CN116556449A - 正铲工作装置及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种正铲工作装置及挖掘机，正铲工作装置用于与挖掘机的平台连接，包括铲斗、斗杆、动臂、斗杆液压缸、动臂液压缸；其中，铲斗、斗杆以及动臂依次连接，且动臂与平台连接；斗杆液压缸一端与铲斗铰接并形成第一铰点，且另一端与动臂铰接并形成第二铰点；动臂液压缸一端与动臂铰接并形成第三铰点，且另一端与平台铰接并形成第四铰点；第一铰点、第二铰点、第三铰点以及第四铰点位于同一竖直面区域中，且动臂的动臂侧壁结构重合于竖直面区域中。如此设置，解决了现有技术中挖掘机的正铲工作装置的结构设计冗余、部件的工作寿命短的问题。

Description

正铲工作装置及挖掘机

技术领域

本申请涉及工程机械技术领域，具体涉及一种正铲工作装置及挖掘机。

背景技术

挖掘机的工作装置的设计是为了将物料装载到铲斗中，以便对物料进行高效的转移作业，这种工作装置必须能够应对物料的载荷以及用于驱动液压系统的挖掘力。目前，应用在挖掘机上的工作装置主要分为正铲与反铲两种形式，其中，正铲的方式由于挖掘力大，在实际作业中应用较多。

如图1所示，现有技术中的正铲工作装置中，液压缸的铰接点通常位于动臂侧板外部，为了强化结构强度，通常会增设辅助摇杆，甚至还需要在动臂的基础结构上增设很多加强筋板，以延长工作装置的工作寿命，不仅结构设计冗余，制造成本高，同时铰接处销轴也仍存在弯曲力矩，会降低各个部件之间的寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种正铲工作装置及挖掘机，以解决现有技术中挖掘机的正铲工作装置的结构设计冗余、部件的工作寿命短的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种正铲工作装置，包括铲斗、斗杆、动臂、斗杆液压缸、动臂液压缸；其中，

所述铲斗、所述斗杆以及所述动臂依次连接，且所述动臂与平台连接；

所述斗杆液压缸一端与所述铲斗铰接并形成第一铰点，且所述斗杆液压缸另一端与所述动臂铰接并形成第二铰点；

所述动臂液压缸一端与所述动臂铰接并形成第三铰点，且所述动臂液压缸另一端与所述平台铰接并形成第四铰点；

其中，所述第一铰点、所述第二铰点、所述第三铰点以及所述第四铰点位于同一竖直面区域中，且所述动臂的动臂侧壁结构重合于所述竖直面区域中。

可选的，所述铲斗、所述斗杆、所述动臂以及所述平台依次铰接并依次形成第五铰点、第六铰点以及第七铰点，所述第五铰点、所述第六铰点以及所述第七铰点均位于所述竖直面区域中，且所述斗杆的斗杆侧壁结构重合于所述竖直面区域中。

可选的，所述动臂侧壁结构的正下方设置有支承件，所述斗杆、所述斗杆液压缸以及所述动臂液压缸均与所述支承件铰接，且所述斗杆液压缸位于所述斗杆下方，所述动臂液压缸位于所述动臂下方。

