CN207109913U - 可变换行走方式的机械式挖掘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可变换行走方式的机械式挖掘机，属于工程机械领域，以解决目前的机械式挖掘机大多采用单一的履带行走方式，使其行走速度慢、容易破坏公路的问题。机械式工作装置和控制系统设于转台装置上面，履带轮胎行走切换装置和履带行走装置设于转台装置下面；其它各装置均与控制系统连，转台装置与履带轮胎行走切换装置连，履带轮胎行走切换装置与履带行走装置连；控制系统用于控制其它各装置工作；转台装置用于控制机械式工作装置360度旋转；履带行走装置用于提供履带行走方式；履带轮胎行走切换装置用于提供轮胎行走方式，在控制系统的作用下，履带轮胎行走切换装置和履带行走装置配合完成履带行走方式与轮胎行走方式间的切换。

Description

可变换行走方式的机械式挖掘机

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种可变换行走方式的机械式挖掘机。

背景技术

挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于各类施工工作，例如工业、交通、能源、农田改造、水利、民用建筑、矿山采掘以及现代化军事工程等机械化施工方面。挖掘机不仅在很大程度上减少了人们的工作量，而且使工作效率得到了很大地提高。

目前，挖掘机主要有液压式和机械式两种类型。由于液压传动具备体积小、结构简单、重量轻、能够完成较多复杂动作和容易实现过载保护等优点，液压式挖掘机被广泛采用。但是液压挖掘机是以液压油为传递动力介质，其启动性差，容易因内部元件磨损后产生泄漏，同时出现过热，工作无力等现象。因为液压系统的局限性，液压式挖掘机多为中、小型挖掘机，许多大型挖掘机还不得不采用电力驱动的机械式挖掘机。机械式挖掘机已经有近百年的历史，它是利用机械传动的。目前的机械式挖掘机大多采用单一的行走方式，即履带行走方式。采用履带行走方式有承载力大、适用于复杂地形等优点，但是履带行走也存在一些缺点，例如：行走速度慢、容易破坏公路等，这是工程机械领域一个十分棘手的问题，也是长期未能突破的难题。

发明内容

本实用新型的目的是解决目前的机械式挖掘机大多采用单一的履带行走方式，使其行走速度慢、容易破坏公路等技术问题，提供一种可变换行走方式的机械式挖掘机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种可变换行走方式的机械式挖掘机，包括机械式工作装置、转台装置、履带轮胎行走切换装置、履带行走装置和控制系统；所述机械式工作装置和控制系统设置于转台装置上面，履带轮胎行走切换装置和履带行走装置设置于转台装置下面，且履带轮胎行走切换装置位于转台装置的正下方，履带行走装置位于履带轮胎行走切换装置的左右两侧；机械式工作装置、转台装置、履带轮胎行走切换装置和履带行走装置均与控制系统连接，转台装置与履带轮胎行走切换装置连接，履带轮胎行走切换装置与履带行走装置连接；

其中，所述控制系统用于控制机械式工作装置、转台装置、履带轮胎行走切换装置和履带行走装置工作；转台装置用于控制机械式工作装置进行360度旋转；履带行走装置用于提供履带行走方式；履带轮胎行走切换装置用于提供轮胎行走方式，且在控制系统的作用下，履带轮胎行走切换装置和履带行走装置配合完成履带行走方式与轮胎行走方式之间的切换。

可选地，所述机械式工作装置包括铲斗、左斗杆、右斗杆、铲斗前拉杆、拉杆、右动臂、摇臂电机固定板、摇臂电机、摇臂、动臂电机固定板、铲斗摇臂、铲斗摇臂电机固定板、铲斗摇臂电机、动臂电机、左动臂、铲斗后拉杆和两个保持架；

所述铲斗设置于机械式工作装置的后端；铲斗前拉杆的一端与铲斗上部铰接；左斗杆和右斗杆设置于铲斗前拉杆下方，且左斗杆和右斗杆的一端分别与铲斗下部铰接；拉杆设置于右斗杆左侧，且右斗杆的另一端与拉杆的一端铰接；右动臂设置于右斗杆右侧，且右动臂的一端与右斗杆靠近另一端处设置的铰孔铰接；摇臂电机固定板设置于右动臂右侧；所述摇臂电机固定于摇臂电机固定板右侧的竖直面上；所述摇臂设置于摇臂电机固定板左侧，并位于右动臂右侧，摇臂的一端与摇臂电机的转轴连接，摇臂的另一端与拉杆的另一端铰接；两个保持架设置于拉杆左侧，且两个保持架底部的一端分别与拉杆的一端、右斗杆的另一端和左斗杆的另一端铰接；铲斗前拉杆的另一端设置于两个保持架之间，并与两个保持架顶部偏上的一端铰接；铲斗后拉杆的一端设置于两个保持架之间，并与两个保持架顶部偏下的一端铰接；铲斗摇臂设置于铲斗后拉杆左侧，铲斗后拉杆的另一端与铲斗摇臂的一端铰接；铲斗摇臂电机固定板设置于铲斗摇臂左侧；铲斗摇臂电机设置于铲斗摇臂电机固定板左侧的竖直平面上；铲斗摇臂电机的转轴与铲斗摇臂的另一端铰接；左斗杆设置于两个保持架左侧，左动臂设置于左斗杆左侧，动臂电机固定板设置于左动臂左侧；动臂电机设置于动臂电机固定板左侧的竖直面上；左斗杆靠近另一端处设置的铰孔与左动臂的一端铰接，左动臂的另一端与动臂电机的转轴铰接；所述摇臂电机固定板、动臂电机固定板和铲斗摇臂电机固定板用于与控制系统连接。

可选地，所述转台装置包括上部内压板、下部内压板、上部外压板、下部外压板和转台轴承；

所述上部内压板和下部内压板通过螺栓分别与转台轴承轴承内圈的上部分和下部分连接；所述上部外压板和下部外压板通过螺栓分别与转台轴承轴承外圈的上部分和下部分连接；所述上部内压板和下部内压板用于与控制系统连接；所述上部外压板和下部外压板用于与履带轮胎行走切换装置连接。

