CN207974178U - 一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构 - Google Patents

Abstract

一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构，为平面单自由度机构，包含机架、自调驱动链、斗架，所述自调驱动链包含主动杆、伸缩杆，所述伸缩杆含有一个局部自由度，包含缸体、活塞杆。为了提高承载能力，改善结构刚度和承载稳定性，所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构可并联安装两个自调驱动链，且所含两伸缩杆的缸体联通，根据帕斯卡定律，可使两主动杆所受负载更加均衡，避免因链斗架受偏载等因素造成两主动杆受力不均的问题。该种电控举升机构采用连杆传动替代了现有链斗式挖沟机的液压动力系统，不仅降低了制造成本，简化了控制系统，而且有效降低了故障率、能耗以及维护保养成本，相比现有链斗式挖沟机具有较强的技术优势。

Description

一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构

技术领域

本实用新型涉及链斗式挖沟机领域，特别是一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构。

背景技术

多斗挖掘机是一种利用多个铲斗连续挖掘、运送和卸料的挖掘机械，具有连续作业、生产率高、单位能耗小等特点，特别适用于挖掘硬度较低、不含大块沙石的土壤。链斗式挖沟机是多斗挖掘机的一种，主要利用安装在斗架无端链上的多个铲斗连续挖掘、运送和卸料作业，主要用于开挖沟渠、运河、修正边坡和矿场的剥离、开采以及料场的作业。

现有链斗式挖沟机的工作装置动力系统多采用柴油机作为动力，通过液压传动系统驱动工作装置作业，在工程应用过程中也存在着诸多工程技术问题。首先，现有链斗式挖沟机工作装置多数采用液压系统传动，由于液压系统存在着总功率低、机械效率低、易发生漏油事故等问题，造成现有挖沟机动力性能差、维护成本高、可靠性差、能耗高等问题；其次，现有电力驱动的链斗式挖沟机虽具有机械效率高、机械结构简单、可靠性好等优点，但其工作装置存在斗架俯仰角可调范围小，灵活度差等问题；另外，随着以可控机构为代表的机构学前沿学科的发展，以及现代计算机技术、现代控制技术、机器人等现代技术不断进步，为链斗式挖沟机的绿色化、智能化提供了技术基础，可控机构可以实现变轨迹柔性运动输出，可以满足链斗式挖掘机的使用要求，但在重载环境下，因受链斗偏载及结构加工误差等因素影响，主动杆存在受力不均的问题，同时相比液压传动系统，缺乏过载保护功能，很难将可控机构技术直接应用到链斗式挖沟机上。

如何提出一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构，具有机械结构简单、低能耗、高可靠性、低维护保养成本等特点，并具备工作装置灵活度好、作业空间大、斗架俯仰角可调范围广等特点，同时还拥有一定的过载保护功能，克服液压系统存在的总功率低、机械效率低、易发生漏油事故等问题，解决可控机构存在的重载环境及加工误差等因素下，并联安装的两主动杆受力不均等问题，能较好的满足沟渠、矿面等连续挖掘、运送和卸料作业要求，已成为链斗式挖沟机领域一个亟需解决的工程问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构，具有机械结构简单、低能耗、高可靠性、低维护保养成本等特点，并具备工作装置灵活度好、作业空间大、斗架俯仰角可调范围广等优点，同时还拥有一定的过载保护功能，克服液压系统存在的总功率低、机械效率低、易发生漏油事故等问题，解决可控机构在重载环境及加工误差等因素影响下，并联安装的两主动杆受力不均等问题，能较好的满足沟渠、运河、边坡、矿场等连续挖掘、运送和卸料作业要求。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：

一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构，为平面单自由度四杆机构，包含机架、自调驱动链、斗架，所述自调驱动链包含主动杆、伸缩杆，所述主动杆一端通过转动副与机架连接，另一端通过转动副与伸缩杆一端连接，所述伸缩杆另一端通过转动副与斗架连接，所述斗架通过转动副与机架连接。主动杆采用电动机及电传动系统驱动，在简单电路控制下，即可实现主动杆的正反转运动，再通过自调驱动链传动，实现斗架俯仰运动。无端链安装在斗架上，多个铲斗等距安装在无端链上，在实际工程应用中，通过斗架的可控俯仰运动以及无端链的循环运动，实现多个铲斗的连续挖掘动作，进而完成沟渠、运河、边坡、矿场等连续挖掘、运送和卸料作业。该种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构为平面单闭环四杆机构，具有结构简单、灵活度好、作业空间大、斗架俯仰角可调范围广、控制系统简单等优点。

