一种顶撑与支护一体的属具的制作方法

本发明属于机械自动化工程领域，具体地说是一种顶撑与支护一体的属具。

背景技术：

用于大型工程机械上的属具种类很多，如破碎铲斗、破碎锤、液压破碎机、木料抓斗、石料抓斗、倾斜挖斗、液压夯、松土器等等，主要用于建筑的破拆。在地震救援中，由于现有救援设备功能单一，设备自身重量大、工作重量轻，救援人员近距离操作存在极大的安全危险。顶撑支护是地震救援的一项重要作业，能够有效保护救援人员和被困群众的生命安全，防止二次伤害，而用于工程机械上的顶撑支护作业的属具目前还未见报导。将大型工程机械应用于地震救援中顶撑支护作业，就需要配备相应的顶撑支护作业的属具。

技术实现要素：

为了解决现有救援设备功能单一且自身重量大、工作重量轻、救援人员近距离操作等问题，本发明的目的在于提供一种顶撑与支护一体的属具。该属具具能够实现与大型工程机械之间快速安装与共同转场，实现了远程操作、方便携带等多种功能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括箱体部分、左顶撑机械臂系统、右顶撑机械臂系统及支护投放系统，其中左顶撑机械臂系统与右顶撑机械臂系统结构相同，对称安装在所述箱体部分的两侧，所述支护投放系统安装在箱体部分上，并位于左顶撑机械臂系统与右顶撑机械臂系统之间；所述左顶撑机械臂系统及右顶撑机械臂系统均包括安装有顶撑液压缸的夹持机械臂、手指驱动液压缸、手指机构及依次相连的多节臂，该多节臂中最后一节臂上安装有手指驱动液压缸，所述手指驱动液压缸的输出端通过手指机构夹取所述夹持机械臂的一端，所述夹持机械臂的另一端为夹持机械手，该夹持机械臂通过所述多节臂的驱动伸缩或摆动，并通过所述顶撑液压缸的顶撑形成通道；所述支护投放系统包括推送液压缸、安全框连接板及安全框，该推送液压缸安装在所述箱体部分上，输出端连接有安全框连接板，所述安全框连接板上安装有锁紧安全框的液压锁紧装置，所述安全框通过推送液压缸的驱动插入所 述通道中，完成支护作业。

其中：所述多节臂包括一节臂、二节臂、三节臂及四节臂，该一节臂的一关节液压缸安装在所述箱体部分内，所述二节臂包括滑块及二节臂旋转驱动装置，该滑块一端与所述一关节液压缸的活塞相连，另一端通过二节臂旋转驱动装置与所述三节臂的一端相连，该三节臂的另一端设有与所述四节臂相连的三节臂旋转驱动装置，所述手指机构和手指驱动液压缸分别安装在四节臂中；所述箱体部分的两侧分别设有机械臂导轨，所述左、右顶撑机械臂系统中二节臂中的滑块分别与两侧的机械臂导轨滑动连接；所述二节臂旋转驱动装置包括二节臂电机固定板、二节臂驱动电机、二节臂驱动链轮、二节臂从动链轮及二节臂驱动链条，该二节臂驱动电机通过二节臂电机固定板固接在所述滑块上，二节臂驱动电机的输出轴与二节臂驱动链轮相连，所述二节臂驱动链轮通过二节臂驱动链条与二节臂从动链轮相连接，所述二节臂从动链轮的从动链轮轴转动安装在滑块的另一端，并与所述三节臂的一端相连；

所述三节臂旋转驱动装置包括三节臂驱动电机、三节臂驱动带轮A、三节臂驱动带轮B及三节臂驱动同步带，该三节臂驱动电机安装在三节臂的另一端，输出轴上连接有三节臂驱动带轮A，所述三节臂驱动带轮A通过三节臂驱动同步带与三节臂驱动带轮B相连，该三节臂驱动带轮B的带轮轴转动安装在所述三节臂的另一端，并与所述四节臂固定连接；

所述手指机构包括两个平行四边形机构，每个所述平行四边形机构均包括手指固定座、手指前摆臂、手指后摆臂及夹指，所述手指固定座固定在四节臂内部的一侧，该手指固定座的前、后两端分别与手指前摆臂及手指后摆臂的一端相铰接，所述手指前摆臂及手指后摆臂的另一端分别与夹指铰接，进而形成一个所述平行四边形机构；每个平行四边形机构中的手指后摆臂通过连杆与手指驱动液压缸的活塞相连；每个所述夹指上均设有便于夹取夹持机械臂的“V”形槽；所述夹持机械臂的一端设有供手指机构夹取的后端接口，该后端接口为方形；所述夹持机械臂上开有多个安装顶撑液压缸的液压缸固定孔；