可选地，所述履带轮胎行走切换装置包括履带支撑板、转台电机、四个轮胎驱动电机、四个轮胎、六个窄U型架、轮胎支撑板、两个宽U型架、两个连杆、四个起落摇杆、两个切换曲柄、两个切换电机固定板和两个切换电机；

所述履带支撑板用于与转台装置和履带行走装置连接；轮胎支撑板设置于履带支撑板下方；四个轮胎驱动电机分别固定于轮胎支撑板上面的四个角上；四个轮胎分别与轮胎驱动电机通过轮轴连接；两个宽U型架分别固定在轮胎支撑板前端上部的两个角上；六个窄U型架中的两个窄U型架分别固定在轮胎支撑板后端上部的两个角上，其余四个窄U型架分别固定在履带支撑板下面的四个角上；位于轮胎支撑板上的两个窄U型架和两个宽U型架分别位于轮胎驱动电机内侧；四个起落摇杆的一端分别与固定在轮胎支撑板上的两个窄U型架和两个宽U型架铰接，四个起落摇杆的另一端分别与固定在履带支撑板下部的四个窄U型架铰接；两个切换电机固定板通过螺栓螺母固定在履带支撑板下部；两个切换电机分别固定在两个切换电机固定板相对面的竖直面上；两个切换曲柄的一端分别与两个切换电机的轴连接，两个切换曲柄的另一端分别与两个连杆的一端铰接，且两个切换曲柄分别位于两个连杆内侧，两个连杆的另一端与固定在轮胎支撑板前端上部的两个宽U型架和两个起落摇杆的一端铰接，且两个连杆分别位于起落摇杆的内侧；转台电机固定在履带支撑板的下面，且转台电机的轴穿过履带支撑板并用于与转台装置连接。

可选地，所述履带行走装置包括两个履带驱动电机、四个L型支架、两个履带侧板、两条履带、八个承重轮、四个支撑轮和两个履带驱动轮；

所述两个履带侧板分别设置于履带轮胎行走切换装置的左右两侧；两个履带驱动电机分别通过螺栓固定在两个履带侧板相对的两个面的前端；所述四个L型支架以两个为一组，分别通过螺栓螺母固定在两个履带侧板相对的两个面的上部；所述两个履带驱动轮通过螺钉分别与两个履带驱动电机的轴连接；所述八个承重轮以四个为一组，两组承重轮分别位于两个履带侧板的下部，并分别通过轮轴与履带侧板的下部连接；所述四个支撑轮以两个为一组，分别位于两个履带侧板的上部，并通过轮轴与履带侧板的上部连接；所述两条履带分别与位于一个履带侧板上的四个承重轮、两个支撑轮和一个履带驱动轮的外表面连接；每组L型支架和履带驱动电机位于履带侧板的一侧，每组履带驱动轮、承重轮、支撑轮和履带位于履带侧板的另一侧；所述四个L型支架用于与履带轮胎行走切换装置连接。

可选地，所述控制系统包括工作装置底板、无线信号收发模块、主控制器和电机驱动器；

所述工作装置底板用于与机械式工作装置连接和转台装置连接；无线信号收发模块和主控制器通过螺栓螺母固定在工作装置底板前部偏右的位置上，且无线信号收发模块位于所述主控制器上面；所述电机驱动器通过螺栓螺母固定在工作装置底板前部偏左的位置上；无线信号收发模块的信号输出端与主控制器的信号输入端连接，主控制器的信号输出端与电机驱动器的信号输入端连接，电机驱动器的信号输出端与机械式工作装置、履带轮胎行走切换装置和履带行走装置中的各电机连接；

所述无线信号收发模块用于接收操作人员通过无线信号发射器发送的信号，并将接收的信号发送至主控制器；所述主控制器用于接收无线信号收发模块传输来的信号，并对接收的信号进行分析处理后，将分析处理后的信号发送至电机驱动器；所述电机驱动器用于在接收到主控制器发送的分析处理后的信号后，驱动机械式工作装置、履带轮胎行走切换装置和履带行走装置中的相应电机转动。

可选地，所述控制系统还包括陀螺仪；所述陀螺仪通过螺栓螺母固定在工作装置底板中部偏右的位置上；陀螺仪的信号输出端与主控制器的信号输入端连接；所述陀螺仪用于检测整机的姿态，以实时获取整机的倾斜角度，并将获取到的倾斜角度发送至主控制器；当主控制器检测到陀螺仪发送来的整机的倾斜角度达到预设角度时，主控制器发送切换指令至电机驱动器，电机驱动器接收切换指令后，控制履带轮胎行走切换装置及履带行走装置工作，以将整机的行走方式切换为履带行走方式。

可选地，所述控制系统还包括两个超声波模块；所述两个超声波模块通过螺钉分别固定在工作装置底板的前端竖直面和后端竖直面上；所述超声波模块的信号输出端与主控制器的信号输入端连接；所述超声波模块用于检测距离，并将检测到的距离发送至主控制器；当主控制器检测到超声波模块发送来的距离小于预设阈值时，主控制器向电机驱动器发送停止指令，电机驱动器根据停止指令控制履带轮胎行走切换装置、履带行走装置中的各电机立即停止当前动作，以避免发生碰撞。

可选地，机械式工作装置还包括摄像头，所述摄像头设置于铲斗前拉杆上；所述摄像头的信号输出端与主控制器的信号输入端连接，且摄像头用于对整机所处工作环境进行监视，并将获取到的数据发送至主控制器，主控制器通过无线信号收发模块将其传送到操作员的显示器上，以便操作员远距离观察整机的工作。

