WO2022099801A1 - 一种开斗机构及施工设备 - Google Patents

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周航
董成杰
姚龙刚
曾子敬
于鑫磊
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中铁工程机械研究设计院有限公司
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/46—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor
    • E02F3/58—Component parts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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    • E02F3/46—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor
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Abstract

一种开斗机构及施工设备，涉及电铲开斗技术领域。开斗机构包括机械传动系统，所述机械传动系统包括电机(6)、钢丝绳(9)、一级杠杆(11)、二级杠杆(13)、斗栓(14)、斗底板(15)和斗杆(22)，所述电机(6)、所述钢丝绳(9)、所述一级杠杆(11)、所述二级杠杆(13)和所述斗栓(14)依次连接，所述一级杠杆(11)安装于所述斗杆(22)上，所述二级杠杆(13)安装于所述斗底板(15)上，所述二级杠杆(13)摆动时适于带动所述斗栓(14)滑动以使所述斗底板(15)打开。开斗机构通过设置两级杠杆结构，提高了开斗强度，保证有效开斗，同时二级杠杆(13)有效减少钢丝绳(9)的受力，因而能够提升钢丝绳(9)寿命。

Description

一种开斗机构及施工设备 技术领域
本发明涉及电铲开斗技术领域，具体而言，涉及一种开斗机构及施工设备。
背景技术
开斗系统是电铲作业装置中及其重要的系统，电铲在完成挖掘作业后，需将斗内物料卸载至运输车里，此时就必须通过开斗系统。开斗电动卷扬机的钢丝绳绕过鞍座和斗杆上的导向滑轮后，连接至斗底板上的省力杠杆上，杠杆带动斗栓从栓座中脱出，铲斗斗底板打开实现开斗，物料在重力作用下掉落至运输车里完成卸载，卸载完成后斗底板在重力作用下自动关闭，斗栓自动锁定。因此，开斗系统是电铲必不可少的一部分。
现有电铲开斗系统中，机械传动系统仅采用一级杠杆来放大开斗力，但正常工作情况下，电铲斗栓与栓座之间的间隙内会有土石等杂物塞住、卡住，所需开斗力增大，因此造成开斗力不足的情况，尤其是遇到斗栓卡住情况，开斗瞬间冲击载荷极大，有时需要多次操作才能开斗，直接导致电铲的生产效率降低，影响经济效益。
发明内容
本发明解决的问题是开斗机构中机械传动系统一级杠杆效率低下。
为解决上述问题，本发明提供一种开斗机构，包括机械传动系统，所述机械传动系统包括电机、钢丝绳、一级杠杆、二级杠杆、斗栓、斗底板和斗杆，所述电机、所述钢丝绳、所述一级杠杆、所述二级杠杆和所述斗栓依次连接，所述一级杠杆安装于所述斗杆上，所述二级杠杆安装于所述斗底板上，所述二级杠杆摆动时适于带动所述斗栓滑动以使所述斗底板打开。
本发明所述的开斗机构，通过设置两级杠杆结构，提高了开斗强度，保证有效开斗，同时二级杠杆有效减少钢丝绳的受力，因而能够提升钢丝绳寿命。
优选地，所述机械传动系统还包括卷筒和卷扬安装座，所述电机和所述卷筒安装于所述卷扬安装座上，所述电机和所述钢丝绳分别与所述卷筒连接，所述电机适于带动所述卷筒转动以带动所述钢丝绳移动。
本发明所述的开斗机构，通过设置卷筒和卷扬安装座，实现电机在开斗作业工况和非开斗工况下的正常作业，且保证钢丝绳不至于在自重作用下由于向下垂挂作业车辆而造成危险，并且可有效防止意外开斗情况的发生，保障了周边人员和设备的安全。
