專利名稱：一種機械式電動挖掘機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工程機械，特別是一種機械式電動挖掘機構(gòu)。
背景技術(shù)：
挖掘機是一種用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料 場的重要工程機械，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、能源、農(nóng)田改造、礦山挖掘以及現(xiàn)代軍事工程 中，是工程建設(shè)領(lǐng)域最主要的工程機械之一。至今，挖掘機主要有機械式和液壓式兩種類型。機械式挖掘機是利用機械傳動件 實現(xiàn)挖掘動作，具有堅固耐用等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)的單自由度機械式挖掘機不能完成復(fù)雜的 動作，即使僅用于采礦，也常常遇到困難，如在挖掘較高臺面時斗齒不能產(chǎn)生更大的切削 力；向裝載車中卸載高度偏小等等。液壓式挖掘機采用液壓傳動，液壓油作為傳遞動力的介 質(zhì)，其起動性較差，容易因為內(nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且泄漏的液壓油會污染環(huán)境。同 時液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時有噪音和振動。有時會出現(xiàn)過熱，工作無力等 現(xiàn)象。同時液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴(yán)格，制造較為困難，使用中維修保養(yǎng)要求 技術(shù)較高，難度較大。隨著挖掘機功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來越復(fù)雜，出現(xiàn)故障更具有突 然性、隱蔽性。因為液壓系統(tǒng)的缺陷和局限性，液壓式挖掘機多為中小型挖掘機。至今許多 大型挖掘機不得不采用電力驅(qū)動的機械式挖掘機。當(dāng)前工程機械領(lǐng)域具有這樣的共識機械式挖掘機所能完成的動作簡單、難以變 化，許多動作不能實現(xiàn)；液壓式挖掘機可以靈活執(zhí)行各種工程動作，但又存在液壓系統(tǒng)零部 件要求高，壽命不成、漏油等缺陷。這是一個十分棘手的問題，也是長期未能取得突破的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種機械式電動挖掘機構(gòu)，不僅能克服傳統(tǒng)機械式挖掘機動 作簡單，挖掘速度難控制等不足，而且克服了液壓式挖掘機液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、易漏油等缺點。本發(fā)明具有液壓式挖掘機的靈活性，而且具有更廣泛的適用場合，更 環(huán)保。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達到上述目的一種機械式電動挖掘機構(gòu)，包括動臂抬升機構(gòu)，斗桿擺動機構(gòu)，鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)和機 架，所述動臂抬升機構(gòu)由第一主動桿、第一連桿、動臂和機架組成。第一主動桿一端通過第 一鉸孔與機架鉸接，另一端通過第二鉸孔與第一連桿鉸接。從第一動桿另一端通過第三鉸 孔與動臂鉸接。動臂一端通過第四鉸孔與機架鉸接，另一端通過第五鉸孔與斗桿鉸接。所述斗桿擺動機構(gòu)由第二主動桿，第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六 連桿、斗桿組成。第二主動桿一端通過第六鉸孔與機架鉸接，另一端通過第七鉸孔與第二連 桿鉸接，第二連桿另一端通過第八鉸孔與第三連桿、第六連桿鉸接，第三連桿另一端通過第 四鉸孔與機架鉸接，第六連桿另一端通過第九鉸孔與第四連桿、第五連桿鉸接，第四連桿另一端通過第三鉸孔與動臂鉸接，第五連桿另一端通過第十鉸孔與斗桿鉸接。斗桿另一端通 過第十一鉸孔與鏟斗鉸接。所述鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)由第三主動桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第十連桿、第 十一連桿、第十二連桿、第十三連桿、第十四連桿、第十五連桿、鏟斗組成。第三主動桿通過 第十二鉸孔與機架鉸接，另一端通過第十三鉸孔與第十四連桿鉸接，第十四連桿另一端通 過第十四鉸孔與第十三連桿和第十五連桿鉸接。第十五連桿另一端通過第八鉸孔與第六連 桿鉸接。