本实用新型的有益效果是：

通过设置控制系统和能够提供轮胎行走方式的履带轮胎行走切换装置，以及通过设置在控制系统的作用下，履带轮胎行走切换装置和履带行走装置配合完成履带行走方式与轮胎行走方式之间的切换，使得本实施例提供的可变换行走方式的机械式挖掘机的行走方式既包括履带行走方式，也包括轮胎行走方式，行走方式灵活多变，能够根据地形特点选择行走方式，可以避免机械式挖掘机单一履带行走方式行走速度慢、容易破坏公路等问题出现。另外，通过设置由控制系统控制其它部件工作，使得本实施例提供的可变换行走方式的机械式挖掘机能够实现无人驾驶，从而不仅可以节省人力成本，而且能够提高工作时的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中机械式工作装置的结构示意图。

图3是图2中A部的局部放大图。

图4是图2中B部的局部放大图。

图5是图1中转台装置的结构示意图。

图6是图1中履带轮胎行走切换装置的结构示意图。

图7是图1中履带行走装置的结构示意图。

图8是图1中控制系统的结构示意图。

图9是本实用新型的框图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1所示，本实施例中的可变换行走方式的机械式挖掘机包括机械式工作装置1、转台装置2、履带轮胎行走切换装置3、履带行走装置4和控制系统5；所述机械式工作装置1和控制系统5设置于转台装置2上面，履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4设置于转台装置2下面，且履带轮胎行走切换装置3位于转台装置2的正下方，履带行走装置4位于履带轮胎行走切换装置3的左右两侧；机械式工作装置1、转台装置2、履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4均与控制系统5连接，转台装置2与履带轮胎行走切换装置3连接，履带轮胎行走切换装置3与履带行走装置4连接；其中，所述控制系统5用于控制机械式工作装置1、转台装置2、履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4工作；转台装置2用于控制机械式工作装置1进行360度旋转；履带行走装置4用于提供履带行走方式；履带轮胎行走切换装置3用于提供轮胎行走方式，且在控制系统5的作用下，履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4配合完成履带行走方式与轮胎行走方式之间的切换。

本实施例通过设置控制系统5和能够提供轮胎行走方式的履带轮胎行走切换装置3，以及通过设置在控制系统5的作用下，履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4配合完成履带行走方式与轮胎行走方式之间的切换，使得本实施例提供的可变换行走方式的机械式挖掘机的行走方式既包括履带行走方式，也包括轮胎行走方式，行走方式灵活多变，能够根据地形特点选择行走方式，可以避免机械式挖掘机单一履带行走方式行走速度慢、容易破坏公路等问题出现。另外，通过设置由控制系统5控制其它部件工作，使得本实施例提供的可变换行走方式的机械式挖掘机能够实现无人驾驶，从而不仅可以节省人力成本，而且能够提高工作时的安全性。

可选地，如图2至图4所示，所述机械式工作装置1包括铲斗101、左斗杆118、右斗杆102、铲斗前拉杆103、拉杆104、右动臂105、摇臂电机固定板106、摇臂电机107、摇臂108、动臂电机固定板109、铲斗摇臂110、铲斗摇臂电机固定板111、铲斗摇臂电机112、动臂电机113、左动臂114、铲斗后拉杆115和两个保持架116；所述铲斗101设置于机械式工作装置1的后端；铲斗前拉杆103的一端与铲斗101上部铰接；左斗杆118和右斗杆102设置于铲斗前拉杆103下方，且左斗杆118和右斗杆102的一端分别与铲斗101下部铰接；拉杆104设置于右斗杆102左侧，且右斗杆102的另一端与拉杆104的一端铰接；右动臂105设置于右斗杆102右侧，且右动臂105的一端与右斗杆102靠近另一端处设置的铰孔铰接；摇臂电机固定板106设置于右动臂105右侧；所述摇臂电机107固定于摇臂电机固定板106右侧的竖直面上；所述摇臂108设置于摇臂电机固定板106左侧，并位于右动臂105右侧，摇臂108的一端与摇臂电机107的转轴连接，摇臂108的另一端与拉杆104的另一端铰接；两个保持架116设置于拉杆104左侧，且两个保持架116底部的一端分别与拉杆104的一端、右斗杆102的另一端和左斗杆118的另一端铰接；铲斗前拉杆103的另一端设置于两个保持架116之间，并与两个保持架116顶部偏上的一端铰接；铲斗后拉杆115的一端设置于两个保持架116之间，并与两个保持架116顶部偏下的一端铰接；铲斗摇臂110设置于铲斗后拉杆115左侧，铲斗后拉杆115的另一端与铲斗摇臂110的一端铰接；铲斗摇臂电机固定板111设置于铲斗摇臂110左侧；铲斗摇臂电机112设置于铲斗摇臂电机固定板111左侧的竖直平面上；铲斗摇臂电机112的转轴与铲斗摇臂110的另一端铰接；左斗杆118设置于两个保持架116左侧，左动臂114设置于左斗杆118左侧，动臂电机固定板109设置于左动臂114左侧；动臂电机113设置于动臂电机固定板109左侧的竖直面上；左斗杆118靠近另一端处设置的铰孔与左动臂114的一端铰接，左动臂114的另一端与动臂电机113的转轴铰接；所述摇臂电机固定板106、动臂电机固定板109和铲斗摇臂电机固定板111用于与控制系统5连接。

通过设置机械式工作装置1为图2至图4所示的结构，即通过设置机械式工作装置1包括摇臂电机107、铲斗摇臂电机112、动臂电机113及其周围的部件的配合，使得本实施例提供的可变换行走方式的机械式挖掘机为三自由度可控结构，可以通过计算机控制实现工作空间内的灵活、复杂多变的挖掘轨迹的输出，从而能够适用于多种工作场景。

需要说明的是，本实施例中出现的前后左右位置关系的定义方法为：可变换行走方式的机械式挖掘机行走且未处于工作状态时，其铲斗101位于整机的后面，将这个方位定义为“后”，其所对的方位为“前”，与“前”和“后”垂直的方位为“左”和“右”。结合图1，铲斗101开口方向即为本实施例中的后方。