可选的，所述支承件为一体铸造成型或一体锻造成型。

可选的，所述支承件的壁面上设有减重凹陷。

可选的，所述动臂包括所述动臂侧壁结构以及固接在相对两侧所述动臂侧壁结构之间的动臂底面结构，所述支承件与所述动臂侧壁结构以及所述动臂底面结构均固接。

可选的，所述支承件包括：

主体部，与所述斗杆、所述斗杆液压缸以及所述动臂液压缸铰接；

侧连接部，与所述动臂侧壁结构面接触且固接；

顶连接部，与所述动臂底面结构面接触且固接，且位于所述侧连接部的内侧；

外缘部，相对于所述侧连接部向外侧凸出，且与所述顶连接部共同覆盖在所述主体部上方。

可选的，所述支承件的铰接孔包括：

第一铰接孔，包括沿轴向相对的且分别位于所述斗杆的连接耳两侧的两个孔；

第二铰接孔，包括位于所述斗杆液压缸的铰接座中的单个孔；

第三铰接孔，包括位于所述动臂液压缸的铰接座中的单个孔。

可选的，所述动臂与所述平台铰接的一端为平齐结构或者沿长度方向凹陷的双叉结构。

一种挖掘机，包括上述任一项中的正铲工作装置。

本申请提供的正铲工作装置，用于与挖掘机的平台连接，包括铲斗、斗杆、动臂、斗杆液压缸、动臂液压缸；其中，铲斗、斗杆以及动臂依次连接，且动臂能够与平台连接；斗杆液压缸一端与铲斗铰接并形成第一铰点，且另一端与动臂铰接并形成第二铰点；动臂液压缸一端与动臂铰接并形成第三铰点，且另一端能够与平台铰接并形成第四铰点；第一铰点、第二铰点、第三铰点以及第四铰点位于同一竖直面区域中，且动臂的动臂侧壁结构重合于竖直面区域中。如此设置，当正铲工作装置作业中，斗杆液压缸与动臂液压缸伸缩以传递动力时，由于四个铰点均处于一个竖直面区域，且动臂侧壁结构也落在该竖直面区域中，故使得第二铰点、第三铰点、第四铰点均能在竖直方向正对着动臂侧壁结构，且同时正对着动臂侧壁结构产生作用力，这样便能够使得传递到动臂侧壁结构的力是沿侧壁结构的延伸平面传递的，受力分布更均匀，防止因铰点错位而对斗杆、动臂产生剪切力，避免铰点销轴处产生弯曲力矩，优化整体力学结构，延长各部件的工作寿命，而且动臂侧壁结构整体强度较强，由它最直接地承受铰点力，从而在保证正铲工作装置整体具有优良的结构强度的基础上，避免再附加设计过多加强结构，解决了现有技术中挖掘机的正铲工作装置的结构设计冗余、部件的工作寿命短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的正铲工作装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的正铲工作装置的轴测图；

图3为本申请实施例提供的正铲工作装置的仰视图；

图4为本申请实施例提供的动臂与支承件连接的示意图；

图5为本申请实施例提供的支承件的结构示意图。

在图2-图5中：

1、铲斗；2、斗杆；3、动臂；4、斗杆液压缸；5、动臂液压缸；6、辅助液压缸；7、支承件；8、第一铰点；9、第二铰点；10、第三铰点；11、第四铰点；12、第五铰点；13、第六铰点；14、第七铰点；

201、斗杆侧壁结构；

301、动臂侧壁结构；302、动臂底面结构；303、双叉结构；

701、主体部；702、侧连接部；703、顶连接部；704、外缘部；705、第一铰接孔；706、第二铰接孔；707、第三铰接孔；708、减重凹陷。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图2-图3所示，本申请实施例提供了一种正铲工作装置，用于与挖掘机的平台连接，包括铲斗1、斗杆2、动臂3、斗杆液压缸4、动臂液压缸5；其中，铲斗1、斗杆2以及动臂3依次连接，且动臂3能够与平台连接；斗杆液压缸4一端与铲斗1铰接并形成第一铰点8，且另一端与动臂3铰接并形成第二铰点9；动臂液压缸5一端与动臂3铰接并形成第三铰点10，且另一端能够与平台铰接并形成第四铰点11；第一铰点8、第二铰点9、第三铰点10以及第四铰点11位于同一竖直面区域中，即斗杆液压缸4、动臂液压缸5的中心线位于同一竖直面区域中，且动臂3的动臂侧壁结构301重合于竖直面区域中。上述关于动臂侧壁结构301与竖直面区域的关系阐述是针对于一侧的动臂侧壁结构301的，由于动臂3是具有相对的两侧动臂侧壁结构301，另一侧同理，即两个竖直面区域平行且之间距离近似等宽于动臂3。需要说明的是，铰点即为铰接的中心点，力的传递集中产生于此。

如此设置，当正铲工作装置作业中，斗杆液压缸4与动臂液压缸5伸缩以传递动力时，由于四个铰点均处于一个竖直面区域，且动臂侧壁结构301也落在该竖直面区域中，故使得第二铰点9、第三铰点10、第四铰点11均能在竖直方向上正对着动臂侧壁结构301，且同时正对着动臂侧壁结构301产生作用力，这样便能够使得传递到动臂侧壁结构301的力是沿侧壁结构的延伸平面传递的，受力分布更均匀，防止因铰点错位而对斗杆2、动臂3产生剪切力，避免铰点销轴处产生弯曲力矩，优化整体力学结构，延长各部件的工作寿命，而且动臂侧壁结构301整体强度较强，由它最直接地承受铰点力，从而在保证正铲工作装置整体具有优良的结构强度的基础上，避免再附加设计过多加强结构，解决了现有技术中挖掘机的正铲工作装置的结构设计冗余、部件的工作寿命短的问题，有利于降低工作装置重量及制造成本。

本申请的设计摒弃了本领域中对于工作装置结构的固有设计思路，无需在结构上做加法来做到结构强化，而是巧妙地重新进行结构布局，在基础结构上便能维持住结构强度，通过全然不同的设计思路取得了突出的技术效果，无需较大投入，实用性强。