第十三連桿另一端通過第十五鉸孔與第十一連桿、第十二連桿鉸接，第十二連桿另 一端通過第九鉸孔與第五連桿鉸接。第十一連桿另一端通過第十六鉸孔與第十連桿和第九 連桿鉸接。第十連桿另一端通過第十鉸孔與斗桿鉸接。第九連桿另一端通過第十七鉸孔與 第七連桿和第八連桿鉸接。第七連桿另一端通過第十八鉸孔與斗桿鉸接，第八連桿另一端 通過第十九鉸孔與鏟斗鉸接。第二主動桿、第一主動桿、第三主動桿分別由第一伺服電機、第二伺服電機、第三 伺服電機控制，通過編程在輸出端實現(xiàn)作業(yè)所需求的軌跡和速度。所述機構(gòu)機架上安裝有三臺臺伺服電機。機架本身可安裝在傳統(tǒng)挖掘機帶回轉(zhuǎn)平 臺的輪胎式或履帶式行走機構(gòu)上，實現(xiàn)挖掘作業(yè)和整機的定位與行走。挖掘機構(gòu)工作時，根據(jù)挖掘機作業(yè)要求，通過控制單元，控制動臂抬升機構(gòu)伺服電 動機使動臂根據(jù)工作要求在工作空間內(nèi)起落，同時控制斗桿擺動機構(gòu)伺服電動機使斗桿繞 動臂末端鉸孔擺動，配合挖掘作業(yè)，并通過控制鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)電動機，控制鏟斗翻轉(zhuǎn)，配合 完成挖掘作業(yè)。本發(fā)明突出優(yōu)點在于1、不僅具有液壓式挖掘機的靈活性，完全實現(xiàn)各種復(fù)雜挖掘動作，而且克服了液 壓式挖掘機液壓系統(tǒng)元件精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，漏油等缺點。由于采用伺服電動機驅(qū)動， 反應(yīng)更迅速，不僅節(jié)能環(huán)保，低噪音，而且降低了維修保養(yǎng)成本。3、不僅滿足傳統(tǒng)液壓式挖掘機的一般工作場合，還適用于高原缺氧與地下礦井和 其它一些易燃易爆等特殊場所。3、本發(fā)明所有電機都安裝在機架上，有效降低手臂重量，改善受力狀況。


圖1為本發(fā)明所述機械式電動挖掘機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述機械式電動挖掘機構(gòu)的動臂抬升機構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述機械式電動挖掘機構(gòu)的斗桿擺動機構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述機械式電動挖掘機構(gòu)的鏟斗翻轉(zhuǎn)機構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明所述機械式電動挖掘機構(gòu)的俯視圖。
具體實施例方式以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。本發(fā)明所述機械式電動挖掘機構(gòu)，包括動臂抬升機構(gòu)，斗桿擺動機構(gòu)，鏟斗反轉(zhuǎn)機 構(gòu)和機架。對照圖1、圖2，所述動臂抬升機構(gòu)為一平面單自由度可控機構(gòu)，包括第一主動桿
410、第一連桿12、動臂15和機架7組成。第一主動桿10 —端通過第一鉸孔9與機架鉸接， 另一端通過第二鉸孔11與第一連桿12鉸接。第一連桿12另一端通過第三鉸孔13與動臂 15鉸接。動臂15 —端通過第四鉸孔8與機架7鉸接，另一端通過第五鉸孔25與斗桿16鉸 接。第一主動桿10由第一伺服電機42控制，可通過編程實現(xiàn)動臂15前端在工作空間的提 升和下降。對照圖1和圖3，所述斗桿擺動機構(gòu)由第二主動桿5，第二連桿1、第三連桿4、第四 連桿14、第五連桿30、第六連桿35、斗桿16組成。第二主動桿5 —端通過第六鉸孔6與機 架7鉸接，另一端通過第七鉸孔2與第二連桿1鉸接，第二連桿1另一端通過第八鉸孔3與 第三連桿4、第六連桿35鉸接，第三連桿4另一端通過第四鉸孔8與機架7鉸接，第六連桿 35另一端通過第九鉸孔33與第四連桿14和第五連桿30鉸接，第四連桿14另一端通過第 三鉸孔13與動臂15鉸接，第五連桿30另一端通過第十鉸孔觀與斗桿16鉸接。斗桿16 另一端通過第十一鉸孔20與鏟斗19鉸接。第二主動桿5由第二伺服電機43控制，可通過 編程實現(xiàn)斗桿16前端繞動臂上第五鉸孔25在工作空間擺動。對照圖1和圖4，所述鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)由第三主動桿40、第七連桿18、第八連桿22、 第九連桿對、第十連桿沈、第十一連桿四、第十二連桿31、第十三連桿34、第十四連桿37、 第十五連桿38、鏟斗19組成。