可选地，所述机械传动系统还包括导向滑轮和鞍座，所述导向滑轮安装于所述鞍座上，所述鞍座与所述斗杆固定连接，所述钢丝绳适于通过所述导向滑轮与所述一级杠杆连接。
本发明所述的开斗机构，通过设置导向滑轮作为钢丝绳的支点存在，能够有效优化钢丝绳的受力，使得电机的力能够有效传递至一级杠杆和二级杠杆，进而完成开斗作业。
可选地，所述机械传动系统还包括链条，所述链条的两端分别与所述一级杠杆及所述二级杠杆连接。
本发明所述的开斗机构，通过设置两端分别连接一级杠杆和二级杠杆的链条，一方面钢丝绳上的开斗力经过一级杠杆的放大后，通过链条和二级杠杆，开斗力再次进行放大，另一方面即使斗底板杠杆处出现恶劣工况，由于链条的使用寿命远高于钢丝绳，同样能够保证可靠有效的开斗作业。
可选地，所述斗栓的一端设置孔，所述二级杠杆的一端适于穿过所述孔且与所述斗底板铰接，所述二级杠杆的另一端与所述链条连接。
本发明所述的开斗机构，通过设置二级杠杆的一端穿过斗栓上设置的孔且与斗底板铰接，当二级杠杆在链条带动下摆动时，能够带动斗栓滑动，当作用在斗栓上的拉力增大使得斗栓被拉出时，斗底板打开，从而实现可靠有效的开斗作业。
可选地，所述机械传动系统还包括摆动件、绳头夹套和连接销，所述连接销的两端固定于所述一级杠杆上，所述摆动件与所述连接销转动连接，所述钢丝绳适于穿过所述摆动件上开设的孔并与所述绳头夹套固定。
本发明所述的开斗机构，通过设置摆动件、绳头夹套和连接销连接钢丝绳和一级杠杆，由于钢丝绳绳头具有两轴旋转功能，有效保护了钢丝绳折弯、磨损、扭转带来的损伤，提升了钢丝绳寿命，相应地，钢丝绳寿命提升伴随着电铲维护频次降低，有效提高了开斗机构的作业有效性。
可选地，所述机械传动系统还包括定位套，所述定位套设置于所述连接销上且位于所述摆动件与所述一级杠杆之间。
本发明所述的开斗机构，通过设置定位套对钢丝绳和摆动件定位，钢丝绳的扭转可通过绳头与摆动件上的孔相对转动释放扭力，一级杠杆在摆动过程中，摆动件也根据钢丝绳角度变化而摆动，使得钢丝绳只受拉力而不受弯扭力，提升了钢丝绳使用寿命。
可选地，所述机械传动系统还包括斗体，所述斗体与所述斗底板铰接。
本发明所述的开斗机构，通过设置斗体与斗底板铰接，斗体与斗栓、斗底板配合作业，当作用在斗栓上的拉力增大斗栓被拉出，斗底板打开，斗体内的物料在重力作用下掉落至运输车内完成卸载，从而实现可靠有效的开斗作业。
可选地，所述开斗机构还包括电气系统，所述电气系统包括依次电连接的三相交流电源、输入端子排、进线开关、直流调速器和变流器输出端，所述变流器输出端与所述电机连接，所述三相交流电源用于提供交流电，并依次通过所述输入端子排、所述进线开关、所述直流调速器和所述变流器输出端传输至所述电机以驱动所述电机。
本发明所述的开斗机构，采用直流调速器和直流电机作为动力系统，通过直流电控 系统，精准控制电机扭矩，实现钢丝绳张紧力的精确控制，防止意外开斗情况的发生，保障人员设备的安全。
本发明还提供一种施工设备，包括如上所述的开斗机构。所述施工设备与上述开斗机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为根据本发明实施例的机械传动系统的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的机械传动系统的开斗工况图；
图3为图1所示A的放大图；
图4为图3所示沿箭头B方向的观察示意图；
图5为图3所示结构的轴测图；
图6为图1所示沿箭头C方向的观察示意图；
图7为根据本发明实施例的电气系统与机械传动系统联动示意图。
附图标记说明：
1-三相交流电源；2-输入端子排；3-进线开关；4-直流调速器；5-变流器输出端；6-电机；7-减速机；8-卷筒；9-钢丝绳；10-导向滑轮；11-一级杠杆；12-链条；13-二级杠杆；14-斗栓；15-斗底板；16-摆动件；17-绳头夹套；18-连接销；19-定位套；20-卷扬安装座；21-鞍座；22-斗杆；23-斗体。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种开斗机构，包括机械传动系统，所述机械传动系统包括电机6、钢丝绳9、一级杠杆11、二级杠杆13、斗栓14、斗底板15和斗杆22，所述电机6、所述钢丝绳9、所述一级杠杆11、所述二级杠杆13和所述斗栓14依次连接，所述一级杠杆11安装于所述斗杆22上，所述二级杠杆13安装于所述斗底板15上，所述二级杠杆13摆动时适于带动所述斗栓14滑动以使所述斗底板15打开。