所述安全框连接板上对称开有两个导向槽，每个导向槽均对应一个液压锁紧装置；所述液压锁紧装置包括锁紧液压缸及锁紧滑块，该锁紧液压缸固接在所述安全框连接板的背面，所述锁紧滑块的一端与该锁紧液压缸相连，另一端由一个所述导向槽穿过、用于锁紧安全框；所述锁紧滑块的另一端呈钩状，在两锁紧滑块之间设有安装在所述安全框连接板正面的柱销，该柱销与两锁紧滑块共同作用，锁紧所述安 全框；

所述箱体部分包括箱体、液压快换接口、机械臂导轨、安全框导向槽及快换接口，该箱体朝向安全框的一侧开口，在所述箱体的两侧壁上分别安装有液压快换接口，在箱体底板的左右两侧分别设有机械臂导轨，所述安全框导向槽安装在箱体底板上、并位于所述支护投放系统的前方；所述箱体开口方向两侧壁上均加工有矩形开口，所述快换接口设置在箱体的后部。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明顶撑和支护两种功能集于一身，结构简单、配套设备少且操作简单，能够快速安装在大型工程车辆上。

2.本发明能够远程快速建立废墟中的救援通道，保证救援人员的安全，及时营救出遇难人员。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图之一；

图2为本发明去掉安全框的立体结构示意图之一(两边夹持机械臂)收缩；

图3为本发明去掉安全框的立体结构示意图之二(两边夹持机械臂)伸出；

图4为本发明左(右)顶撑机械壁系统的结构示意图；

图5为本发明一节臂的结构示意图；

图6为本发明二节臂的结构示意图；

图7为本发明三节臂的结构示意图；

图8为本发明四节臂的结构示意图；

图9为本发明的立体结构示意图之二；

图10为本发明去掉顶撑液压缸的立体结构示意图；

图11为本发明支护投放系统去掉安全框后的结构示意图；

其中：1为箱体部分，2为左顶撑机械臂系统，3为右顶撑机械臂系统，4为支护投放系统，5为箱体，6为液压快换接口，7为机械臂导轨，8为安全框导向槽，9为快换接口，10为一关节液压缸，11为二节臂，12为二节臂旋转驱动装置，13为三节臂，14为三节臂旋转驱动装置，15为四节臂，16为手指机构，17为手指驱动液压缸，18为夹持机械臂，19为活塞，20为二节臂驱动电机，21为三节臂驱动电机，22为夹指，23为液压缸固定孔，24为后端接口，25为推送液压缸，26为推送液压缸固定件，27为安全框连接板，28为液压锁紧装置，29为安全框，30为锁紧液压缸，31为锁紧滑块，32为二节臂电机固定板，33为二节臂驱动链轮，34为二节臂从动链轮，35为 二节臂驱动链条，36为三节臂驱动带轮A，37为三节臂驱动带轮B，38为三节臂驱动同步带，39为手指固定座，40为手指前摆臂，41为手指后摆臂，42为滑块，43为从动链轮轴，44为带轮轴，45为顶撑液压缸，46为柱销，47为导向槽，48为连杆，49为夹持机械手，50为矩形开口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图9及图10所示，本发明包括箱体部分1、左顶撑机械臂系统2、右顶撑机械臂系统3及支护投放系统4，其中箱体部分1包括箱体5、液压快换接口6、机械臂导轨7、安全框导向槽8及快换接口9，该箱体5为内部中空且一侧开口的结构、呈长方体形状，在箱体5的两侧壁上分别安装有液压快换接口6，在箱体5底板的左右两侧分别设有机械臂导轨7，两侧的机械臂导轨7的一端均固接在箱体5内，另一端由箱体5伸出。安全框导向槽8安装在箱体5底板上、并位于支护投放系统4的前方，且位于两侧机械臂导轨7之间。箱体5开口方向两侧壁上均开有矩形开口50。箱体5的后部具有与工程机械配合的快换接口9，方便了属具与工程机械的连接。

左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3结构相同，对称安装在箱体部分1的两侧；左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3的动力部分位于箱体5内，执行部分位于箱体5外。支护投放系统4位于左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3之间，支护投放系统4的动力部分安装在箱体5内，执行部分位于箱体5外。