可选地，如图5所示，所述转台装置2包括上部内压板201、下部内压板205、上部外压板202、下部外压板204和转台轴承203；所述上部内压板201和下部内压板205通过螺栓分别与转台轴承203轴承内圈的上部分和下部分连接；所述上部外压板202和下部外压板204通过螺栓分别与转台轴承203轴承外圈的上部分和下部分连接；所述上部内压板201和下部内压板205用于与控制系统5连接；所述上部外压板202和下部外压板204用于与履带轮胎行走切换装置3连接。

通过设置转台装置2，使得可以通过转台装置2控制机械式工作装置1的灵活转动，同时可以减少机械式工作装置1施加于下述履带轮胎行走切换装置3中的转台电机302轴的力。

可选地，如图6所示，所述履带轮胎行走切换装置3包括履带支撑板301、转台电机302、四个轮胎驱动电机303、四个轮胎304、六个窄U型架305、轮胎支撑板306、两个宽U型架307、两个连杆308、四个起落摇杆309、两个切换曲柄310、两个切换电机固定板311和两个切换电机312；所述履带支撑板301用于与转台装置2和履带行走装置4连接；轮胎支撑板306设置于履带支撑板301下方；四个轮胎驱动电机303分别固定于轮胎支撑板306上面的四个角上；四个轮胎304分别与轮胎驱动电机303通过轮轴连接；两个宽U型架307分别固定在轮胎支撑板306前端上部的两个角上；六个窄U型架305中的两个窄U型架305分别固定在轮胎支撑板306后端上部的两个角上，其余四个窄U型架305分别固定在履带支撑板301下面的四个角上；位于轮胎支撑板306上的两个窄U型架305和两个宽U型架307分别位于轮胎驱动电机303内侧；四个起落摇杆309的一端分别与固定在轮胎支撑板306上的两个窄U型架305和两个宽U型架307铰接，四个起落摇杆309的另一端分别与固定在履带支撑板301下部的四个窄U型架305铰接；两个切换电机固定板311通过螺栓螺母固定在履带支撑板301下部；两个切换电机312分别固定在两个切换电机固定板311相对面的竖直面上；两个切换曲柄310的一端分别与两个切换电机312的轴连接，两个切换曲柄310的另一端分别与两个连杆308的一端铰接，且两个切换曲柄310分别位于两个连杆308内侧，两个连杆308的另一端与固定在轮胎支撑板306前端上部的两个宽U型架307和两个起落摇杆309的一端铰接，且两个连杆308分别位于起落摇杆309的内侧；转台电机302固定在履带支撑板301的下面，且转台电机302的轴穿过履带支撑板301并用于与转台装置2连接。

结合上述转台装置2的具体结构，履带轮胎行走切换装置3与转台装置2之间的具体连接关系为：履带支撑板301与上部外压板202和下部外压板204连接，且下部外压板204位于所述履带支撑板301上方。

通过设置履带轮胎行走切换装置3，不仅提供了轮胎行走方式，而且能在控制系统5的作用下，实现履带行走方式与轮胎行走方式之间的切换，解决了传统的机械式挖掘机为履带行走方式时，存在行走方式单一、行走速度慢、容易破坏公路等问题。

可选地，如图7所示，所述履带行走装置4包括两个履带驱动电机401、四个L型支架402、两个履带侧板403、两条履带404、八个承重轮405、四个支撑轮406和两个履带驱动轮407；所述两个履带侧板403分别设置于履带轮胎行走切换装置3的左右两侧；两个履带驱动电机401分别通过螺栓固定在两个履带侧板403相对的两个面的前端；所述四个L型支架402以两个为一组，分别通过螺栓螺母固定在两个履带侧板403相对的两个面的上部；所述两个履带驱动轮407通过螺钉分别与两个履带驱动电机401的轴连接；所述八个承重轮405以四个为一组，两组承重轮405分别位于两个履带侧板403的下部，并分别通过轮轴与履带侧板403的下部连接；所述四个支撑轮406以两个为一组，分别位于两个履带侧板403的上部，并通过轮轴与履带侧板403的上部连接；所述两条履带404分别与位于一个履带侧板403上的四个承重轮405、两个支撑轮406和一个履带驱动轮407的外表面连接；每组L型支架402和履带驱动电机401位于履带侧板403的一侧，每组履带驱动轮407、承重轮405、支撑轮406和履带404位于履带侧板403的另一侧；所述四个L型支架402用于与履带轮胎行走切换装置3连接。

结合上述履带轮胎行走切换装置3的具体结构，履带行走装置4与履带轮胎行走切换装置3之间的连接关系为：四个L型支架402分别与履带支撑板301连接，且L型支架402位于履带支撑板301下方。

通过设置可变换行走方式的机械式挖掘机既包括履带轮胎行走切换装置3，又包括履带行走装置4，使得本实施例中的可变换行走方式的机械式挖掘机不仅适用于复杂地形的行走，而且可以提高工作时整机的稳定性及行走速度，从而可以减小对公路的破坏。

可选地，如图8所示，所述控制系统5包括工作装置底板501、无线信号收发模块503、主控制器504和电机驱动器506；所述工作装置底板501用于与机械式工作装置1连接和转台装置2连接；无线信号收发模块503和主控制器504通过螺栓螺母固定在工作装置底板501前部偏右的位置上，且无线信号收发模块503位于所述主控制器504上面；所述电机驱动器506通过螺栓螺母固定在工作装置底板501前部偏左的位置上；无线信号收发模块503的信号输出端与主控制器504的信号输入端连接，主控制器504的信号输出端与电机驱动器506的信号输入端连接，电机驱动器506的信号输出端与机械式工作装置1、履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4中的各电机连接；所述无线信号收发模块503用于接收操作人员通过无线信号发射器发送的信号，并将接收的信号发送至主控制器504；所述主控制器504用于接收无线信号收发模块503传输来的信号，并对接收的信号进行分析处理后，将分析处理后的信号发送至电机驱动器506；所述电机驱动器506用于在接收到主控制器504发送的分析处理后的信号后，驱动机械式工作装置1、履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4中的相应电机转动。

