一种以连杆机构为提升方式的矿用电铲及挖掘机

本发明涉及工程机械设备领域，特别涉及一种以连杆机构为提升方式的矿用电铲及挖掘机。

背景技术：

1、目前，电铲挖掘机构的基本形态都未发生过变化，都是一个平面二自由度机构，而提升运动由提升钢绳的牵引实现，在铲斗启动和斗齿承受强冲击载荷时，钢丝绳提升的铲斗会出现前后左右全方位晃动，钢丝绳也会在运行冲击下伸长变形甚至打结，影响升降运行的准确性，使用频繁时在冲击下更易断股，降低了设备的安全性和可靠性；另外钢丝绳受损使钢丝逐根断裂而不易被发现，更换时需要换掉整根钢丝绳，而且更换时必须在卷筒上压紧绳头并保证缠绕整齐,松紧程度必须合适，使用频繁时半年就要更换一次，寿命低。

2、此外，钢丝绳与滚筒之间的摩擦力较大，导致提升电机功率消耗严重，同时也会大大降低钢丝绳和滚筒的使用寿命。考虑到连杆机构各构件之间为面接触，单位面积所受的压力较小，易于润滑，摩擦及磨损较小，能获得较高的轨迹精度，且各构件之间的接触是靠本身的几何封闭来实现的不需要锁紧弹簧，所以结构简单，制造难度大不。从维修的便利程度与成本多少来衡量，连杆机构提升方式是明显优于钢丝绳提升方式的。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种以连杆机构为提升方式的矿用电铲及挖掘机，通过使用平面连杆机构代替原有的钢丝绳牵引，在第一驱动装置和第二驱动装置的相互配合下使铲斗实现理想的挖掘轨迹，提高了矿用电铲工作时的安全性，减少了维修成本，使矿用电铲的挖掘轨迹更加精确，获得更大的工作空间。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种以连杆机构为提升方式的矿用电铲，包括一对推压臂、提升连杆和铲斗，一对所述推压臂一端分别连接在底盘上，一对所述推压臂另一端分别通过转动副连接提升连杆一端；所述推压臂上设有直线推拉机构；所述铲斗一端连接提升机构另一端，所述铲斗另一端连接直线推拉机构，通过所述提升连杆和直线推拉机构使铲斗升降，使铲斗的挖掘轨迹更加精确，更好的完成挖掘工作。

4、进一步，所述提升连杆包括第一提升臂、第二提升臂、提升杆和第一驱动装置，所述提升杆一端分别与第一提升臂和第二提升臂连接，所述提升杆另一端与铲斗转动副连接；所述第一提升臂和第二提升臂通过传动装置与一对推压臂另一端传动连接；所述第一驱动装置用于驱动传动装置，使第一提升臂和第二提升臂同步转动。

5、进一步，所述传动装置包括连接轴和锥齿轮轮系；所述连接轴的两端支撑在一对推压臂另一端内，所述第一提升臂和第二提升臂分别与连接轴的两端传动连接；所述连接轴与第一驱动装置之间设有锥齿轮轮系。

6、进一步，所述直线推拉机构包括推压轴、鞍座、推压齿条和第二驱动装置；一对推压臂上分别铰接安装所述鞍座；所述推压轴两端支撑在一对推压臂上；所述推压齿条一端穿过鞍座与铲斗连接；所述推压轴上设有与推压齿条啮合的圆柱齿轮，所述第二驱动装置用于驱动推压轴转动，使一对推压臂上安装的推压齿条同步移动。

7、进一步，所述第二驱动装置为链传动机构。

8、进一步，所述第一提升臂、第二提升臂和提升杆构成了rrr型支链结构，提供更高的可靠性。

9、进一步，初始状态所述推压齿条垂直与水平面，使铲斗尖接触料堆，通过控制第一驱动装置和第二驱动装置按照s型正向加减速运行，用于使铲斗挖掘；当铲斗到达预定高度卸料后，通过控制第一驱动装置和第二驱动装置按照反向s型加减速，用于使铲斗回到初始状态。

10、一种挖掘机，包括上述以连杆机构为提升方式的矿用电铲和控制系统，所述控制系统用于分别控制第一驱动装置和第二驱动装置的输出端动力输出。

11、本发明的有益效果在于：

12、1.本发明所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲从安全可靠方面考虑，该矿用电铲的构件形状简单，构件之间的接触由构件本身的几何约束来保持的，故该矿用电铲的工作装置可靠性以及安全性更高。

