CN204041657U - 一种伸缩臂及工程机械设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种伸缩臂及工程机械设备，伸缩臂包括依次套接的多节子臂，其中多节子臂中的至少一节子臂头部下侧的内壁安装有下滑块，上侧的内壁安装有滚轮组件，与至少一节子臂套接的下一节子臂尾部上侧的外壁安装有上滑块，下侧的外壁安装有下滚轮，下滑块、下滚轮、上滑块以及滚轮组件形成下一节子臂的支撑和导向机构，滚轮组件在伸缩过程中可自动调整与下一节子臂的接触点。随着油缸伸缩行程的增大，伸缩臂搭接长度减小，接触点至固定铰点的垂直距离增大，滚轮组件能够保证滚轮与臂筒动态接触约束，补偿间隙，减小摩擦力，可有效避免滚轮与筒体之间的磨损，提高伸缩臂的工作稳定性。

Description

一种伸缩臂及工程机械设备

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种伸缩臂及工程机械设备。

背景技术

伸缩臂是工程机械领域中常见的一种结构，在工程实践中得到了广泛的运用，其优点在于：在小幅度运动时具有较大的承载能力，在允许的荷载情况下又具有较长的作业距离和较高的作业高度。目前伸缩臂结构多用于工程车辆(如挖掘机)或其他运输工具(如登高消防车)上。

伸缩臂一般包括一节固定子臂和一节以上移动子臂，伸缩子臂由伸缩油缸驱动。各节子臂的臂筒间通过安装滑块或滚轮支撑定位，臂筒间装配间隙应控制在一定的范围内，间隙过大影响整机精度，间隙过小则机构易磨损、损坏。目前，现有技术中公开的用于伸缩臂各节子臂之间的支撑形式主要为：(1)纯滑块装置，如图1和图2所示；(2)滑块—固定滚轮装置，如图3所示。

图1中，基本子臂a1与伸缩子臂a2之间通过一组滑块装置a3和a4支撑，并完成相对运动。其中，基本子臂a1头部安装滑块a3保持固定，相对运动过程中主要承受压应力，伸缩子臂a2尾部安装滑块a4跟随臂筒一起运动，运动过程中承受压应力或拉应力，图2示出了滑块a3和a4在垂直于伸缩方向上的截面形式。

图3中，基本子臂b1头部下侧安装下滑块b4、上侧安装上滚轮b5，保持固定，伸缩子臂b2尾部上侧安装滑块上滑块b3、下侧安装下滚轮b6，跟随臂筒一起运动，上滑块b3、下滑块b4、上滚轮b5以及下滚轮b6形成子臂b2的支撑和导向机构。

但现有伸缩臂装置存在不足，体现在以下几个方面：

第一、纯滑块装置摩擦阻力较大，且定位和导向性能较差，随着油缸伸缩行程的增大，搭接长度逐渐减小，伸缩子臂挠度逐渐增大，伸缩平顺性下降、变形量增大，影响作业平台的作业安全性。

第二、滑块—固定滚轮装置可减小臂筒间摩擦阻力，但由于滚轮固定装配在伸缩子臂筒体上，难以控制装配间隙，可调节性较差，间隙过大导致伸缩晃动增大，稳定性差，间隙过小导致出现滚轮“啃臂”等现象，影响滚轮及臂筒的使用寿命。

对于特定用途的运输工具，如登高车消防车，对伸缩臂的伸缩导向精度和稳定性要求较高。伸缩臂的理论滑道轨迹由上滚轮和下滚轮装配位置决定，随着搭接长度减小，上下滚轮铰点相对位置变化，易造成累加间隙增大，变形量增大。因此现有的伸缩臂装置已经不能满足摩擦力小，可调性好且稳定性高的要求，实非最佳的设计，需进一步的改进。

