CN116556448B - 一种大型多功能挖机 - Google Patents

Abstract

本发明属于挖机领域，尤其涉及一种大型多功能挖机，它包括挖机、斗杆、液压缸A、手腕机构，其中手腕机构铰接于挖机的斗杆末端，手腕机构在液压缸A驱动下带动安装于其上的挖斗绕其与斗杆的铰接处摆动挖掘。本发明中的手腕机构与挖斗是一体铰接关系，集成度高，体积小，成本低。本发明通过手腕机构可带动挖掘作业中的挖斗绕铰接点进行高频小幅度振动，使得挖机在挖掘过程中具有对遇到土壤中的石块进行高频振动破碎的作用，从而提高挖掘的效率。

Description

一种大型多功能挖机

技术领域

本发明属于挖机领域，尤其涉及一种大型多功能挖机。

背景技术

挖机时工程中常用设备，能够大大提高工程进度。

随着挖机技术的发展，挖机兼具挖掘、破碎、装车等多种功能，安装在挖机斗杆上具有摆动和旋转功能的液压手腕结构进一步提高了挖机施工的灵活性和施工效率。

目前的液压手腕与挖斗、破碎锤等结构是单独串联关系，集成度差、体积大、成本高。

本发明针对常用的液压手腕结构进行改进，将液压手腕结构作为高频破碎的驱动源，使得安装于液压手腕的挖斗通过兼具挖掘和破碎两种功能来提高其集成度，降低成本。

发明内容

为解决现有技术中的所述缺陷，本发明公开一种大型多功能挖机，它是采用以下技术方案来实现的。

一种大型多功能挖机，它包括挖机、斗杆、液压缸A、手腕机构，其中手腕机构铰接于挖机的斗杆末端，手腕机构在液压缸A驱动下带动安装于其上的挖斗绕其与斗杆的铰接处摆动挖掘。

所述手腕机构包括板座A、板座B、液压缸B、柱台、涡轮、环套A、转轴、电机、偏心轮、环套B、蜗柱，其中铰接于挖机斗杆末端的板座A在液压缸A驱动下绕其与斗杆的铰接处摆动；铰接于板座A下端两个固定杆上的板座B在两个液压缸B驱动下绕其与板座A的铰接处摆动，且板座B与板座A之间的铰接轴垂直于板座A与斗杆的铰接轴；板座B下端的柱台上嵌套旋转有环套A，环套A下端铰接安装有挖斗；环套A上安装有被电机驱动旋转且与环套A轴线垂直的转轴，转轴中部嵌套旋转有与柱台上涡轮啮合的蜗柱和两个分布于蜗柱两侧的偏心轮；每个偏心轮上均嵌套旋转有与挖斗铰接的环套B并驱动挖斗绕挖斗与环套A的铰接处高频小幅摆动；转轴和环套A上具有在使蜗柱与转轴同步旋转时使两个偏心轮静止或在使两个偏心轮与转轴同步旋转时时蜗柱静止的结构。

所述挖斗前端中部的滑槽内滑动有滑杆，滑杆末端安装有与挖斗末端挖齿类似的破碎齿；滑杆和挖斗上具有在两个偏心轮与转轴同步旋转的状态下使得破碎齿突出挖齿并固定的结构。

作为本技术的进一步改进，所述两个液压缸B分别铰接于板座A两侧的两个摆槽内，液压缸A末端与板座B铰接。

作为本技术的进一步改进，所述转轴上嵌套有被液压缸C轴向驱动的限位环A和限位环B并轴向滑动有被同一液压缸C轴向驱动的同步环A和同步环B；同步环A和限位环B分别位于蜗柱两端，限位环B和同步环B分别位于蜗柱相应端偏心轮的两端，限位环A和同步环A分别位于蜗柱相应端偏心轮的两端；限位环A的一端及限位环B的一端均周向密布有与相应偏心轮相应端上周向均匀密布的齿牙配合的齿槽；同步环A的两端上周向密布有与蜗柱相应端及相应偏心轮相应端上周向密布的齿牙配合的齿槽，同步环B的一端具有相应偏心轮相应端上周向密布的齿牙配合的齿槽。