第三主動桿40通過第十二鉸孔41與機架7鉸接，另一端通 過第十三鉸孔39與第十四連桿37鉸接，第十四連桿37另一端通過第十四鉸孔36與第十三 連桿34和第十五連桿38鉸接。第十五連桿38另一端通過第八鉸孔3與第六連桿35鉸接。 第十三連桿34另一端通過第十五鉸孔32與第十一連桿四和第十二連桿31鉸接，第十二 連桿31另一端通過第九鉸孔33與第五連桿30鉸接。第十一連桿四另一端通過第十六鉸 孔27與第十連桿沈和第九連桿M鉸接。第十連桿沈另一端通過第十鉸孔28與斗桿16 鉸接。第九連桿M另一端通過第十七鉸孔23與第七連桿18和第八連桿22鉸接。第七連 桿18另一端通過第十八鉸孔17與斗桿16鉸接，第八連桿22另一端通過第十九鉸孔21與 鏟斗19鉸接。第三主動桿40由第三伺服電機44控制，通過編程實現(xiàn)鏟斗19繞斗桿16上 的第十一鉸孔20在工作空間翻轉(zhuǎn)。挖掘機構(gòu)工作時，根據(jù)挖掘機作業(yè)要求，通過控制單元，控制動臂抬升機構(gòu)第一伺 服電動機42使動臂15根據(jù)工作要求在工作空間內(nèi)起落，同時控制斗桿擺動機構(gòu)第二伺服 電動機43使斗桿16繞動臂上第五鉸孔25擺動，配合挖掘作業(yè)，并通過控制鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu) 第三伺服電機44，控制鏟斗19翻轉(zhuǎn)，配合完成挖掘作業(yè)。
權(quán)利要求
1. 一種機械式電驅(qū)動挖掘機構(gòu)，包括動臂抬升機構(gòu)，斗桿擺動機構(gòu)，鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)和機 架，其特征在于所述動臂抬升機構(gòu)由第一主動桿、第一連桿、動臂和機架組成，第一主動桿一端通過第 一鉸孔與機架鉸接，另一端通過第二鉸孔與第一連桿鉸接，第一連桿另一端通過第三鉸孔 與動臂鉸接，動臂一端通過第四鉸孔與機架鉸接，另一端通過第五鉸孔與斗桿鉸接，所述斗桿擺動機構(gòu)由第二主動桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿 和斗桿組成，第二主動桿一端通過第六鉸孔與機架鉸接，另一端通過第七鉸孔與第二連桿 鉸接，第二連桿另一端通過第八鉸孔與第三連桿和第六連桿鉸接，第三連桿另一端通過第 四鉸孔與機架鉸接，第六連桿另一端通過第九鉸孔與第四連桿、第五連桿、鉸接，第四連桿 另一端通過第三鉸孔與動臂鉸接，第五連桿另一端通過第十鉸孔與斗桿鉸接，斗桿另一端 通過第十一鉸孔與鏟斗鉸接，所述鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)由第三主動桿，第七連桿、第八連桿、第九連桿、第十連桿、第十一連 桿、第十二連桿、第十三連桿、第十四連桿、第十五連桿和鏟斗組成，第三主動桿通過第十二 鉸孔與機架鉸接，另一端通過第十三鉸孔與第十四連桿鉸接，第十四連桿另一端通過第 十四鉸孔與第十三連桿和第十五連桿鉸接，第十五連桿另一端通過第八鉸孔與第六連桿鉸 接，第十三連桿另一端通過第十五鉸孔與第十一連桿和第十二連桿鉸接，第十二連桿另一 端通過第九鉸孔與第五連桿鉸接，第十一連桿另一端通過第十六鉸孔與第十連桿和第九連 桿鉸接，第十連桿另一端通過第十鉸孔與斗桿鉸接，第九連桿另一端通過第十七鉸孔與第 七連桿和第八連桿鉸接，第七連桿另一端通過第十八鉸孔與斗桿鉸接，第八連桿另一端通 過第十九鉸孔與鏟斗鉸接。
全文摘要
一種機械式電動挖掘機構(gòu)，包括動臂抬升機構(gòu)、斗桿擺動機構(gòu)、鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)和機架。所述動臂抬升機構(gòu)包括動臂與抬升機構(gòu)，動臂一端與機架鉸接，另一端與斗桿鉸接，抬升機構(gòu)一端與動臂鉸接，另一端與機架鉸接。所述斗桿擺動機構(gòu)包括斗桿與擺動機構(gòu)，斗桿鉸接在動臂上，一端鉸接擺動機構(gòu)，另一端與鏟斗鉸接；擺動機構(gòu)鉸接于斗桿與機架之間，并與動臂鉸接。所述鏟斗反轉(zhuǎn)機構(gòu)鉸接于鏟斗和機架之間，并與斗桿擺動機構(gòu)鉸接。本發(fā)明能有效解決液壓式挖掘機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、漏油及工作場合受制約等因素，因三個伺服電動機全部安裝在機架上，降低手臂重量，改善各桿受力，且能靈活完成各種復(fù)雜動作。不僅滿足一般場合，還可用于高原缺氧、地下礦井等特殊場所。
文檔編號E02F3/42GK102080391SQ20101058280
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者葉忠慧, 張 林, 李巖舟, 溫芳, 潘宇晨, 王汝貴, 王紅州, 蔡敢為 申請人:廣西大學(xué)