具体地，在本实施例中，结合图1和图2所示，开斗机构包括机械传动系统，机械传动系统包括电机6、钢丝绳9、一级杠杆11、二级杠杆13、斗栓14、斗底板15和斗杆22，电机6、减速机7、卷筒8、钢丝绳9组成电动卷扬系统安装在卷扬安装座20上，钢丝绳9、一级杠杆11、二级杠杆13和斗栓14依次连接，一级杠杆11安装于斗杆22上，二级杠杆13安装于斗底板15上，结合图6所示，当电机扭矩增加时，作用在钢丝绳9上的力增大，钢丝绳9上的开斗力经过一级杠杆11的放大后，通过二级杠杆13，开斗力再次进行放大，作用在斗栓14上的拉力增大使得斗栓14被拉出，斗底板15打 开，完成开斗作业。由于使用两级杠杆结构，提高了开斗强度，保证有效开斗，同时二级杠杆13有效减少钢丝绳9的受力，因而能够提升钢丝绳9寿命。
其中，两级杠杆基于杠杆原理，通过合理设置一级杠杆11和二级杠杆13的力臂长度，大幅度降低施加在一级杠杆11上的作用力，同样也能保证对物料的提升作用力。由于钢丝绳9与一级杠杆11连接，因此钢丝绳9的受力大幅降低，因而能够提升钢丝绳9寿命。
在本实施例中，通过设置两级杠杆结构，提高了开斗强度，保证有效开斗，同时二级杠杆有效减少钢丝绳的受力，因而能够提升钢丝绳寿命。
可选地，所述机械传动系统还包括卷筒8和卷扬安装座20，所述电机6和所述卷筒8安装于所述卷扬安装座20上，所述电机6和所述钢丝绳9分别与所述卷筒8连接，所述电机6适于带动所述卷筒8转动以带动所述钢丝绳9移动。
具体地，在本实施例中，机械传动系统还包括卷筒8和卷扬安装座20，电机6、减速机7、卷筒8、钢丝绳9组成电动卷扬系统安装在卷扬安装座20上，在开斗作业工况下，受电气系统驱动，电机6的扭矩增加，使得作用在钢丝绳9上的力增大，进而完成开斗作业，而在非开斗工况下，可精确控制电机6的输出扭矩，进而钢丝绳9上的张紧力也可精确控制，保证钢丝绳9不至于在自重作用下由于向下垂挂作业车辆而造成危险，并且可有效防止意外开斗情况的发生，保障了周边人员和设备的安全。
在本实施例中，通过设置卷筒和卷扬安装座，实现电机在开斗作业工况和非开斗工况下的正常作业，且保证钢丝绳不至于在自重作用下下垂挂作业车辆而造成危险，并且可有效防止意外开斗情况的发生，保障了周边人员和设备的安全。
可选地，所述机械传动系统还包括导向滑轮10和鞍座21，所述导向滑轮10安装于所述鞍座21上，所述鞍座21与所述斗杆22固定连接，所述钢丝绳9适于通过所述导向滑轮10与所述一级杠杆11连接。
具体地，在本实施例中，结合图1和图2所示，机械传动系统还包括导向滑轮10和鞍座21，导向滑轮10安装于鞍座21上，鞍座21与斗杆22固定连接，钢丝绳9适于通过导向滑轮10与一级杠杆11连接，导向滑轮10作为钢丝绳9的支点存在，能够有效优化钢丝绳9的受力，使得电机6的力能够有效传递至一级杠杆11和二级杠杆13，进而完成开斗作业。
在本实施例中，通过设置导向滑轮作为钢丝绳的支点存在，能够有效优化钢丝绳的受力，使得电机的力能够有效传递至一级杠杆和二级杠杆，进而完成开斗作业。
可选地，所述机械传动系统还包括链条12，所述链条12的两端分别与所述一级杠杆11及所述二级杠杆13连接。
具体地，在本实施例中，结合图1和图2所示，机械传动系统还包括链条12，链条12的两端分别与一级杠杆11及二级杠杆13连接，通过链条12传递拉力，一方面钢丝 绳9上的开斗力经过一级杠杆11的放大后，通过链条12和二级杠杆13，开斗力再次进行放大，另一方面即使斗底板15杠杆处出现恶劣工况，由于链条12的使用寿命远高于钢丝绳9，同样能够保证可靠有效的开斗作业。
在本实施例中，通过设置两端分别连接一级杠杆和二级杠杆的链条，一方面钢丝绳上的开斗力经过一级杠杆的放大后，通过链条和二级杠杆，开斗力再次进行放大，另一方面即使斗底板杠杆处出现恶劣工况，由于链条的使用寿命远高于钢丝绳，同样能够保证可靠有效的开斗作业。