作为本技术的进一步改进，所述环套A上安装有在液压缸C驱动下轴向滑动且与转轴平行的圆形滑柱；滑柱上嵌套有通过连接杆A与限位环A连接的导环A、通过连接杆A与嵌套旋转于同步环A的环套C连接的导环B、通过连接杆A与限位环B连接的导环C和通过连接杆A与嵌套旋转于同步环B的环套D连接的导环D；导环A通过弹簧A与滑柱上的环凸A连接，导环B通过弹簧B与滑柱上的环凸B连接，导环C通过弹簧C与环凸B连接，导环D通过弹簧D与滑柱上的环凸C连接。

作为本技术的进一步改进，所述转轴上安装有两个与限位环A和同步环B一一对应配合的限幅环A；滑柱两端安装有限制其滑动幅度的限幅环B。

作为本技术的进一步改进，所述挖斗内沿与滑杆运动垂直的方向滑动有与滑杆一侧限位槽配合的限位杆并安装有对限位杆复位的弹簧E，限位杆与嵌套滑动于滑杆的导环E传动连接。

作为本技术的进一步改进，所述限位杆上安装有对其运动进行导向的导杆，导杆上安装有拨杆；拨杆与导环E传动连接。

作为本技术的进一步改进，所述拨杆上铰接有铰接杆A，铰接杆A末端铰接有铰接杆B，铰接杆B末端与导环E铰接。

作为本技术的进一步改进，所述滑杆上安装有导向块，导向块滑动于挖斗内的导向槽内。

作为本技术的进一步改进，所述弹簧E为拉伸弹簧。

相对于传统的挖机，本发明中的手腕机构与挖斗是一体铰接关系，集成度高，体积小，成本低。本发明通过手腕机构可带动挖掘作业中的挖斗绕铰接点进行高频小幅度振动，使得挖机在挖掘过程中具有对遇到土壤中的石块进行高频振动破碎的作用，从而提高挖掘的效率。当需要对大石块进行破碎时，将挖斗中部的破碎齿滑出成为类破碎锤的结构并在手腕机构的带动下进行高频振动破碎。本发明集挖机和破碎为一体，具有集成度高、挖掘效率高、成本低的特点。

本发明中的手腕机构还可以通过其上的两个液压缸B的驱动使得挖斗在不需要移动挖机的情况下向任意方向进行挖掘，从而提高挖机挖掘的效率。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是本发明整体示意图。

图2是手腕机构与斗杆和挖斗配合两个视角的示意图。

图3是手腕机构与挖斗配合两个视角的剖面示意图。

图4是手腕机构剖面示意图。

图5是偏心轮与挖斗传动连接剖面示意图。

图6是手腕机构与挖斗上破碎齿传动连接示意图。

图7是挖斗中结构剖面示意图。

图8是限位环A及偏心轮剖面示意图。

图9是同步环A示意图。

图10是蜗柱、限位环B及同步环B剖面示意图。

图11是挖斗示意图。

图中标号名称：1、挖机；2、斗杆；3、液压缸A；4、手腕机构；5、板座A；6、摆槽；7、固定杆；8、板座B；9、液压缸B；10、柱台；11、涡轮；12、环套A；13、转轴；14、电机；15、限幅环A；16、限位环A；17、齿槽；18、连接杆A；19、导环A；20、偏心轮；21、齿牙；22、环套B；24、同步环A；26、环套C；27、导环B；28、蜗柱；29、限位环B；30、导环C；31、同步环B；32、环套D；33、导环D；34、滑柱；35、限幅环B；36、环凸A；37、环凸B；38、环凸C；39、弹簧A；40、弹簧B；41、弹簧C；42、弹簧D；43、液压缸C；44、导环E；45、挖斗；46、挖齿；47、滑槽；48、导向槽；49、滑杆；50、限位槽；51、破碎齿；52、导向块；53、限位杆；54、弹簧E；55、导杆；56、拨杆；57、连接杆B；58、铰接杆A；59、铰接杆B。