实用新型内容

为克服以上技术缺陷，本实用新型的目的是提供一种伸缩臂及工程机械设备，该伸缩臂能够减小摩擦，便于装配，提高伸缩臂的可调性和稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种伸缩臂，该伸缩臂包括依次套接的多节子臂，所述多节子臂中的至少一节子臂(1)头部下侧的内壁安装有下滑块(3)，上侧的内壁安装有滚轮组件(6，6′)，与所述至少一节子臂(1)套接的下一节子臂(2)尾部上侧的外壁安装有上滑块(5)，下侧的外壁安装有下滚轮(4)，所述下滑块(3)、所述下滚轮(4)、所述上滑块(5)以及所述滚轮组件(6，6′)形成所述下一节子臂(2)的支撑和导向机构，所述滚轮组件(6，6′)在伸缩过程中可自动调整与所述下一节子臂(2)的接触点。

进一步地，所述滚轮组件(6)包括三角连接件(61)、前滚轮(62)以及后滚轮(63)，所述三角连接件(61)上端铰接在所述至少一节子臂(1)上，所述三角连接件(61)下部的前后两端分别安装所述前滚轮(62)和所述后滚轮(63)。

进一步地，所述前滚轮(62)的轮缘在轴平面上的截面呈弧形，所述前滚轮(62)能够在伸缩过程中完成对中导向。

进一步地，所述后滚轮(63)的轮缘为圆柱形结构或在轴平面上的截面呈弧形。

进一步地，所述滚轮组件(6′)包括弹簧(61′)和前滚轮(62′)，所述弹簧(61′)上端固定连接在所述至少一节子臂(1)上，下端与所述前滚轮(62′)固定连接。

进一步地，所述前滚轮(62′)的轮缘在轴平面上的截面呈弧形，所述前滚轮(62′)可在伸缩过程中完成对中导向。

进一步地，所述至少一节子臂(1)的内腔头部位置的高度大于内腔尾部位置的高度。

进一步地，所述下滑块(3)在垂直于伸缩方向上的截面呈类L形，所述下滑块(3)可在伸缩过程中支撑和导向所述下一节子臂(2)。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种工程机械设备，具有前述的伸缩臂。

进一步地，所述工程机械设备为一种登高消防车或挖掘机。

由此，本实用新型的有益效果体现如下：

伸缩臂设有在伸缩过程中可自动调整与臂筒的接触点的滚轮组件，随着油缸伸缩行程的增大，伸缩臂搭接长度减小，接触点至固定铰点的垂直距离增大，滚轮组件能够保证滚轮与臂筒动态接触约束，补偿间隙，减小摩擦力，可有效避免滚轮与筒体之间的磨损，提高伸缩臂的工作稳定性。在另一个实施例中，前滚轮在沿轴平面的截面上呈弧形，在外力或自重作用下，伸缩子臂的中心面维持在两侧弧面所确定的对称面上，保证了下一节子臂沿中心面伸缩，进一步地提高了伸缩臂的导向性和装配性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有的纯滑块装置的结构示意图；

图2为现有的纯滑块装置中滑块在垂直于伸缩方向上的截面示意图；

图3为现有的滑块—固定滚轮装置的结构示意图；

图4为本实用新型伸缩臂的第一实施例中的结构示意图；

图5为本实用新型伸缩臂的第一实施例的工作状态示意图；

图6为本实用新型伸缩臂实施例中前滚轮与下一节子臂的接触状态示意图；

图7A、7B分别为本实用新型伸缩臂实施例中前滚轮的正视角度和右视角度的结构示意图；

图8为本实用新型伸缩臂实施例中后滚轮与下一节子臂的接触状态示意图；

图9A、9B分别为本实用新型伸缩臂实施例中后滚轮的正视角度和右视角度的结构示意图；

图10为本实用新型伸缩臂实施例中前滚轮与下滑块在伸缩方向上的截面示意图；

图11为本实用新型伸缩臂的第二实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型的具体实施方式是为了便于对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所述的本实用新型的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图4示出了本实用新型伸缩臂第一实施例的结构。伸缩臂包括至少一节子臂1和下一节子臂2，在此需要说明的是：伸缩臂一般包括一节固定子臂和一节以上移动子臂，为了便于说明，图4只是示出了伸缩臂中依次套接的多节子臂中相邻的两节子臂的结构，至少一节子臂1可以是固定子臂，则此时的下一节子臂2为与固定子臂相套接的移动子臂；至少一节子臂1也可以是移动子臂，则此时的下一节子臂2为与该移动子臂相套接的下一节移动子臂。