可选地，所述斗栓14的一端设置孔，所述二级杠杆13的一端适于穿过所述孔且与所述斗底板15铰接，所述二级杠杆13的另一端与所述链条12连接。
具体地，在本实施例中，斗栓14的一端设置孔，二级杠杆13的一端适于穿过孔且与斗底板15铰接，二级杠杆13的另一端与链条12连接。当二级杠杆13在链条12带动下摆动时，能够带动斗栓14滑动，当作用在斗栓14上的拉力增大使得斗栓14被拉出时，斗底板15打开，从而实现可靠有效的开斗作业。
在本实施例中，通过设置二级杠杆的一端穿过斗栓上设置的孔且与斗底板铰接，当二级杠杆在链条带动下摆动时，能够带动斗栓滑动，当作用在斗栓上的拉力增大使得斗栓14被拉出时，斗底板打开，从而实现可靠有效的开斗作业。
可选地，所述机械传动系统还包括摆动件16、绳头夹套17和连接销18，所述连接销18的两端固定于所述一级杠杆11上，所述摆动件16与所述连接销18转动连接，所述钢丝绳9适于穿过所述摆动件16上开设的孔并与所述绳头夹套17固定。
具体地，在本实施例中，结合图1至图5所示，机械传动系统还包括摆动件16、绳头夹套17和连接销18，连接销18的两端固定于一级杠杆11上，摆动件16与连接销18转动连接，钢丝绳9适于穿过摆动件16上开设的孔并与绳头夹套17固定。即钢丝绳9的绳头先穿过摆动件16的孔后再穿入绳头夹套17中，使用工具将绳头夹套17夹紧，钢丝绳9可在摆动件16的孔中自由转动。然后将摆动件16安装在一级杠杆11上，通过连接销18和定位套19进行连接和定位，摆动件16可在连接销18上自由转动，由于钢丝绳9绳头具有两轴旋转功能，有效保护了钢丝绳9折弯、磨损、扭转带来的损伤，提升了钢丝绳9寿命，相应地，钢丝绳9寿命提升伴随着电铲维护频次降低，有效提高了开斗机构的作业有效性。
在本实施例中，通过设置摆动件、绳头夹套和连接销连接钢丝绳和一级杠杆，由于钢丝绳绳头具有两轴旋转功能，有效保护了钢丝绳折弯、磨损、扭转带来的损伤，提升了钢丝绳寿命，相应地，钢丝绳寿命提升伴随着电铲维护频次降低，有效提高了开斗机构的作业有效性。
可选地，所述机械传动系统还包括定位套19，所述定位套19设置于所述连接销18上且位于所述摆动件16与所述一级杠杆11之间。
具体地，在本实施例中，结合图1至图5所示，机械传动系统还包括定位套19，定位套19设置于连接销18上且位于摆动件16与一级杠杆11之间。定位套19用于钢丝绳9及摆动件16的定位，钢丝绳9的扭转可通过绳头与摆动件16上的孔相对转动释放扭力，一级杠杆11在摆动过程中，摆动件16也根据钢丝绳9角度变化而摆动，使得钢丝绳9只受拉力而不受弯扭力，提升了钢丝绳使用寿命。
在本实施例中，通过设置定位套对钢丝绳和摆动件定位，钢丝绳的扭转可通过绳头与摆动件上的孔相对转动释放扭力，一级杠杆在摆动过程中，摆动件也根据钢丝绳角度变化而摆动，使得钢丝绳只受拉力而不受弯扭力，提升了钢丝绳使用寿命。
可选地，所述机械传动系统还包括斗体23，所述斗体23与所述斗底板15铰接。
具体地，在本实施例中，机械传动系统还包括斗体23，斗体23与斗底板15铰接。斗体23与斗栓14、斗底板15配合作业，当作用在斗栓14上的拉力增大斗栓14被拉出，斗底板15打开，斗体23内的物料在重力作用下掉落至运输车内完成卸载，从而实现可靠有效的开斗作业。
在本实施例中，通过设置斗体与斗底板铰接，斗体与斗栓、斗底板配合作业，当作用在斗栓上的拉力增大斗栓被拉出，斗底板打开，斗体内的物料在重力作用下掉落至运输车内完成卸载，从而实现可靠有效的开斗作业。
可选地，所述开斗机构还包括电气系统，所述电气系统包括依次电连接的三相交流电源1、输入端子排2、进线开关3、直流调速器4和变流器输出端5，所述变流器输出端5与所述电机6连接，所述三相交流电源1用于提供交流电，并依次通过所述输入端子排2、所述进线开关3、所述直流调速器4和所述变流器输出端5传输至所述电机6以驱动所述电机6。