实施方式

附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。

如图1所示，它包括挖机1、斗杆2、液压缸A3、手腕机构4，其中如图1、2所示，手腕机构4铰接于挖机1的斗杆2末端，手腕机构4在液压缸A3驱动下带动安装于其上的挖斗45绕其与斗杆2的铰接处摆动挖掘。

如图3、4所示，所述手腕机构4包括板座A5、板座B8、液压缸B9、柱台10、涡轮11、环套A12、转轴13、电机14、偏心轮20、环套B22、蜗柱28，其中如图2、3所示，铰接于挖机1斗杆2末端的板座A5在液压缸A3驱动下绕其与斗杆2的铰接处摆动；铰接于板座A5下端两个固定杆7上的板座B8在两个液压缸B9驱动下绕其与板座A5的铰接处摆动，且板座B8与板座A5之间的铰接轴垂直于板座A5与斗杆2的铰接轴；板座B8下端的柱台10上嵌套旋转有环套A12，环套A12下端铰接安装有挖斗45；环套A12上安装有被电机14驱动旋转且与环套A12轴线垂直的转轴13，转轴13中部嵌套旋转有与柱台10上涡轮11啮合的蜗柱28和两个分布于蜗柱28两侧的偏心轮20；如图4、5所示，每个偏心轮20上均嵌套旋转有与挖斗45铰接的环套B22并驱动挖斗45绕挖斗45与环套A12的铰接处高频小幅摆动；转轴13和环套A12上具有在使蜗柱28与转轴13同步旋转时使两个偏心轮20静止或在使两个偏心轮20与转轴13同步旋转时时蜗柱28静止的结构。

如图7、11所示，所述挖斗45前端中部的滑槽47内滑动有滑杆49，滑杆49末端安装有与挖斗45末端挖齿46类似的破碎齿51；滑杆49和挖斗45上具有在两个偏心轮20与转轴13同步旋转的状态下使得破碎齿51突出挖齿46并固定的结构。

如图3所示，所述两个液压缸B9分别铰接于板座A5两侧的两个摆槽6内，液压缸A3末端与板座B8铰接。

如图4所示，所述转轴13上嵌套有被液压缸C43轴向驱动的限位环A16和限位环B29并轴向滑动有被同一液压缸C43轴向驱动的同步环A24和同步环B31；同步环A24和限位环B29分别位于蜗柱28两端，限位环B29和同步环B31分别位于蜗柱28相应端偏心轮20的两端，限位环A16和同步环A24分别位于蜗柱28相应端偏心轮20的两端；如图4、8、10所示，限位环A16的一端及限位环B29的一端均周向密布有与相应偏心轮20相应端上周向均匀密布的齿牙21配合的齿槽17；如图4、8、9、10所示，同步环A24的两端上周向密布有与蜗柱28相应端及相应偏心轮20相应端上周向密布的齿牙21配合的齿槽17，同步环B31的一端具有相应偏心轮20相应端上周向密布的齿牙21配合的齿槽17。

如图4所示，所述环套A12上安装有在液压缸C43驱动下轴向滑动且与转轴13平行的圆形滑柱34；滑柱34上嵌套有通过连接杆A18与限位环A16连接的导环A19、通过连接杆A18与嵌套旋转于同步环A24的环套C26连接的导环B27、通过连接杆A18与限位环B29连接的导环C30和通过连接杆A18与嵌套旋转于同步环B31的环套D32连接的导环D33；导环A19通过弹簧A39与滑柱34上的环凸A36连接，导环B27通过弹簧B40与滑柱34上的环凸B37连接，导环C30通过弹簧C41与环凸B37连接，导环D33通过弹簧D42与滑柱34上的环凸C38连接。

如图4所示，所述转轴13上安装有两个与限位环A16和同步环B31一一对应配合的限幅环A15；滑柱34两端安装有限制其滑动幅度的限幅环B35。

如图3、4、7所示，所述挖斗45内沿与滑杆49运动垂直的方向滑动有与滑杆49一侧限位槽50配合的限位杆53并安装有对限位杆53复位的弹簧E54，限位杆53与嵌套滑动于滑杆49的导环E44传动连接。

