专利名称：一种可进行顶部挖掘的挖掘机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压挖掘机，特别是涉及液压挖掘机的挖掘机构。
背景技术：
在一些隧道或生土洞施工中，需要使用能有效去除目标位置正前方以及顶部土方的设备。目前普遍的方法是采用盾构技术，但盾构设备的造价和维护成本高，对于一些低成本的施工项目(如乡镇的窑洞住宅等)不具有使用条件。挖掘机是另一种对隧道或生土洞施工的有效途径，且成本低廉，易于推广。但由于窑洞以及隧道内部空间狭小低矮(正常高度低于2. 5米)，大型挖掘机不宜进行挖掘施工，尤其是挖掘窑洞时，挖掘机的机身只能在窑洞口外部作业，其有效工作距离受到了限制，所以只能采用洞体能够容纳的低矮的小型挖掘机。现有挖掘机只能进行挖掘机附近地面土的挖掘和取土装车。挖掘机的挖斗动作最大行程角度约为184°，当挖斗完全扬起时，挖斗的斗齿朝向车体斜下方向。这种结构使挖斗不能对隧道或窑洞顶部进行平挖，若对现有技术的挖掘机单纯通过改变挖斗工作状态实现顶挖功能，则必然丧失挖掘机的挖土和装车功能。
发明内容
本发明的目的是给出一种对隧道或窑洞顶部具有平挖功能，且挖斗既能在高于机身部位进行挖掘作业，又能在挖掘机附近地面进行挖掘和取土装车作业的一种可进行顶部挖掘的挖掘机。本发明的目的是能够实现的。本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机是通过对已有技术的液压挖掘机进行改进得以实现的。本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机包括挖掘机机身和由挖斗、连杆、摇杆、斗杆形成四连杆结构连同铰点油缸组成的挖掘机构以及由动臂、动臂油缸、斗杆油缸组成的斗杆位置控制机构，挖斗的耳板上具有挖斗斗杆连接孔和挖斗连杆连接孔，其中所述耳板上的挖斗斗杆连接孔和挖斗连杆连接孔的连线与所述挖斗唇口延长线所构成的钝角a为139° 141°，所述挖斗唇口延长线与所述挖斗斗杆连接孔和挖斗连杆连接孔连线的交点处在所述挖斗斗杆连接孔和挖斗连杆连接孔之间，所述斗杆、连杆、摇杆和挖斗形成的四连杆结构中，所述斗杆上的挖斗斗杆连接孔中心线到连杆油缸连接孔中心线最大直线距离值e为274. 5mm 275. 5mm,所述摇杆上的斗杆摇杆连接孔中心线到连杆油缸连接孔中心线直线距离值d为205. 5mm 206. 5mm，所述连杆上的挖斗连杆连接孔中心线到连杆油缸连接孔中心线直线距离值c为219. 5mm 220. 5mm，所述挖斗斗杆连接孔中心线到挖斗连杆连接孔中心线直线距离值b为104. 5mm 105. 5mm。本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其中所述连杆和所述摇杆纵向均为圆弧形，所述摇杆横断面呈L型。本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其中所述摇杆的L型横截面尖角倒圆的圆角为渐变半径的圆角。本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其中所述耳板为箱形结构。
本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其中所述挖斗总行程角度值f为 227. 5° 229. 5°。本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机与现有技术不同之处在于本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机各个传动轴的传力角度范围避开摩擦圆，提高了机构的挖掘效率， 设计的具体尺寸的四连杆结构以及耳板结构，既使挖斗的工作总行程角度达到227. 5° 229. 5°，又满足了挖斗扩大转角后整体结构的受力要求，还达到了对隧道或窑洞顶部进行挖掘的目的。本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机在具有顶挖功能的同时，挖掘机并未降低向下挖掘的功能，它还具有良好的低矮弯曲隧道的通过性能。下面结合附图对本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机作进一步说明。