所述伸缩杆含有一个局部自由度，包含缸体、活塞杆，所述缸体与活塞杆通过移动副连接，所述缸体内部充满流体。

为了提高链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构承载能力，改善结构刚度和承载稳定性，所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构通过并联的形式安装包含第一自调驱动链、第二自调驱动链的两条自调驱动链，所述第一自调驱动链所含的第一主动杆一端通过转动副与机架连接，另一端通过转动副与第一缸体一端连接，所述第一缸体另一端通过移动副与第一活塞杆一端连接，所述第一活塞杆另一端通过转动副7.1与斗架连接；所述第二自调驱动链所含的第二主动杆一端通过转动副与机架连接，另一端通过转动副与第二缸体一端连接，所述第二缸体另一端通过移动副与第二活塞杆一端连接，所述第二活塞杆另一端通过转动副与斗架连接；所述第一自调驱动链所包含的第一缸体和第二自调驱动链所包含的第二缸体通过液压管线联通，所述第一缸体和第二缸体以及液压管线内部充满流体。根据帕斯卡定律，通过第一缸体与第二缸体联通，可使两缸体内流体的压力维持平衡。

在正常作业状态下，所述自调运动链中由活塞杆和缸体组成的伸缩杆可等同为一个不可伸缩的杆件，由于采用连杆传动替代了现有链斗式挖沟机工作装置中的液压传动系统，大幅提高了链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构的动力传动效率和可靠性，使链斗式挖沟机具有低能耗、高可靠性、低维护保养成本等特点；当斗架受偏载或者电控举升机构中各构件存在加工、制造、装配误差时，第一缸体和第二缸体内流体的压力差推动第一活塞杆、第二活塞杆发生微小移动，直至第一缸体和第二缸体内流体的压力相同，从而实现两主动杆所受负载均衡，使该链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构具有更好的稳定性和力学性能，所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构可以通过引入溢流阀等附属装置有效解决电控举升机构缺乏过载保护的问题。

与现有技术相比，本实用新型的突出优点在于：

1.该种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构采用平面单闭环四杆机构设计，具有结构简单、灵活度好、作业空间大、斗架俯仰角可调范围广等优点，由于采用电动机及电传动系统驱动的连杆传动，相比现有链斗式挖沟机采用的传统机械传动或者液力机械传动，不仅中间传动环节少、传动链短、传动效率高、结构简单，而且大幅提高了机械效率和工作的可靠性，降低了制造成本和能耗；控制系统采用简单电门电路，相比现有液压或者机械操纵装置，大幅简化了控制系统结构，降低了制造成本。

2.该种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构在正常作业状态下，自调运动链中由活塞杆和缸体组成的伸缩杆等同于一个不可伸缩的杆件，由于采用连杆传动替代了现有链斗式挖沟机工作装置中的液压传动系统，大幅提高了动力传动效率和可靠性，使链斗式挖沟机具有低能耗、高可靠性、低维护保养成本等特点。

3.基于帕斯卡定律，该种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构通过引入自调驱动链，利用缸体相互联通的伸缩杆代替连杆，进而引入局部自由度，有效消除了因电控举升机构受偏载或加工、制造、装配误差引起的主动杆偏载载荷，使链斗式挖沟机具有更好的稳定性和力学性能，所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构可以通过引入溢流阀等附属装置有效解决电控举升机构缺乏过载保护的问题。因此该种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构不仅具有重要的研究意义，而且具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构示意图。

图2为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构的拓扑结构图。

图3为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构的自调驱动链示意图。

图4为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构三维示意图。

图5为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构的机架示意图。

图6为本实用新型所述通过并联的形式安装的两条自调驱动链示意图。

图7为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构的斗架结构示意图。

图8为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构斗架俯仰运动平面视图。

图9为本实用新型所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构斗架俯仰运动三维视图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