如图3、6、7所示，所述限位杆53上安装有对其运动进行导向的导杆55，导杆55上安装有拨杆56；拨杆56与导环E44传动连接。

如图3、5、6所示，所述拨杆56上铰接有铰接杆A58，铰接杆A58末端铰接有铰接杆B59，铰接杆B59末端与导环E44铰接。

如图7所示，所述滑杆49上安装有导向块52，导向块52滑动于挖斗45内的导向槽48内。

如图7所示，所述弹簧E54为拉伸弹簧。

本发明的工作流程：在初始状态，手腕机构4中的弹簧A39、弹簧B40、弹簧C41和弹簧D42均处于自然状态，限位环A16与相应偏心轮20之间具有轴向间距，同步环A24与相应偏心轮20及蜗柱28相应端之间均具有轴向间距，限位环B29与相应偏心轮20及蜗柱28相应端之间均具有轴向间距，同步环B31与相应偏心轮20之间具有轴向间距。挖斗45上的滑杆49完全收缩于滑槽47内，破碎齿51与挖齿46平齐，限位杆53插入滑杆49上的限位槽50内并对滑杆49的位置进行锁定，弹簧E54处于拉伸状态。

当需要使用本发明进行正常挖掘时，先启动液压缸C43驱动滑柱34轴向滑动一定幅度，滑柱34通过弹簧A39、弹簧B40、弹簧C41和弹簧D42带动限位环A16、同步环A24、限位环B29和同步环B31轴向运动一定幅度。限位环A16上的齿槽17与相应偏心轮20相应端上的齿牙21咬合并对偏心轮20绕转轴13的旋转形成限制，从而使得挖斗45不会绕其与环套A12的铰接处摆动，弹簧A39被压缩储能。同步环A24一端的齿槽17与蜗柱28相应端的齿牙21咬合，使得蜗柱28与转轴13之间建立传动连接，弹簧B40被拉伸储能。限位环B29上的齿槽17与相应偏心轮20相应端的齿牙21咬合并对偏心轮20绕转轴13的旋转形成限制，从而使得挖斗45不会绕其与环套A12的铰接处摆动，弹簧C41被压缩储能。同步环B31与相应侧限幅环A15相抵，弹簧D42被拉伸储能。

启动电机14，电机14带动转轴13旋转，转轴13通过同步环A24带动蜗柱28同步旋转，蜗柱28通过其与涡轮11的相互作用带动环套A12及安装于环套A12上的全部结构相对于柱台10旋转一定幅度，使得挖斗45与环套A12铰接处的铰接轴与板座A5与斗杆2铰接处的铰接轴平行。

然后，启动液压缸C43，液压杆C通过滑柱34、弹簧A39、弹簧B40、弹簧C41和弹簧D42带动限位环A16、同步环A24、限位环B29和同步环B31在转轴13上轴向复位后继续运动一定幅度。限位环A16上的齿槽17与相应偏心轮20相应端上的齿牙21脱离并解除对偏心轮20绕转轴13的旋转限制，限位环A16与相应侧限幅环A15相抵，从而使得挖斗45可以绕其与环套A12的铰接处摆动，弹簧A39被拉伸储能。同步环A24一端的齿槽17与蜗柱28相应端的齿牙21脱离且同步环A24另一端的齿槽17与相应侧偏心轮20相应端的齿牙21咬合，使得偏心轮20与转轴13之间建立传动连接，弹簧B40被压缩储能。限位环B29与蜗柱28的相应端相抵并解除对偏心轮20的旋转限制，弹簧C41被拉伸储能。同步环B31上的齿槽17与相应侧偏心轮20相应端的齿牙21咬合，使得偏心轮20与转轴13之间建立传动连接，弹簧D42被压缩储能。环凸A36与导环E44之间依然存在轴向间距。