结合上述机械式工作装置1、转台装置2、履带轮胎行走切换装置3和履带行走装置4的具体结构，控制系统5与机械式工作装置1之间的连接关系为：摇臂电机固定板106、动臂电机固定板109、铲斗摇臂电机固定板111的水平面与工作装置底板501的后部连接，且所述摇臂电机固定板106、动臂电机固定板109、铲斗摇臂电机固定板111位于所述工作装置底板501的上方。另外，电机驱动器506的输出端与动臂电机113、铲斗摇臂电机112和摇臂电机107的输入端通过控制线连接。控制系统5与转台装置2之间的连接关系为：上部内压板201和下部内压板205与工作装置底板501连接，且所述工作装置底板501位于上部内压板201上方。另外，电机驱动器506的输出端与转台电机302的输入端通过控制线连接。控制系统5与履带轮胎行走切换装置3之间的连接关系为：电机驱动器506与两个切换电机312和四个轮胎驱动电机303分别通过控制线。控制系统5与履带行走装置4之间的连接关系为：电机驱动器506与两个履带驱动电机401分别通过控制线连接。上述通过控制线相互连接的部件之间的连接方式，还可以为无线连接方式。

其中，主控制器504可以为单片机、PLC等，本实施例对此不作具体限定。

通过设置控制系统包括这些结构，使得本实施例中的可变换行走方式的机械式挖掘机可以实现无人驾驶操作，进而可以保证操作人员的人身安全。本实施例中的可变换行走方式的机械式挖掘机，可以在计算机的控制下，通过无线信号收发模块503收发指令，并通过主控制器504控制电机驱动器506，进而通过电机驱动器来控制切换电机电机312、履带驱动电机401、车轮驱动电机303、转台电机302、动臂电机113、铲斗摇臂电机112和摇臂电机107中的一个或多个工作。

需要说明的是，本实施例中所述的“铰接”是指相互铰接的两个部件上分别设置有铰孔，两个部件通过铰孔铰接。

可选地，如图8所示，所述控制系统5还包括陀螺仪502；所述陀螺仪502通过螺栓螺母固定在工作装置底板501中部偏右的位置上；陀螺仪502的信号输出端与主控制器504的信号输入端连接；所述陀螺仪502用于检测整机的姿态，以实时获取整机的倾斜角度，并将获取到的倾斜角度发送至主控制器504；当主控制器504检测到陀螺仪502发送来的整机的倾斜角度达到预设角度时，主控制器504发送切换指令至电机驱动器506，电机驱动器506接收切换指令后，控制履带轮胎行走切换装置3及履带行走装置4工作，以将整机的行走方式切换为履带行走方式。

具体地，电机驱动器506接收切换指令后，控制四个轮胎驱动电机303停止工作，控制两个切换电机312、两个履带驱动电机401开始工作，将整机的行走方式自动切换为履带行走方式。通过设置陀螺仪502，可以避免在无人驾驶模式下，可变换行走方式的机械式挖掘机整机发生侧翻事故。

关于预设角度的具体数值，可以根据预先设定，本实施例对此不作具体限定。

可选地，如图8所示，所述控制系统5还包括两个超声波模块505；所述两个超声波模块505通过螺钉分别固定在工作装置底板501的前端竖直面和后端竖直面上；所述超声波模块505的信号输出端与主控制器504的信号输入端连接；所述超声波模块用于检测距离，并将检测到的距离发送至主控制器504；当主控制器504检测到超声波模块505发送来的距离小于预设阈值时，主控制器504向电机驱动器506发送停止指令，电机驱动器506根据停止指令控制履带轮胎行走切换装置3、履带行走装置4中的各电机立即停止当前动作，以避免发生碰撞。

关于预设阈值的具体数值，可以根据预先设定，本实施例对此不作具体限定。

具体地，当可变换行走方式的机械式挖掘机当前的行走方式为履带行走时，电机驱动器506接收切换指令后，控制两个履带驱动电机401停止当前动作。当可变换行走方式的机械式挖掘机当前的行走方式为轮胎行走时，电机驱动器506接收切换指令后，控制四个轮胎驱动电机303停止当前动作。通过设置超声波模块505，可以避免可变换行走方式的机械式挖掘机在无人驾驶模式下与障碍物发生碰撞，实现了自动避障。

可选地，如图2所示，机械式工作装置1还包括摄像头117，所述摄像头设置于铲斗前拉杆103上；所述摄像头117的信号输出端与主控制器504的信号输入端连接，且摄像头117用于对整机所处工作环境进行监视，并将获取到的数据发送至主控制器504，主控制器504通过无线信号收发模块503将其传送到操作员的显示器上，以便操作员远距离观察可变换行走方式的机械式挖掘机整机的工作。

本实用新型的工作过程与原理如下：

可变换行走方式的机械式挖掘机在工作的过程中，因不同的行走地形对应的行走方式不同，所以在进行作业之前首先进行行走方式的选择。履带行走方式一般是为了适应比较崎岖不平的路面环境，以提高整机的工作效率以及工作性能，而轮胎行走方式主要用于相对较平坦且容易受损的公路等地形。

当选择轮胎行走方式时，操作人员通过手中的通信装置发送相应信号给固结于机身控制系统5中的无线信号收发模块503，无线信号收发模块503将接收的信号发送给主控制器504，主控制器504再发送相应控制信号给电机驱动器506，最后电机驱动器506驱动固定于切换电机固定板311上的切换电机312正向/反向转动，切换电机312的转轴带动切换曲柄310旋转，切换曲柄310旋转带动连杆308移动，连杆308的移动带动起落摇杆309绕固定于履带支撑板301下面的四个窄U型架305转动，进而带动轮胎支撑板306和四个轮胎304向下平移。直到切换曲柄310与连杆308处于同一直线上，此时，由起落摇杆309、连杆308、切换曲柄310以及机架组成的平面四杆机构若以起落摇杆309为驱动杆则此时机构处于死点位置。这样便可以将整个轮胎支撑板306支撑起来，固定于轮胎支撑板306上的轮胎304也随之伸出支撑整机，在轮胎304的支撑作用下进而将履带404支起悬空，履带404悬空离开地面后，操作人员控制四个轮胎驱动电机303旋转，轮胎驱动电机303旋转带动轮胎304转动，便可履带驱动轮胎304行走。