图1为本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机的结构示意图。图2为一种可进行顶部挖掘的挖掘机中挖斗的立体结构图。图3为一种可进行顶部挖掘的挖掘机中挖斗的主视图。图4为一种可进行顶部挖掘的挖掘机中摇杆的主视图。图5为图4中的A-A剖面图。图6为本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机四连杆结构具体结构数据图。图7图3中的B-B剖面图。图8为本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机的工作状态图。图中1-挖斗、2-连杆、3-摇杆、4-斗杆、5-动臂、6-动臂油缸、7-铰点油缸、8-斗杆油缸、9-机身、10-耳板、11-挖斗斗杆连接孔、12-挖斗连杆连接孔、13-连杆连接孔与斗杆连接孔连线、14-唇口延长线、15-挖斗唇口、16-导圆、17-斗杆摇杆连接孔、18-连杆油缸连接孔、a-唇口延长线与连接孔连线之间的139° 141°夹角、b_挖斗斗杆连接孔中心线到挖斗连杆连接孔中心线的104. 5mm 105. 5mm直线距离值。c_连杆上的挖斗连杆连接孔中心线到连杆油缸连接孔中心线的219. 5mm 220. 5mm直线距离值、d_摇杆上的斗杆摇杆连接孔中心线到连杆油缸连接孔中心线的205. 5mm 206. 5mm直线距离值、e_斗杆上的挖斗斗杆连接孔中心线到连杆油缸连接孔中心线最大直线距离值274. 5mm 275. 5mm、
挖斗总行程值227. 5° 229. 5°。
具体实施例方式如图1所示，本发明是在已有技术的一种品牌挖掘机基础上进行改进得以实现的。本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机包括挖掘机机身9、挖掘机构与斗杆位置控制机构组成。挖掘机构由挖斗1、连杆2、摇杆3、斗杆4、铰点油缸7组成。斗杆4为不动杆， 挖斗1、摇杆3和铰点油缸7均与其连接。摇杆3和连杆2相互连接，其连接铰点上固定铰点油缸7的另一端，连杆2的另一端连接在挖斗1上。由斗杆4、连杆2、摇杆3和挖斗1组成了四连杆结构，铰点油缸7作为动力，铰点油缸7推动连杆油缸连接铰点伸缩，实现挖斗 1的转动挖掘运动。挖掘机构在设计时，对四连杆结构中的各个杆的长度以及连杆、摇杆和耳板的结构外型进行了改进，拉长了铰点油缸7的行程并后移了油缸铰点的位置，使连杆2 和摇杆3的连接点位置降低，抵消了连杆油缸连接点位置偏高带来的回转行程损耗。斗杆位置控制机构由动臂5、动臂油缸6、斗杆油缸8组成，动臂油缸6与动臂5连接，控制动臂5 的转动角度。斗杆油缸8与动臂5和斗杆4连接，控制斗杆4的转动角度。挖掘机构与斗杆位置控制机构共同作用，可使挖掘机实现在挖掘曲线内任意位置的挖掘。图1中可以看出挖掘机机身9的高度低于挖斗1扬起的最大高度，使得该挖掘机可以方便进出隧道。如图2、图3所示，本发明的耳板10上的挖斗斗杆连接孔11和挖斗连杆连接孔12 的连线13与挖斗唇口 15延长线14所成钝角a为139° 141°。挖斗唇口 15延长线14 与挖斗斗杆连接孔11和挖斗连杆连接孔12连线13的交点处在挖斗斗杆连接孔11和挖斗连杆连接孔12之间。这样布置将耳板10自身结构所带来的回转角度损耗减小，从而使铰点油缸7全部回缩时挖斗1更加上扬，加大挖斗1的回转角度。如图6所示，在斗杆4、连杆2、摇杆3和挖斗1形成的四连杆结构中，斗杆4上的挖斗斗杆连接孔11中心线到连杆油缸连接孔18中心线最大直线距离值e为274. 5mm 275. 5mm。摇杆上的斗杆摇杆连接孔17中心线到连杆油缸连接孔18中心线直线距离值d 为205. 5mm 206. 5mm。连杆上的挖斗连杆连接孔12中心线到连杆油缸连接孔18中心线直线距离值c为219. 5mm 220. 5mm。挖斗斗杆连接孔11中心线到挖斗连杆连接孔12中心线直线距离值b为104. 5mm 105. 5mm。如图4所示，本一种可进行顶部挖掘的挖掘机中，摇杆3和连杆2纵向均为圆弧形。上述设计使各个传动轴的传力角度范围避开摩擦圆，提高了机构的挖掘效率，即使在机构轴承摩擦较大的情况下，机构的挖掘效率仍能超过60%。如图5所示，摇杆3横断面呈L型。摇杆3的L型横截面尖角倒圆16的圆角为渐变半径的圆角。扩大挖斗回转角度后，摇杆3的工作强度有所下降，无法满足挖掘机构大角度的工作要求。