另外要说明的是，斗杆2与动臂3之间还铰接有辅助液压缸6，此部分为现有技术中的常规设计，文中不再赘述。

在一优选的实施例中，铲斗1、斗杆2、动臂3以及平台依次铰接并依次形成第五铰点12、第六铰点13以及第七铰点14，第五铰点12、第六铰点13以及第七铰点14均位于竖直面区域中，且斗杆2的斗杆侧壁结构201重合于竖直面区域中。

如此设置，将正铲工作装置中其余部件的位置设计布局也作优化，使得第一铰点8在竖直方向上正对着斗杆侧壁结构201，即从仰视方向来看，第一铰点8、第二铰点9、第三铰点10、第四铰点11、第五铰点12、第六铰点13、第七铰点14、斗杆侧壁结构201以及动臂侧壁结构301位于同一直线上，这样便使得液压缸作用力和铰点处销轴反作用力分布在整个工作装置结构强度最高区域，受力分布更均匀，进一步优化提升了该正铲工作装置的整体力学结构，进一步提升工作寿命。

在更为优选的实施例中，如图4-图5所示，动臂侧壁结构301在靠近斗杆2位置的正下方固接有支承件7，支承件7上设有铰接孔，斗杆2、斗杆液压缸4以及动臂液压缸5均与支承件7铰接，且斗杆液压缸4位于斗杆2下方，动臂液压缸5位于动臂3下方。

如此设置，由于动臂3集中了多个铰点，而支承件7作为连接结构，其存在增强了动臂3的结构强度，也可以说作用于动臂3的铰点集成在了结构强度最强处，有利于提升结构寿命。

进一步地，支承件7为一体铸造成型或一体锻造成型。摒弃现有技术中传统的拼焊结构，通过一体化的结构优化受力能力。

在一可选的实施例中，支承件7的壁面上设有若干个减重凹陷708，减重凹陷708具体位于相邻的铰接孔之间的壁面上，且减重凹陷708与支承件7主体的连接边缘均是弧面连接。这样一来，满足支承件7所需的结构强度的基础上，做减重处理，且减重凹陷708弧面连接设计能优化应力传递与分散，避免应力集中。

在一优选的实施例中，如图4所示，动臂3包括动臂侧壁结构301以及固接在相对两侧动臂侧壁结构301之间的动臂底面结构302，支承件7在两侧中均有设计，支承件7与动臂侧壁结构301以及动臂底面结构302均固接，动臂侧壁结构301与动臂底面结构302均可以是现有常规设计中的板状结构。这样一来，支承件7与动臂3的结构组成均有连接，强化了动臂3的整体结构强度。

进一步地，如图5所示，设置支承件7包括主体部701、侧连接部702、顶连接部703、外缘部704；其中，主体部701设置铰接孔，与斗杆2、斗杆液压缸4以及动臂液压缸5铰接；侧连接部702与动臂侧壁结构301面接触且固接，具体可以是与动臂侧壁结构301焊接；顶连接部703与动臂底面结构302面接触且固接，具体可以是与动臂底面结构302焊接，顶连接部703与侧连接部702呈直角关系或近似直角关系，且顶连接部703位于侧连接部702的内侧，这里的内侧即指位于两侧动臂侧壁结构301之间的空间；外缘部704相对于侧连接部702向外侧凸出，且与顶连接部703共同覆盖在主体部701上方。这样一来，兼顾固接稳定、受力均匀，力学结构性能良好。

另外更为具体地，设置支承件7的铰接孔包括第一铰接孔705、第二铰接孔706以及第三铰接孔707；其中，第一铰接孔705包括沿轴向相对的且分别位于斗杆2的连接耳两侧的两个孔，或者说两个第一铰接孔705呈U型双孔状，供斗杆2的连接耳伸入支承件7中并铰接；第二铰接孔706包括位于斗杆液压缸4的铰接座中的单个孔，即第二铰接孔706插在斗杆液压缸4的铰接座中，或者说斗杆液压缸4的铰接座位于支承件7两侧，斗杆液压缸4的铰接座也可称为双耳环；第三铰接孔707包括位于动臂液压缸5的铰接座中的单个孔，也即第三铰接孔707插在动臂液压缸5的铰接座中，或者说动臂液压缸5的铰接座位于支承件7两侧，动臂液压缸5的铰接座也可称为双耳环。上述均是对其中一侧的支承件7进行阐述的，另一侧同理。这样一来，单孔与U型双孔合理配置，单孔的形式有利于支承件7自身结构强度的强化，而双孔有利于与斗杆2稳定连接，整体上优化力学模型。

