所述支架的第一侧部上，所述行星减速器的输入轴可转动地设置在所述支架的第二侧部上，且与所述电机的输出轴连接，所述行星减速器的壳体与所述卷筒的内壁连接，用于带动所述卷筒转动；

所述制动器与所述电机连接，用于对所述电机进行制动。

2.根据权利要求1所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，所述行星减速器包括太阳轮、行星轮和外齿圈，所述太阳轮的轮轴可转动地设置在所述第二侧部上并与所述电机的输出轴连接，行星轮轴设置在所述第二侧部上，所述行星轮可转动地套设在所述行星轮轴上并与所述太阳轮啮合，所述外齿圈的内壁与所述太阳轮啮合，外壁与所述卷筒连接。

3.根据权利要求2所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，所述行星轮的数量为1个或多个，多个所述行星轮沿所述太阳轮的周向间隔均匀分布。

4.根据权利要求1所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，所述卷筒的端部与所述第一侧部之间设置有轴承。

5.根据权利要求1所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，所述电机的输出轴与所述行星减速器的输入轴通过花键连接。

6.根据权利要求1所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，所述卷筒与所述行星减速器的壳体通过螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，还包括：控制模块和变频器，所述控制模块与所述变频器电性连接，所述变频器与所述电机电性连接，所述控制模块通过所述变频器控制所述电机的力矩和频率。

8.根据权利要求7所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，所述电机上还设置有传感器，所述传感器与所述变频器电性连接，通过所述变频器向所述控制模块发送速度和位移信息，所述控制模块根据所述速度和位移信息调整所述电机的力矩和频率给定值。

9.根据权利要求8所述的挖掘机用开斗机构，其特征在于，还包括触摸屏和开斗手柄，所述开斗手柄与所述控制模块电性连接，用于向所述控制模块发送操作信号，所述触摸屏与所述控制模块电性连接，用于向所述控制模块发送操作信号或者接收所述控制模块发送的运行数据并进行显示。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的挖掘机用开斗机构。

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