如图4所示，至少一节子臂1头部下侧的内壁安装有下滑块3，上侧的内壁安装有滚轮组件6，下一节子臂2尾部上侧的外壁安装有上滑块5，下侧的外壁安装有下滚轮4，下滑块3、下滚轮4、上滑块5以及滚轮组件6形成下一节子臂2的支撑和导向机构，滚轮组件6在伸缩过程中可自动调整与下一节子臂2的接触点。随着伸缩臂搭接长度的改变，滚轮组件6能够自动调整滚轮安装点与臂筒接触点的垂直距离来补偿间隙，继而使摩擦力减小，稳定性提高。

图4中，滚轮组件6具体包括三角连接件61、前滚轮62以及后滚轮63，三角连接件61上端铰接在至少一节子臂1头部下侧的内壁上，三角连接件61下部的前后两端分别安装前滚轮62和后滚轮63。其中，三角连接件61可以是三角形的片状结构，也可以是三角形的支架，还可以是类人字形的支架，三角连接件61的上铰点、前滚轮62以及后滚轮63之间的连线形成三角形。

图5示出了该实施例中伸缩臂在伸缩过程中的工作状态，当下一节子臂2伸出时，臂头受到自身重力或者向下的外部载荷F而向下倾斜，滚轮组件6围绕上铰点顺时针旋转，使前滚轮62与下一节子臂2接触，此时下滚轮4和前滚轮62的连线与至少一节子臂1所成的夹角小于前述滑块—固定滚轮装置中下滚轮b6跟上滚轮b5的连线与伸缩子臂b2的夹角，因此滚轮组件6可以根据下一节子臂2因重力或外力作用而发生倾斜来自动调整触点。

对于采用固定滚轮装配方式的伸缩臂来说，若滚轮与臂筒之间的安装间隙过大，变形量也随之变大；若安装间隙过小，臂筒倾斜时臂筒和滚轮磨损都比较严重。而采用自适应的滚轮组件6的伸缩臂可根据重力或者外部载荷自动调整上铰点至接触点的垂直距离，这就在很大程度上避免了臂筒、滚轮以及连接件的磨损，提高了臂筒的使用寿命，降低了伸缩油缸选型规格，而且这种柔性约束限制了下一节子臂2在伸缩过程中的变形量，提高了伸缩臂的工作稳定性。

对于滚轮组件6中的前滚轮62和后滚轮63，前滚轮62的主要作用是对中导向，因此前滚轮62的轮缘优选为在轴平面上的截面呈弧形的结构，在此需要说明的是，轴平面是指前滚轮的轴线所在的平面，弧形可以是圆弧形，也可以是椭圆弧形。图6示出了前滚轮62与下一节子臂2的接触状态，图7A和图7B分别示出了前滚轮62的正视角度和右视角度的具体结构，在重力或外力作用下，下一节子臂2的中心面在伸缩过程中能够维持在两侧圆弧所确定的对称面上，保证下一节子臂2沿伸缩面平稳伸出。后滚轮63的主要作用是支撑，因此其轮缘的结构形式可以采用传统的圆柱形结构，也可以采用与前滚轮62相同的弧面形式结构，考虑到装配方便，优选采用圆柱形结构，图8示出了后滚轮63与下一节子臂2的接触状态，图9A和图9B分别示出了后滚轮63的轮缘为圆柱形的正视角度和右视角度的具体结构。需要说明的是，如图6和图8所示，前滚轮62和后滚轮63分别是成对的，均由连接轴连接。

为了便于安装滚轮组件6和保证伸缩臂结构紧凑，至少一节子臂1的内腔头部位置的高度最好大于内腔尾部位置的高度。两者高度之差最好根据滚轮组件6所需的安装高度来配合选择，其原因在于：如果至少一节子臂1与现有的结构相同，为了安装滚轮组件6，至少一节子臂1的整体高度将会变大，而且上滑块5的厚度也会增加。如图4和图5所示，增加至少一节子臂1的头部内腔的高度为滚轮组件6提供了安装空间，而且优化了伸缩臂的结构。