但由于挖掘机构结构的限制，摇杆3又无法采用箱形结构加强强度。为解决这一问题，摇杆3采用L型的结构来实现加强效果。同时在摇杆3的L型结构外侧尖角处增加导圆16，导圆16使用渐变半径的圆角，使构件强度较前有所增加。经实验验证，未倒角时尖角处的应力大于制造材料(Q345)的许用应力，经倒角处理后应力下降到许可的范围之内。如图7所示，耳板10为箱形结构。采用图1、图2、图3给出的结构，虽然扩大了挖斗1的回转角度，但对耳板10的强度带来了不利的影响，为消除这一影响，将耳板10原有的单片式结构改为箱体结构，提高耳板10的连接强度。同时对两连接孔的内壁进行轴套加固，提高结构的连接强度。图8为本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机工作状态示意图。图中显示了了挖掘机的挖掘曲线。曲线中可以看出，挖掘机在实现顶挖功能的同时，下部挖掘的范围依然很大。本发明的一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其中挖斗工作总行程角度值f最大可达到 227. 5° 229. 5°。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种可进行顶部挖掘的挖掘机，包括挖掘机机身和由挖斗(1)、连杆(2)、摇杆(3)、 斗杆(4)形成四连杆结构连同铰点油缸(7)组成的挖掘机构以及由动臂(5)、动臂油缸(6)、 斗杆油缸(8)组成的斗杆位置控制机构，挖斗(1)的耳板(10)上具有挖斗斗杆连接孔(11) 和挖斗连杆连接孔(12)，其特征在于所述耳板上的挖斗斗杆连接孔(11)和挖斗连杆连接孔(12)的连线(13)与所述挖斗唇口延长线(14)所构成的钝角值a为139° 141°，所述挖斗唇口延长线(14)与所述挖斗斗杆连接孔(11)和挖斗连杆连接孔(12)连线(13)的交点处在所述挖斗斗杆连接孔(11)和挖斗连杆连接孔(12)之间，所述斗杆(4)、连杆(2)、 摇杆(3)和挖斗(1)形成的四连杆结构中，所述斗杆(4)上的挖斗斗杆连接孔(11)中心线到连杆油缸连接孔(18)中心线最大直线距离值e为274. 5mm 275. 5mm,所述摇杆(3)上的斗杆摇杆连接孔(17)中心线到连杆油缸连接孔(18)中心线直线距离值d为205. 5mm 206. 5mm，所述连杆上的挖斗连杆连接孔(12)中心线到连杆油缸连接孔(18)中心线直线距离值c为219. 5mm 220. 5mm，所述耳板(10)上的挖斗斗杆连接孔(11)中心线到挖斗连杆连接孔(12)中心线直线距离值b为104. 5mm 105. 5mm。
2.根据权利要求1所述的一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其特征在于所述连杆(2)和所述摇杆(3)纵向均为圆弧形，所述摇杆(3)横断面呈L型。
3.根据权利要求1或2所述的一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其特征在于所述摇杆 (3)的L型横截面尖角倒圆的圆角为渐变半径的圆角。
4.根据权利要求3所述的一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其特征在于所述耳板(10) 为箱形结构。
5.根据权利要求4所述的一种可进行顶部挖掘的挖掘机，其特征在于所述挖斗(1)的总行程角度值f为227. 5° 229. 5°。
全文摘要
一种可进行顶部挖掘的挖掘机，包括挖掘机构和斗杆位置控制机构。挖斗耳板上的两个连接孔连线与挖斗唇口延长线所构成140°±1°夹角。挖斗唇口延长线与两个连接孔连线的交点处两个连接孔之间。斗杆、连杆、摇杆和挖斗形成的四连杆结构中，对各个杆的长度，以及连杆、摇杆和耳板的结构进行了改进，使本发明的挖斗工作总行程角度为228.5°±1°。本发明一种可进行顶部挖掘的挖掘机既满足了挖斗向下挖掘的功能，又具有了对隧道或窑洞顶部进行挖掘的功能的，同时它还具有良好的低矮弯曲隧道的通过性能。
文档编号E02F3/30GK102155030SQ20111012237
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者李杨, 虞洪 申请人:北京建研机械科技有限公司, 北京建筑机械化研究院