然后，启动挖机1上的液压缸A3通过手腕机构4带动挖斗45进行正常挖掘。

在挖斗45进行挖掘过程中，启动电机14，电机14驱动转轴13旋转，转轴13带动同步环A24和同步环B31带动两个偏心轮20同步旋转，两个偏心轮20分别通过相应环套B22、连接杆A18带动挖斗45绕其与环套A12的铰接处进行高频小幅的往复摆动，从而使得挖斗45在挖掘过程中产生高频小幅振动，更加有利于挖斗45的挖掘，同时，挖斗45的高频小幅振动可以对在挖掘过程中遇到的小石头进行有效破碎，减小挖掘阻力，提高挖掘效率。

当挖斗45完成正常挖掘后并形成坑时，如果需要对坑的两个侧壁进行扩挖时，启动液压缸C43，液压缸C43通过一系列传动带动同步环A24使得蜗柱28与转轴13之间建立传动连接并断开两个偏心轮20与转轴13的传动连接。

然后，启动电机14，电机14通过转轴13、同步环A24带动蜗柱28旋转，蜗柱28在其与涡轮11的相互作用下带动环套A12和环套A12上安装的结构同步旋转90度，使得挖斗45与环套A12的铰接处的铰接轴与板座A5与斗杆2铰接处的铰接轴垂直。

接着，再次启动液压缸C43，液压缸C43通过一系列传动带动限位环A16、同步环A24、限位环B29和同步环B31反向轴向运动，使得转轴13与蜗柱28之间的传动连接断开且使得转轴13与两个偏心轮20之间建立传动连接。

启动两个液压缸B9，两个液压缸B9带动板座B8绕铰接处相对于板座A5往复摆动，板座B8带动挖斗45板座A5与板座B8的铰接处往复摆动并对坑的两侧进行挖掘。同时，启动电机14，电机14通过两个偏心轮20带动挖斗45绕其与环套A12的铰接处高频小幅振动而对挖掘过程中遇到的小石头进行有效破碎，提高挖掘效率。

在挖斗45挖掘过程中，如果挖斗45遇到较大的石头时，那么，启动液压缸C43，液压缸C43带动滑柱34向导环E44的方向轴向运动并最终带动导环E44轴向运动一定幅度，导环E44通过铰接杆B59、铰接杆A58、连接杆B57、拨杆56、导杆55打动限位杆53脱离滑杆49上的限位槽50并解除对滑杆49的锁定，弹簧E54被进一步拉伸。

滑杆49和破碎齿51在重力作用下向滑槽47外运动至极限，破碎齿51突出挖齿46一定幅度，滑杆49的上端越过限位杆53。然后，启动液压缸C43，液压缸C43带动滑柱34轴向复位运动一定幅度并依然保持两个偏心轮20与转轴13的传动连接。限位杆53在弹簧E54的复位作用下与滑杆49上端相抵并对滑杆49滑出滑槽47的位置进行锁定。

然后，启动电机14，电机14通过两个偏心轮20带动挖斗45绕其与环套A12的铰接处高频小幅振动，挖斗45带动破碎齿51对大石块进行有效破碎。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明中的手腕机构4与挖斗45是一体铰接关系，集成度高，体积小，成本低。本发明通过手腕机构4可带动挖掘作业中的挖斗45绕铰接点进行高频小幅度振动，使得挖机1在挖掘过程中具有对遇到土壤中的石块进行高频振动破碎的作用，从而提高挖掘的效率。当需要对大石块进行破碎时，将挖斗45中部的破碎齿51滑出成为类破碎锤的结构并在手腕机构4的带动下进行高频振动破碎。本发明集挖机1和破碎为一体，具有集成度高、挖掘效率高、成本低的特点。

本发明中的手腕机构4还可以通过其上的两个液压缸B9的驱动使得挖斗45在不需要移动挖机1的情况下向任意方向进行挖掘，从而提高挖机1挖掘的效率。

Claims (6)