当选择履带行走方式时，同样操作人员通过手中的通信装置发送相应信号给固结与机身上的无线信号收发模块503，无线信号收发模块503将接收的信号发送给主控制器504，主控制器504再发送相应控制信号给电机驱动器506，最后电机驱动器506驱动固定于切换电机固定板311上的切换电机312反向/正向转动，切换电机312的转轴带动切换曲柄310转动，切换曲柄310旋转带动连杆308移动，连杆308的移动带动起落摇杆309绕固定于履带支撑板301下面的四个窄U型架305转动，此时由起落摇杆309、连杆308、切换曲柄310以及机架组成的平面四杆机构的死点位置被破坏。在整机重力和切换电机312的作用下轮胎支撑板306以及固定于轮胎支撑板306上的轮胎304渐渐收回，直至轮胎304与履带404处于同一水平面时，切换电机312继续转动，将轮胎支撑板306以及固定于轮胎支撑板306上的轮胎304进一步的往上收起，进而轮胎304全部收回且与地面有一定的距离，以避免与部分障碍物发生干涉，最终履带404完全支撑整机。

行走方式选择完成后，需要驱动整机行走，其中包括前进、后退、左转、右转。在选择轮胎行走方式的情况下，操作人员通过手中的通信装置发送相应信号给固结于机身上的无线信号收发模块503，无线信号收发模块503将接收的信号发送给主控制器504，主控制器504再发送相应控制信号给电机驱动器506，最后电机驱动器506驱动四个轮胎驱动电机303同时向前转动，轮胎驱动电机303的转轴带动轮胎304转动，这样便可驱动整机前进；操作人员控制驱动轮胎304的四个轮胎驱动电机303同时向后转动，轮胎驱动电机303的转轴带动轮胎304转动便驱动整机后退；操作人员控制左侧的两个轮胎驱动电机303同时向前转动，轮胎驱动电机303带动轮胎304向前转动，而右侧两个轮胎驱动电机303同时向后转动，轮胎驱动电机303带动轮胎304向后转动，最终实现整机右转；操作人员控制左侧的两个轮胎驱动电机303同时向后转动，轮胎驱动电机303带动轮胎304向后转动，而右侧两个轮胎驱动电机303同时向前转动，轮胎驱动电机303带动轮胎304向前转动，最终实现整机左转。在选择履带行走方式的情况下，操作人员控制两侧的履带驱动电机401同时向前转动，履带驱动电机401带动履带履带驱动轮407一起转动，左右两侧的履带驱动轮407同时驱动各自对应的履带404工作，从而驱动整机前进；操作人员控制两侧的履带驱动电机401同时向后转动，履带驱动电机401带动履带驱动轮407一起转动，左右两侧履带驱动轮407同时驱动各自对应的履带404工作从而驱动整机后退；操作人员控制左侧的履带驱动电机401向前转动，右侧的履带驱动电机401向后转动，履带驱动电机401带动相应的履带驱动轮407转动，最后履带驱动轮407带动对应的履带404向相应的方向工作，实现整机右转；操作人员控制左侧的履带驱动电机401带动履带驱动轮407向后转动，右侧的履带驱动电机401带动履带驱动轮407向前转动，履带驱动轮407带动各自的履带404向相应方向工作，实现整机左转。

整机以相应的行走方式运动至工作地点后，便可开始挖掘工作。在挖掘的过程中，操作人员通过手中的通信装置发送相应信号给固结于机身上的无线信号收发模块503，无线信号收发模块503将接收的信号发送给主控制器504，主控制器504再发送相应控制信号给电机驱动器506，最后电机驱动器506控制动臂电机113转动，动臂电机113的转动带动左动臂114、右动臂105转动，左动臂114、右动臂105转动带动机械式工作装置1中的各杆件上下移动。通过控制摇臂电机107转动，摇臂电机107的转动带动摇臂108转动，摇臂108的转动带动拉杆104移动，拉杆104的移动带动左斗杆118绕左动臂114、右斗杆102绕右动臂105前端转动，左斗杆118和右斗杆102的转动带动铲斗101上下移动，从而通过控制动臂电机113、摇臂电机107可以实现机械式工作装置1不同的挖掘范围、高度、深度。同理，电机驱动器506控制铲斗摇臂电机112转动，铲斗摇臂电机112的转动铲斗摇臂110转动，铲斗摇臂110的转动带动铲斗后拉杆115移动，铲斗后拉杆115的移动带动保持架116绕其底部铰接处转动，保持架116的转动带动铲斗前拉杆103移动，铲斗前拉杆103的移动带动铲斗101绕左斗杆118和右斗杆102的前端转动，从而可以完成铲斗101的铲掘动作。

在挖掘工位转换方面与传统挖掘机类似，也是利用转台装置2进行挖掘工位的转换。操作人员通过手中的通信装置发送相应信号给固结于机身上的无线信号收发模块503，无线信号收发模块503将接收的信号发送给主控制器504，主控制器504再发送相应控制信号给电机驱动器506，最后电机驱动器506控制转台电机302转动，转台电机302的转动带动转台上部内压板201和下部内压板205一起转动，上部内压板201和下部内压板205的转动带动整个机械式工作装置1做挖掘工位的变换。铲斗101中装满料并运动到相应位置后接下来便是铲斗卸料过程，该过程中操作人员通过控制铲斗摇臂电机112转动，铲斗摇臂电机112的转动带动铲斗摇臂110转动，铲斗摇臂110转动带动铲斗后拉杆115移动，铲斗后拉杆115的移动带动保持架116绕其底部铰接处转动，保持架116的转动带动铲斗前拉杆103移动，铲斗前拉杆103的移动带动铲斗101绕左斗杆118和右斗杆102的一端转动，从而可以完成铲斗101的卸料动作；至此，整个挖掘装料，位置转换以及定点卸料的过程便结束。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，包括机械式工作装置(1)、转台装置(2)、履带轮胎行走切换装置(3)、履带行走装置(4)和控制系统(5)；

