一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机

摘要

一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机，包括机架、动臂抬升机构和铲斗翻转机构，动臂抬升机构控制第一动臂和第二动臂起降，铲斗翻转机构通过控制第三主动杆的运动达到控制铲斗翻转的目的。本发明以连杆机构代替普通正铲挖掘机的液压系统，动臂抬升机构及铲斗翻转机构可由伺服电机驱动控制，也可利用定速电机或内燃机驱动，通过离合器和换向装置进行控制，通过动臂抬升机构和铲斗翻转机构的相互配合，完成挖掘工作，能够避免普通正铲挖掘机液压系统易漏油、液压元件制造成本高、维护保养复杂等缺点；采用内燃机驱动时，还能够避免因采用伺服电机造成的电力供应限制，方便进行野外施工，大幅提高挖掘机的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机。

背景技术

正铲挖掘机是一种能挖开停机面以上的土的挖掘机。正铲挖掘机的铲土动作形式，其特 点是“前进向上，强制切土”。正铲挖掘力大，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑。正铲的 挖斗比同当量的反铲的挖掘机的斗要大一些，可开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与 自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业，还可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正铲挖土机的开 挖方式根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种:正向挖 土，侧向卸土；正向挖土，反向卸土。目前，大多数正铲挖掘机挖掘动作的执行多采用液压 系统，液压系统虽然传动量大，易于传递及配置，但是，也存在着许多缺点。比如，液压零 部件制造精度要求高、制造及其维护保养成本高，液压系统易受环境因素影响，尤其在低温 或高温环境下，容易出现无力或振动等情况。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种工作空间大、结构简单、维护保 养容易的平面多自由度可控机构式正铲挖掘机。

本发明通过以下技术方案来达到上述目的：

一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机，包括机架、动臂抬升机构和铲斗翻转机构；

所述动臂抬升机构包括第一主动杆、第一连杆、第一动臂、第二主动杆、第二连杆和第 二动臂，第一主动杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与第一连杆连 接，第一连杆另一端通过第三转动副与第一动臂连接，第一动臂一端通过第四转动副与机架 连接，第一动臂另一端通过第五转动副与第二动臂连接，第二主动杆一端通过第六转动副与 机架连接，第二主动杆另一端通过第七转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第 八转动副与第二动臂连接。所述动臂抬升机构控制第一动臂和第二动臂起降。

所述铲斗翻转机构包括第三主动杆、第三连杆、三角架、第四连杆、第五连杆、第六连 杆和铲斗，所述第三主动杆一端通过第十转动副与机架连接，第三主动杆另一端通过第十一 转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十二转动副与三角架连接，三角架通过 第十三转动副与第一动臂连接，三角架通过第十四转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另 一端通过第十五转动副与第五连杆一端连接，第五连杆通过第十六转动副与第二动臂连接， 第五连杆另一端通过第十七转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十八转动副 与铲斗连接，铲斗通过第九转动副与第二动臂连接。所述铲斗翻转机构通过控制第三主动杆 的运动达到控制铲斗翻转的目的。

本发明的第一主动杆、第二主动杆和第三主动杆由安装在机架上的电机或内燃机进行驱 动控制。内燃机控制时，用分动箱将动力传递给各主动杆；用离合装置负责断开或接通分配 到各主动杆的动力，实现各主动杆运动根据需要任意启停；用换向装置负责切换分配到各主 动杆动力的转动方向，实现各主动杆正反方向运动根据需要任意切换；用减速器来降低转速， 增加分配给各主动杆动力的扭矩。

本发明突出优点在于：

1.在保证满足正铲挖掘机正常工作的前提下，采用连杆传动替代了传统的液压传动，不 仅避免了液压元件制造精度要求高、液压油受温度影响严重、液压系统发生故障不易检查和 排除等缺点，而且连杆机构具有制造成本低廉，对维护保养要求低，因此，可控机构式正铲 挖掘机具有较高的可靠性。

2.本发明各主动杆当采用电机驱动时，机构容易实现自动化、数控化控制，而且噪音低， 无污染，可以很好的满足挖掘作业。当采用内燃机驱动时，通过离合器和换向装置等机械装 置进行控制，不仅提高了控制系统的可靠性，而且降低了成本，克服了电机驱动而造成的电 力限制，很容易实现野外施工，具有较好的市场前景。

附图说明

图1为本发明所述一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机结构示意图。

图2为本发明所述一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机立体图。

图3为本发明所述一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机动臂抬升机构示意图。

图4为本发明所述一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机动臂抬升机构立体图。

图5为本发明所述一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机铲斗翻转机构示意图。

图6为本发明所述一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机驱动系统示意框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1和图2，一种平面多自由度可控机构式正铲挖掘机由机架1、动臂抬升机构和铲 斗翻转机构组成。

对照图1、图2、图3和图4，所述动臂抬升机构包括第一主动杆3、第一连杆5、第一 动臂10、第二主动杆12、第二连杆14和第二动臂8，第一主动杆3一端通过第一转动副2 与机架1连接，另一端通过第二转动副4与第一连杆5连接，第一连杆5另一端通过第三转 动副6与第一动臂10连接，第一动臂10一端通过第四转动副9与机架1连接，第一动臂10 另一端通过第五转动副7与第二动臂8连接，第二主动杆12一端通过第六转动副11与机架 1连接，第二主动杆12另一端通过第七转动副13与第二连杆14一端连接，第二连杆14另 一端通过第八转动副15与第二动臂8连接，第二动臂8通过第九转动副16与铲斗32连接， 所述动臂抬升机构控制第一动臂10和第二动臂8起降。

对照图1、图2和图5，所述铲斗翻转机构包括第三主动杆18、第三连杆20、三角架22、 第四连杆25、第五连杆27、第六连杆30和铲斗32，第三主动杆18一端通过第十转动副17 与机架1连接，第三主动杆18另一端通过第十一转动副19与第三连杆20一端连接，第三连 杆20另一端通过第十二转动副21与三角架22连接，三角架22通过第十三转动副23与第一 动臂10连接，三角架22通过第十四转动副24与第四连杆25一端连接，第四连杆25另一端 通过第十五转动副26与第五连杆27一端连接，第五连杆27通过第十六转动副28与第二动 臂8连接，第五连杆27另一端通过第十七转动副29与第六连杆30一端连接，第六连杆30 另一端通过第十八转动副31与铲斗32连接。所述铲斗翻转机构通过控制第三主动杆18的运 动达到控制铲斗32翻转的目的。

所述的平面多自由度可控机构式正铲挖掘机第一主动杆3、第二主动杆12和第三主动杆 18由安装在机架1上的电机或内燃机进行驱动控制。内燃机控制时，用分动箱将动力传递给 各主动杆；用离合装置负责断开或接通分配到各主动杆的动力，实现各主动杆运动根据需要 任意启停；用换向装置负责切换分配到各主动杆动力的转动方向，实现各主动杆正反方向运 动根据需要任意切换；用减速器来降低转速，增加分配给各主动杆动力的扭矩。