13、2.本发明所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲从维修的便利性来说，平面连杆机构比钢丝绳提升有优势，杆件有更好的可靠性，轴承、轴、锥齿轮的使用寿命更长，一旦零件有所损坏，只需把损坏的零件更换即可。钢丝绳则不然，它必须更换整根钢丝绳，而且更换时必须在卷筒上压紧绳头并保证缠绕整齐,松紧程度必须合适，因此，从维修的便利程度与成本多少来衡量，连杆提升机构是明显优于钢丝绳提升的。

14、3.本发明所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲从轨迹控制的精确性考虑，该矿用电铲的连杆机构中各构件之间为面接触的低副，单位面积所受的压力较小，易于润滑，摩擦及磨损较小，能获得较高的轨迹精度。而且给铲斗施加相同的外力，平面连杆机构提升的铲斗产生的晃动幅度远小于钢丝绳提升的铲斗,该矿用电铲可以减少铲斗的晃动，使铲斗的挖掘轨迹更精确，便于控制和智能化研究。

15、4.本发明所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲从工作空间范围考虑，该矿用电铲的连杆机构相比于钢丝绳提升装置具有更高的灵活性，通过调整杆件的尺寸和安装角度，可以使铲斗获得更大的工作空间。

技术特征：

1.一种以连杆机构为提升方式的矿用电铲，其特征在于，包括一对推压臂(8)、提升连杆和铲斗，一对所述推压臂(8)一端分别连接在底盘上，一对所述推压臂(8)另一端分别通过转动副连接提升连杆一端；所述推压臂(8)上设有直线推拉机构；所述铲斗一端连接提升机构另一端，所述铲斗另一端连接直线推拉机构，通过所述提升连杆和直线推拉机构使铲斗升降。

2.根据权利要求1所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲，其特征在于，所述提升连杆包括第一提升臂(3)、第二提升臂(4)、提升杆(1)和第一驱动装置，所述提升杆(1)一端分别与第一提升臂(3)和第二提升臂(4)连接，所述提升杆(1)另一端与铲斗转动副连接；所述第一提升臂(3)和第二提升臂(4)通过传动装置与一对推压臂(8)另一端传动连接；所述第一驱动装置用于驱动传动装置，使第一提升臂(3)和第二提升臂(4)同步转动。

3.根据权利要求2所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲，其特征在于，所述传动装置包括连接轴(5)和锥齿轮轮系(6)；所述连接轴(5)的两端支撑在一对推压臂(8)另一端内，所述第一提升臂(3)和第二提升臂(4)分别与连接轴(5)的两端传动连接；所述连接轴(5)与第一驱动装置之间设有锥齿轮轮系。

4.根据权利要求1所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲，其特征在于，所述直线推拉机构包括推压轴(11)、鞍座(12)、推压齿条(9)和第二驱动装置；一对推压臂(8)上分别铰接安装所述鞍座(12)；所述推压轴(11)两端支撑在一对推压臂(8)上；所述推压齿条(9)一端穿过鞍座(12)与铲斗连接；所述推压轴(11)上设有与推压齿条(9)啮合的圆柱齿轮(20)，所述第二驱动装置用于驱动推压轴(11)转动，使一对推压臂(8)上安装的推压齿条(9)同步移动。

5.根据权利要求4所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲，其特征在于，所述第二驱动装置为链传动机构。

6.根据权利要求2所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲，其特征在于，所述第一提升臂(3)、第二提升臂(4)和提升杆(1)构成了rrr型支链结构。

7.根据权利要求4所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲，其特征在于，初始状态所述推压齿条(9)垂直与水平面，使铲斗尖接触料堆，通过控制第一驱动装置和第二驱动装置按照s型正向加减速运行，用于使铲斗挖掘；当铲斗到达预定高度卸料后，通过控制第一驱动装置和第二驱动装置按照反向s型加减速，用于使铲斗回到初始状态。

8.一种挖掘机，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的以连杆机构为提升方式的矿用电铲和控制系统，所述矿用电铲安装在挖掘机的底盘上，所述控制系统用于分别控制第一驱动装置和第二驱动装置的输出端动力输出。

技术总结
本发明提供了一种以连杆机构为提升方式的矿用电铲及挖掘机，包括一对推压臂、提升连杆和铲斗，一对所述推压臂一端分别连接在底盘上，一对所述推压臂另一端分别通过转动副连接提升连杆一端；所述推压臂上设有直线推拉机构；所述铲斗一端连接提升机构另一端，所述铲斗另一端连接直线推拉机构，通过所述提升连杆和直线推拉机构使铲斗升降，通过使用平面连杆机构代替原有的钢丝绳牵引，在第一驱动装置与第二驱动装置的相互配合下使铲斗实现理想的挖掘轨迹。

技术研发人员：吴娟,寇子明,郭辰昊,丰崟楠,林宝国
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13