对照图1、图2、图3、图8、图9，一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构，为平面单自由度四杆机构，包含机架1、自调驱动链、斗架9，所述自调驱动链包含主动杆3、伸缩杆6，所述主动杆3一端通过转动副2与机架1连接，另一端通过转动副4与伸缩杆6一端连接，所述伸缩杆6另一端通过转动副7与斗架9连接，所述斗架9通过转动副8与机架1连接。主动杆3采用电动机及电传动系统驱动，在简单电路控制下，即可实现主动杆3的正反转运动，再通过自调驱动链传动，实现斗架9俯仰运动。无端链11安装在斗架9上，多个铲斗10等距安装在无端链11上，在实际工程应用中，通过斗架9的可控俯仰运动以及无端链的循环运动，实现多个铲斗10的连续挖掘动作，进而完成沟渠、运河、边坡、矿场等连续挖掘、运送和卸料作业。该种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构为平面单闭环四杆机构，具有结构简单、灵活度好、作业空间大、斗架9俯仰角可调范围广、控制系统简单等优点。

对照图1、图2、图3，所述伸缩杆6含有一个局部自由度，包含缸体6.1、活塞杆6.2，所述缸体6.1与活塞杆6.2通过移动副6.3连接，所述缸体6.1内部充满流体。

对照图1、图4、图5、图6、图7，为了提高链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构承载能力，改善结构刚度和承载稳定性，所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构通过并联的形式安装包含第一自调驱动链、第二自调驱动链的两条自调驱动链，所述第一自调驱动链所含的第一主动杆3.1一端通过转动副2.1与机架1连接，另一端通过转动副4.1与第一缸体6.11一端连接，所述第一缸体6.11另一端通过移动副6.31与第一活塞杆6.21一端连接，所述第一活塞杆6.21另一端通过转动副7.1与斗架9连接；所述第二自调驱动链所含的第二主动杆3.2一端通过转动副2.2与机架1连接，另一端通过转动副4.2与第二缸体6.12一端连接，所述第二缸体6.12另一端通过移动副6.32与第二活塞杆6.22一端连接，所述第二活塞杆6.22另一端通过转动副7.2与斗架9连接；所述第一自调驱动链所包含的第一缸体6.11和第二自调驱动链所包含的第二缸体6.12通过液压管线5联通，所述第一缸体6.11和第二缸体6.12以及液压管线5内部充满流体。根据帕斯卡定律，通过第一缸体6.11与第二缸体6.12联通，可使两缸体内流体的压力维持平衡。

对照图1、图3、图4、图6，在正常作业状态下，所述自调运动链中由活塞杆6.2和缸体6.1组成的伸缩杆6可等同为一个不可伸缩的杆件，由于采用连杆传动替代了现有链斗式挖沟机工作装置中的液压传动系统，大幅提高了链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构的动力传动效率和可靠性，使链斗式挖沟机具有低能耗、高可靠性、低维护保养成本等特点；当斗架受偏载或者电控举升机构中各构件存在加工、制造、装配误差时，第一缸体6.11和第二缸体6.12内流体的压力差推动第一活塞杆6.21、第二活塞杆6.22发生微小移动，直至第一缸体6.11和第二缸体6.12内流体的压力相同，从而实现两主动杆所受负载均衡，使该链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构具有更好的稳定性和力学性能，所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构可以通过引入溢流阀等附属装置有效解决电控举升机构缺乏过载保护的问题。

Claims (2)

1.一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构，其特征在于：为平面单自由度四杆机构，包含机架、自调驱动链、斗架，所述自调驱动链包含主动杆、伸缩杆，所述主动杆一端通过转动副与机架连接，另一端通过转动副与伸缩杆一端连接，所述伸缩杆另一端通过转动副与斗架连接，所述斗架通过转动副与机架连接，主动杆采用电动机及电传动系统驱动。

2.根据权利要求1所述一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构，其特征在于：伸缩杆含有一个局部自由度，包含缸体、活塞杆，所述缸体与活塞杆通过移动副连接，所述缸体内部充满流体，所述链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构通过并联的形式安装包含第一自调驱动链、第二自调驱动链的两条自调驱动链，所述第一自调驱动链所包含的第一缸体和第二自调驱动链所包含的第二缸体通过液压管线联通。