所述机械式工作装置(1)和控制系统(5)设置于转台装置(2)上面，履带轮胎行走切换装置(3)和履带行走装置(4)设置于转台装置(2)下面，且履带轮胎行走切换装置(3)位于转台装置(2)的正下方，履带行走装置(4)位于履带轮胎行走切换装置(3)的左右两侧；机械式工作装置(1)、转台装置(2)、履带轮胎行走切换装置(3)和履带行走装置(4)均与控制系统(5)连接，转台装置(2)与履带轮胎行走切换装置(3)连接，履带轮胎行走切换装置(3)与履带行走装置(4)连接；

其中，所述控制系统(5)用于控制机械式工作装置(1)、转台装置(2)、履带轮胎行走切换装置(3)和履带行走装置(4)工作；转台装置(2)用于控制机械式工作装置(1)进行360度旋转；履带行走装置(4)用于提供履带行走方式；履带轮胎行走切换装置(3)用于提供轮胎行走方式，且在控制系统(5)的作用下，履带轮胎行走切换装置(3)和履带行走装置(4)配合完成履带行走方式与轮胎行走方式之间的切换。

2.根据权利要求1所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，所述机械式工作装置(1)包括铲斗(101)、左斗杆(118)、右斗杆(102)、铲斗前拉杆(103)、拉杆(104)、右动臂(105)、摇臂电机固定板(106)、摇臂电机(107)、摇臂(108)、动臂电机固定板(109)、铲斗摇臂(110)、铲斗摇臂电机固定板(111)、铲斗摇臂电机(112)、动臂电机(113)、左动臂(114)、铲斗后拉杆(115)和两个保持架(116)；

所述铲斗(101)设置于机械式工作装置(1)的后端；铲斗前拉杆(103)的一端与铲斗(101)上部铰接；左斗杆(118)和右斗杆(102)设置于铲斗前拉杆(103)下方，且左斗杆(118)和右斗杆(102)的一端分别与铲斗(101)下部铰接；拉杆(104)设置于右斗杆(102)左侧，且右斗杆(102)的另一端与拉杆(104)的一端铰接；右动臂(105)设置于右斗杆(102)右侧，且右动臂(105)的一端与右斗杆(102)靠近另一端处设置的铰孔铰接；摇臂电机固定板(106)设置于右动臂(105)右侧；所述摇臂电机(107)固定于摇臂电机固定板(106)右侧的竖直面上；所述摇臂(108)设置于摇臂电机固定板(106)左侧，并位于右动臂(105)右侧，摇臂(108)的一端与摇臂电机(107)的转轴连接，摇臂(108)的另一端与拉杆(104)的另一端铰接；两个保持架(116)设置于拉杆(104)左侧，且两个保持架(116)底部的一端分别与拉杆(104)的一端、右斗杆(102)的另一端和左斗杆(118)的另一端铰接；铲斗前拉杆(103)的另一端设置于两个保持架(116)之间，并与两个保持架(116)顶部偏上的一端铰接；铲斗后拉杆(115)的一端设置于两个保持架(116)之间，并与两个保持架(116)顶部偏下的一端铰接；铲斗摇臂(110)设置于铲斗后拉杆(115)左侧，铲斗后拉杆(115)的另一端与铲斗摇臂(110)的一端铰接；铲斗摇臂电机固定板(111)设置于铲斗摇臂(110)左侧；铲斗摇臂电机(112)设置于铲斗摇臂电机固定板(111)左侧的竖直平面上；铲斗摇臂电机(112)的转轴与铲斗摇臂(110)的另一端铰接；左斗杆(118)设置于两个保持架(116)左侧，左动臂(114)设置于左斗杆(118)左侧，动臂电机固定板(109)设置于左动臂(114)左侧；动臂电机(113)设置于动臂电机固定板(109)左侧的竖直面上；左斗杆(118)靠近另一端处设置的铰孔与左动臂(114)的一端铰接，左动臂(114)的另一端与动臂电机(113)的转轴铰接；所述摇臂电机固定板(106)、动臂电机固定板(109)和铲斗摇臂电机固定板(111)用于与控制系统(5)连接。

3.根据权利要求1所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，所述转台装置(2)包括上部内压板(201)、下部内压板(205)、上部外压板(202)、下部外压板(204)和转台轴承(203)；

所述上部内压板(201)和下部内压板(205)通过螺栓分别与转台轴承(203)轴承内圈的上部分和下部分连接；所述上部外压板(202)和下部外压板(204)通过螺栓分别与转台轴承(203)轴承外圈的上部分和下部分连接；所述上部内压板(201)和下部内压板(205)用于与控制系统(5)连接；所述上部外压板(202)和下部外压板(204)用于与履带轮胎行走切换装置(3)连接。

4.根据权利要求1所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，所述履带轮胎行走切换装置(3)包括履带支撑板(301)、转台电机(302)、四个轮胎驱动电机(303)、四个轮胎(304)、六个窄U型架(305)、轮胎支撑板(306)、两个宽U型架(307)、两个连杆(308)、四个起落摇杆(309)、两个切换曲柄(310)、两个切换电机固定板(311)和两个切换电机(312)；