由于滚轮组件6能够适应重力或外力自动调整触点并完成对中导向，为了配合前滚轮62对下一节子臂2的对中导向，下滑块3最好在垂直于伸缩方向上的截面呈类L形。图10示出了前滚轮62与下滑块3在伸缩方向上的截面形式，前滚轮62和下滑块3共同完成对中导向，进一步提高了伸缩臂的伸缩稳定性。

图11示出了本实用新型伸缩臂第二实施例的结构。与第一实施例不同的是：滚轮组件6′具体包括弹簧61′和前滚轮62′，弹簧61′上端固定连接在至少一节子臂1上，下端与前滚轮62′固定连接，前滚轮62′与下一节子臂2接触，即弹簧61′代替了第一实施例中的三角连接件61，前滚轮62′代替了第一实施例中的前滚轮62和后滚轮63，其他结构与第一实施例中的结构相同。弹簧61′可以是圆柱螺旋压缩弹簧，也可以是圆锥压缩弹簧。由于弹簧61′也是一种柔性约束结构，该实施例中的滚轮组件6′与第一实施例中的滚轮组件6实现的功能一致，在此不再赘述。

本实用新型还保护一种具有本实用新型伸缩臂的工程机械设备，由于本实用新型伸缩臂具有磨擦小，便于装配以及较好的可调性和较高的稳定性，因此该工程机械设备相应地具有上述性能，该机械设备可以是登高消防车，也可以是挖掘机，尤其是应用于高米数登高消防车，可有效减小伸缩臂臂筒间摩擦阻力，并提高伸缩导向性能，有助于实现平稳动作。

以上结合的实施例对于本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种伸缩臂，包括依次套接的多节子臂，其特征在于，所述多节子臂中的至少一节子臂(1)头部下侧的内壁安装有下滑块(3)，上侧的内壁安装有滚轮组件(6，6′)，与所述至少一节子臂(1)套接的下一节子臂(2)尾部上侧的外壁安装有上滑块(5)，下侧的外壁安装有下滚轮(4)，所述下滑块(3)、所述下滚轮(4)、所述上滑块(5)以及所述滚轮组件(6，6′)形成所述下一节子臂(2)的支撑和导向机构，所述滚轮组件(6，6′)在伸缩过程中可自动调整与所述下一节子臂(2)的接触点。

2.根据权利要求1所述的伸缩臂，其特征在于，所述滚轮组件(6)包括三角连接件(61)、前滚轮(62)以及后滚轮(63)，所述三角连接件(61)上端铰接在所述至少一节子臂(1)上，所述三角连接件(61)下部的前后两端分别安装所述前滚轮(62)和所述后滚轮(63)。

3.根据权利要求2所述的伸缩臂，其特征在于，所述前滚轮(62)的轮缘在轴平面上的截面呈弧形，所述前滚轮(62)能够在伸缩过程中完成对中导向。

4.根据权利要求3所述的伸缩臂，其特征在于，所述后滚轮(63)的轮缘为圆柱形结构或在轴平面上的截面呈弧形。

5.根据权利要求1所述的伸缩臂，其特征在于，所述滚轮组件(6′)包括弹簧(61′)和前滚轮(62′)，所述弹簧(61′)上端固定连接在所述至少一节子臂(1)上，下端与所述前滚轮(62′)固定连接。

6.根据权利要求5所述的伸缩臂，其特征在于，所述前滚轮(62′)的轮缘在轴平面上的截面呈弧形，所述前滚轮(62′)可在伸缩过程中完成对中导向。

7.根据权利要求1所述的伸缩臂，其特征在于，所述至少一节子臂(1)的内腔头部位置的高度大于内腔尾部位置的高度。

8.根据权利要求1所述的伸缩臂，其特征在于，所述下滑块(3)在垂直于伸缩方向上的截面呈类L形，所述下滑块(3)可在伸缩过程中支撑和导向所述下一节子臂(2)。

9.一种工程机械设备，其特征在于，具有权利要求1～8任一项所述的伸缩臂。

10.根据权利要求9所述的工程机械设备，其特征在于，所述工程机械设备为一种登高消防车或挖掘机。