1.一种大型多功能挖机，其特征在于：它包括挖机、斗杆、液压缸A、手腕机构，其中手腕机构铰接于挖机的斗杆末端，手腕机构在液压缸A驱动下带动安装于其上的挖斗绕其与斗杆的铰接处摆动挖掘；

所述手腕机构包括板座A、板座B、液压缸B、柱台、涡轮、环套A、转轴、电机、偏心轮、环套B、蜗柱，其中铰接于挖机斗杆末端的板座A在液压缸A驱动下绕其与斗杆的铰接处摆动；铰接于板座A下端两个固定杆上的板座B在两个液压缸B驱动下绕其与板座A的铰接处摆动，且板座B与板座A之间的铰接轴垂直于板座A与斗杆的铰接轴；板座B下端的柱台上嵌套旋转有环套A，环套A下端铰接安装有挖斗；环套A上安装有被电机驱动旋转且与环套A轴线垂直的转轴，转轴中部嵌套旋转有与柱台上涡轮啮合的蜗柱和两个分布于蜗柱两侧的偏心轮；每个偏心轮上均嵌套旋转有与挖斗铰接的环套B并驱动挖斗绕挖斗与环套A的铰接处高频小幅摆动；转轴和环套A上具有在使蜗柱与转轴同步旋转时使两个偏心轮静止或在使两个偏心轮与转轴同步旋转时时蜗柱静止的结构；

所述挖斗前端中部的滑槽内滑动有滑杆，滑杆末端安装有与挖斗末端挖齿类似的破碎齿；滑杆和挖斗上具有在两个偏心轮与转轴同步旋转的状态下使得破碎齿突出挖齿并固定的结构；

所述两个液压缸B分别铰接于板座A两侧的两个摆槽内，液压缸A末端与板座B铰接；

所述转轴上嵌套有被液压缸C轴向驱动的限位环A和限位环B并轴向滑动有被同一液压缸C轴向驱动的同步环A和同步环B；同步环A和限位环B分别位于蜗柱两端，限位环B和同步环B分别位于蜗柱相应端偏心轮的两端，限位环A和同步环A分别位于蜗柱相应端偏心轮的两端；限位环A的一端及限位环B的一端均周向密布有与相应偏心轮相应端上周向均匀密布的齿牙配合的齿槽；同步环A的两端上周向密布有与蜗柱相应端及相应偏心轮相应端上周向密布的齿牙配合的齿槽，同步环B的一端具有相应偏心轮相应端上周向密布的齿牙配合的齿槽；

所述环套A上安装有在液压缸C驱动下轴向滑动且与转轴平行的圆形滑柱；滑柱上嵌套有通过连接杆A与限位环A连接的导环A、通过连接杆A与嵌套旋转于同步环A的环套C连接的导环B、通过连接杆A与限位环B连接的导环C和通过连接杆A与嵌套旋转于同步环B的环套D连接的导环D；导环A通过弹簧A与滑柱上的环凸A连接，导环B通过弹簧B与滑柱上的环凸B连接，导环C通过弹簧C与环凸B连接，导环D通过弹簧D与滑柱上的环凸C连接；

所述转轴上安装有两个与限位环A和同步环B一一对应配合的限幅环A；滑柱两端安装有限制其滑动幅度的限幅环B。

2.根据权利要求1所述的一种大型多功能挖机，其特征在于：所述挖斗内沿与滑杆运动垂直的方向滑动有与滑杆一侧限位槽配合的限位杆并安装有对限位杆复位的弹簧E，限位杆与嵌套滑动于滑杆的导环E传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种大型多功能挖机，其特征在于：所述限位杆上安装有对其运动进行导向的导杆，导杆上安装有拨杆；拨杆与导环E传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种大型多功能挖机，其特征在于：所述拨杆上铰接有铰接杆A，铰接杆A末端铰接有铰接杆B，铰接杆B末端与导环E铰接。

5.根据权利要求1所述的一种大型多功能挖机，其特征在于：所述滑杆上安装有导向块，导向块滑动于挖斗内的导向槽内。

6.根据权利要求2所述的一种大型多功能挖机，其特征在于：所述弹簧E为拉伸弹簧。