所述履带支撑板(301)用于与转台装置(2)和履带行走装置(4)连接；轮胎支撑板(306)设置于履带支撑板(301)下方；四个轮胎驱动电机(303)分别固定于轮胎支撑板(306)上面的四个角上；四个轮胎(304)分别与轮胎驱动电机(303)通过轮轴连接；两个宽U型架(307)分别固定在轮胎支撑板(306)前端上部的两个角上；六个窄U型架(305)中的两个窄U型架(305)分别固定在轮胎支撑板(306)后端上部的两个角上，其余四个窄U型架(305)分别固定在履带支撑板(301)下面的四个角上；位于轮胎支撑板(306)上的两个窄U型架(305)和两个宽U型架(307)分别位于轮胎驱动电机(303)内侧；四个起落摇杆(309)的一端分别与固定在轮胎支撑板(306)上的两个窄U型架(305)和两个宽U型架(307)铰接，四个起落摇杆(309)的另一端分别与固定在履带支撑板(301)下部的四个窄U型架(305)铰接；两个切换电机固定板(311)通过螺栓螺母固定在履带支撑板(301)下部；两个切换电机(312)分别固定在两个切换电机固定板(311)相对面的竖直面上；两个切换曲柄(310)的一端分别与两个切换电机(312)的轴连接，两个切换曲柄(310)的另一端分别与两个连杆(308)的一端铰接，且两个切换曲柄(310)分别位于两个连杆(308)内侧，两个连杆(308)的另一端与固定在轮胎支撑板(306)前端上部的两个宽U型架(307)和两个起落摇杆(309)的一端铰接，且两个连杆(308)分别位于起落摇杆(309)的内侧；转台电机(302)固定在履带支撑板(301)的下面，且转台电机(302)的轴穿过履带支撑板(301)并用于与转台装置(2)连接。

5.根据权利要求1所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，所述履带行走装置(4)包括两个履带驱动电机(401)、四个L型支架(402)、两个履带侧板(403)、两条履带(404)、八个承重轮(405)、四个支撑轮(406)和两个履带驱动轮(407)；

所述两个履带侧板(403)分别设置于履带轮胎行走切换装置(3)的左右两侧；两个履带驱动电机(401)分别通过螺栓固定在两个履带侧板(403)相对的两个面的前端；所述四个L型支架(402)以两个为一组，分别通过螺栓螺母固定在两个履带侧板(403)相对的两个面的上部；所述两个履带驱动轮(407)通过螺钉分别与两个履带驱动电机(401)的轴连接；所述八个承重轮(405)以四个为一组，两组承重轮(405)分别位于两个履带侧板(403)的下部，并分别通过轮轴与履带侧板(403)的下部连接；所述四个支撑轮(406)以两个为一组，分别位于两个履带侧板(403)的上部，并通过轮轴与履带侧板(403)的上部连接；所述两条履带(404)分别与位于一个履带侧板(403)上的四个承重轮(405)、两个支撑轮(406)和一个履带驱动轮(407)的外表面连接；每组L型支架(402)和履带驱动电机(401)位于履带侧板(403)的一侧，每组履带驱动轮(407)、承重轮(405)、支撑轮(406)和履带(404)位于履带侧板(403)的另一侧；所述四个L型支架(402)用于与履带轮胎行走切换装置(3)连接。

6.根据权利要求1所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，所述控制系统(5)包括工作装置底板(501)、无线信号收发模块(503)、主控制器(504)和电机驱动器(506)；

所述工作装置底板(501)用于与机械式工作装置(1)连接和转台装置(2)连接；无线信号收发模块(503)和主控制器(504)通过螺栓螺母固定在工作装置底板(501)前部偏右的位置上，且无线信号收发模块(503)位于所述主控制器(504)上面；所述电机驱动器(506)通过螺栓螺母固定在工作装置底板(501)前部偏左的位置上；无线信号收发模块(503)的信号输出端与主控制器(504)的信号输入端连接，主控制器(504)的信号输出端与电机驱动器(506)的信号输入端连接，电机驱动器(506)的信号输出端与机械式工作装置(1)、履带轮胎行走切换装置(3)和履带行走装置(4)中的各电机连接；

所述无线信号收发模块(503)用于接收操作人员通过无线信号发射器发送的信号，并将接收的信号发送至主控制器(504)；所述主控制器(504)用于接收无线信号收发模块(503)传输来的信号，并对接收的信号进行分析处理后，将分析处理后的信号发送至电机驱动器(506)；所述电机驱动器(506)用于在接收到主控制器(504)发送的分析处理后的信号后，驱动机械式工作装置(1)、履带轮胎行走切换装置(3)和履带行走装置(4)中的相应电机转动。

7.根据权利要求6所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，所述控制系统(5)还包括陀螺仪(502)；所述陀螺仪(502)通过螺栓螺母固定在工作装置底板(501)中部偏右的位置上；陀螺仪(502)的信号输出端与主控制器(504)的信号输入端连接；所述陀螺仪(502)用于检测整机的姿态，以实时获取整机的倾斜角度，并将获取到的倾斜角度发送至主控制器(504)；当主控制器(504)检测到陀螺仪(502)发送来的整机的倾斜角度达到预设角度时，主控制器(504)发送切换指令至电机驱动器(506)，电机驱动器(506)接收切换指令后，控制履带轮胎行走切换装置(3)及履带行走装置(4)工作，以将整机的行走方式切换为履带行走方式。

8.根据权利要求6或7所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，所述控制系统(5)还包括两个超声波模块(505)；所述两个超声波模块(505)通过螺钉分别固定在工作装置底板(501)的前端竖直面和后端竖直面上；所述超声波模块(505)的信号输出端与主控制器(504)的信号输入端连接；所述超声波模块用于检测距离，并将检测到的距离发送至主控制器(504)；当主控制器(504)检测到超声波模块(505)发送来的距离小于预设阈值时，主控制器(504)向电机驱动器(506)发送停止指令，电机驱动器(506)根据停止指令控制履带轮胎行走切换装置(3)、履带行走装置(4)中的各电机立即停止当前动作，以避免发生碰撞。

9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的可变换行走方式的机械式挖掘机，其特征在于，机械式工作装置(1)还包括摄像头(117)，所述摄像头设置于铲斗前拉杆(103)上；所述摄像头(117)的信号输出端与主控制器(504)的信号输入端连接，且摄像头(117)用于对整机所处工作环境进行监视，并将获取到的数据发送至主控制器(504)，主控制器(504)通过无线信号收发模块(503)将其传送到操作员的显示器上，以便操作员远距离观察整机的工作。