在一可选的实施例中，动臂3与平台铰接的一端为平齐结构或者沿长度方向凹陷的双叉结构303。平齐结构即为动臂3的末端为传统的无异形结构式，基本呈现矩形端，与平台连接时伸入平台的铰接结构中；而双叉结构303则是呈U型，与平台连接时，中间的空间有利于避让平台上的其他结构。

另外，斗杆2的具体组成是现有常规设计，包括斗杆底面结构以及位于相对两侧的斗杆侧壁结构201，亦均是板状结构。

基于上述的正铲工作装置，本申请实施例还提供了一种挖掘机，该挖掘机包括平台、设置在平台上的主机、与平台连接的正铲工作装置，该正铲工作装置为上述的正铲工作装置。由于该挖掘机具有上述的正铲工作装置，所以挖掘机由正铲工作装置带来的有益效果请参见上述内容，在此不再赘述。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。应当理解，本申请实施例描述中所用到的限定词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于更清楚的阐述技术方案，并不能用于限制本申请的保护范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种正铲工作装置，其特征在于，包括铲斗(1)、斗杆(2)、动臂(3)、斗杆液压缸(4)、动臂液压缸(5)；其中，

所述铲斗(1)、所述斗杆(2)以及所述动臂(3)依次连接，且所述动臂(3)与平台连接；

所述斗杆液压缸(4)一端与所述铲斗(1)铰接并形成第一铰点(8)，且所述斗杆液压缸(4)另一端与所述动臂(3)铰接并形成第二铰点(9)；

所述动臂液压缸(5)一端与所述动臂(3)铰接并形成第三铰点(10)，且所述动臂液压缸(5)另一端与所述平台铰接并形成第四铰点(11)；

其中，所述第一铰点(8)、所述第二铰点(9)、所述第三铰点(10)以及所述第四铰点(11)位于同一竖直面区域中，且所述动臂(3)的动臂侧壁结构(301)重合于所述竖直面区域中。

2.根据权利要求1所述的正铲工作装置，其特征在于，所述铲斗(1)、所述斗杆(2)、所述动臂(3)以及所述平台依次铰接并依次形成第五铰点(12)、第六铰点(13)以及第七铰点(14)，所述第五铰点(12)、所述第六铰点(13)以及所述第七铰点(14)均位于所述竖直面区域中，且所述斗杆(2)的斗杆侧壁结构(201)重合于所述竖直面区域中。

3.根据权利要求1所述的正铲工作装置，其特征在于，所述动臂侧壁结构(301)的正下方设置有支承件(7)，所述斗杆(2)、所述斗杆液压缸(4)以及所述动臂液压缸(5)均与所述支承件(7)铰接，且所述斗杆液压缸(4)位于所述斗杆(2)下方，所述动臂液压缸(5)位于所述动臂(3)下方。

4.根据权利要求3所述的正铲工作装置，其特征在于，所述支承件(7)为一体铸造成型或一体锻造成型。

5.根据权利要求3所述的正铲工作装置，其特征在于，所述支承件(7)的壁面上设有减重凹陷(708)。

6.根据权利要求3所述的正铲工作装置，其特征在于，所述动臂(3)包括所述动臂侧壁结构(301)以及固接在相对两侧所述动臂侧壁结构(301)之间的动臂底面结构(302)，所述支承件(7)与所述动臂侧壁结构(301)以及所述动臂底面结构(302)均固接。

7.根据权利要求6所述的正铲工作装置，其特征在于，所述支承件(7)包括：

主体部(701)，与所述斗杆(2)、所述斗杆液压缸(4)以及所述动臂液压缸(5)铰接；

侧连接部(702)，与所述动臂侧壁结构(301)面接触且固接；

顶连接部(703)，与所述动臂底面结构(302)面接触且固接，且位于所述侧连接部(702)的内侧；

外缘部(704)，相对于所述侧连接部(702)向外侧凸出，且与所述顶连接部(703)共同覆盖在所述主体部(701)上方。

8.根据权利要求3所述的正铲工作装置，其特征在于，所述支承件(7)的铰接孔包括：

第一铰接孔(705)，包括沿轴向相对的且分别位于所述斗杆(2)的连接耳两侧的两个孔；

第二铰接孔(706)，包括位于所述斗杆液压缸(4)的铰接座中的单个孔；

第三铰接孔(707)，包括位于所述动臂液压缸(5)的铰接座中的单个孔。

9.根据权利要求1所述的正铲工作装置，其特征在于，所述动臂(3)与所述平台铰接的一端为平齐结构或者沿长度方向凹陷的双叉结构(303)。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的正铲工作装置。