具体地，在本实施例中，结合图7所示，开斗机构还包括电气系统，电气系统包括依次电连接的三相交流电源1、输入端子排2、进线开关3、直流调速器4和变流器输出端5，变流器输出端5与电机6连接，三相交流电源1用于提供交流电，并依次通过输入端子排2、进线开关3、直流调速器4和变流器输出端5传输至电机6以驱动电机6。由于采用直流调速器和直流电机作为动力系统，通过直流电控系统，精准控制电机扭矩，实现钢丝绳张紧力的精确控制，防止意外开斗情况的发生，保障人员设备的安全。
在本实施例中，采用直流调速器和直流电机作为动力系统，通过直流电控系统，精准控制电机扭矩，实现钢丝绳张紧力的精确控制，防止意外开斗情况的发生，保障人员设备的安全。
本发明另一实施例提供一种施工设备，包括如上所述的开斗机构。所述施工设备与上述开斗机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修 改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

  1. 一种开斗机构，其特征在于，包括机械传动系统，所述机械传动系统包括电机(6)、钢丝绳(9)、一级杠杆(11)、二级杠杆(13)、斗栓(14)、斗底板(15)和斗杆(22)，所述电机(6)、所述钢丝绳(9)、所述一级杠杆(11)、所述二级杠杆(13)和所述斗栓(14)依次连接，所述一级杠杆(11)安装于所述斗杆(22)上，所述二级杠杆(13)安装于所述斗底板(15)上，所述二级杠杆(13)摆动时适于带动所述斗栓(14)滑动以使所述斗底板(15)打开。
  2. 根据权利要求1所述的开斗机构，其特征在于，所述机械传动系统还包括卷筒(8)和卷扬安装座(20)，所述电机(6)和所述卷筒(8)安装于所述卷扬安装座(20)上，所述电机(6)和所述钢丝绳(9)分别与所述卷筒(8)连接，所述电机(6)适于带动所述卷筒(8)转动以带动所述钢丝绳(9)移动。
  3. 根据权利要求1所述的开斗机构，其特征在于，所述机械传动系统还包括导向滑轮(10)和鞍座(21)，所述导向滑轮(10)安装于所述鞍座(21)上，所述鞍座(21)与所述斗杆(22)固定连接，所述钢丝绳(9)适于通过所述导向滑轮(10)与所述一级杠杆(11)连接。
  4. 根据权利要求1所述的开斗机构，其特征在于，所述机械传动系统还包括链条(12)，所述链条(12)的两端分别与所述一级杠杆(11)及所述二级杠杆(13)连接。
  5. 根据权利要求4所述的开斗机构，其特征在于，所述斗栓(14)的一端设置孔，所述二级杠杆(13)的一端适于穿过所述孔且与所述斗底板(15)铰接，所述二级杠杆(13)的另一端与所述链条(12)连接。
  6. 根据权利要求1所述的开斗机构，其特征在于，所述机械传动系统还包括摆动件(16)、绳头夹套(17)和连接销(18)，所述连接销(18)的两端固定于所述一级杠杆(11)上，所述摆动件(16)与所述连接销(18)转动连接，所述钢丝绳(9)适于穿过所述摆动件(16)上开设的孔并与所述绳头夹套(17)固定。
  7. 根据权利要求6所述的开斗机构，其特征在于，所述机械传动系统还包括定位套(19)，所述定位套(19)设置于所述连接销(18)上且位于所述摆动件(16)与所述一级杠杆(11)之间。
  8. 根据权利要求1所述的开斗机构，其特征在于，所述机械传动系统还包括斗体(23)，所述斗体(23)与所述斗底板(15)铰接。
  9. 根据权利要求1所述的开斗机构，其特征在于，还包括电气系统，所述电气系统包括依次电连接的三相交流电源(1)、输入端子排(2)、进线开关(3)、直流调速器(4)和变流器输出端(5)，所述变流器输出端(5)与所述电机(6)连接，所述三相交流电源(1)用于提供交流电，并依次通过所述输入端子排(2)、所述进线开关 (3)、所述直流调速器(4)和所述变流器输出端(5)传输至所述电机(6)以驱动所述电机(6)。
  10. 一种施工设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的开斗机构。
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