如图2～5所示，左顶撑机械臂系统2及右顶撑机械臂系统3均包括安装有顶撑液压缸45的夹持机械臂18、手指驱动液压缸17、手指机构16及依次相连的多节臂，本实施例的多节臂包括一节臂、二节臂11、三节臂13及四节臂15，该一节臂的一关节液压缸10固定装在箱体5内的一侧壁上，二节臂11包括滑块42及二节臂旋转驱动装置12，左、右顶撑机械臂系统2、3中二节臂11中的滑块42分别与两侧的机械臂导轨7滑动连接，使左、右顶撑机械臂系统2、3能够通过各自的一关节液压缸10驱动在两侧的机械臂导轨7上前后滑动；该滑块42一端与一关节液压缸10的活塞19固定连接，另一端通过二节臂旋转驱动装置12与三节臂13的一端相连，该三节臂13的另一端设有与四节臂15相连的三节臂旋转驱动装置14，手指机构16和手指驱动液压缸17分别安装在四节臂15中。三节臂13可通过二节臂旋转驱动装置12的驱动相对二节臂11进行摆动，四节臂15可通过三节臂旋转驱动装置14的驱动相对三节臂13进行摆动。在摆 动时，箱体5两侧开设的矩形开口50可避免摆动的三节臂13、四节臂15与箱体5两侧发生碰撞干涉。

如图6所示，二节臂旋转驱动装置12包括二节臂电机固定板32、二节臂驱动电机20、二节臂驱动链轮33、二节臂从动链轮34及二节臂驱动链条35，滑块42为内部中空且另一端开口的结构、呈长方体形状，并在开口端的上下两侧分别向外延伸成半圆状。二节臂驱动电机20通过二节臂电机固定板32固接在滑块42上，二节臂驱动电机20的输出轴与二节臂驱动链轮33相连，二节臂驱动链轮33通过二节臂驱动链条35与二节臂从动链轮34相连接，二节臂从动链轮34的从动链轮轴43转动安装在滑块42的另一端，并与三节臂13的一端相连。

如图7所示，三节臂旋转驱动装置14包括三节臂驱动电机21、三节臂驱动带轮A36、三节臂驱动带轮B37及三节臂驱动同步带38，该三节臂驱动电机21安装在三节臂13的另一端，输出轴上连接有三节臂驱动带轮A36，三节臂驱动带轮A36通过三节臂驱动同步带38与三节臂驱动带轮B37相连，该三节臂驱动带轮B37的带轮轴44转动安装在三节臂13的另一端，并与四节臂15固定连接。

如图8所示，手指机构16包括两个平行四边形机构，每个平行四边形机构均包括手指固定座39、手指前摆臂40、手指后摆臂41及夹指22，手指固定座39固定在四节臂15内部的一侧，该手指固定座39的前、后两端分别与手指前摆臂40及手指后摆臂41的一端相铰接，手指前摆臂40及手指后摆臂41的另一端分别与夹指22铰接，进而形成一个平行四边形机构。每个平行四边形机构中的手指后摆臂41通过连杆48与手指驱动液压缸17的活塞相连。手指驱动液压缸17通过活塞的伸缩驱动手指机构16中的两个夹指22开合来夹取夹持机械臂18。每个夹指22上均设有便于夹取夹持机械臂18的“V”形槽。

夹持机械臂18的一端设有供手指机构16夹取的后端接口24，该后端接口24为方形，与夹指22上的上下两个“V”形槽相对应；夹持机械臂18的另一端为夹持机械手49。夹持机械臂18上开有多个(本实施例为三个)液压缸固定孔23，每个液压缸固定孔23上均安装有一个顶撑液压缸45。夹持机械臂18通过多节臂的驱动伸缩或摆动，并通过顶撑液压缸45的顶撑形成通道。

如图1、图2及图11所示，支护投放系统4包括推送液压缸25、推送液压缸固定件26、安全框连接板27、液压锁紧装置28及安全框29，推送液压缸25通过推送液压缸固定件26固定在箱体5底板的中 央位置，推送液压缸25的输出端连接于安全框连接板27背面的中间下部。安全框连接板27上对称开有两个导向槽47，每个导向槽47用来安装一个液压锁紧装置28。液压锁紧装置28包括一个锁紧液压缸30及一个锁紧滑块31，该锁紧液压缸30固接在安全框连接板27的背面，锁紧滑块31的一端与该锁紧液压缸30相连，另一端呈钩状，由一个导向槽47穿过，与安全框29相配合，用于锁紧安全框29。在两锁紧滑块31之间设有安装在安全框连接板27正面的柱销46，该柱销46与两锁紧滑块31共同作用，锁紧安全框29。安全框29通过推送液压缸25的驱动插入通道中，完成支护作业。

本发明的液压快换接口6为市购产品，购置于盐城市锦东液压机械有限公司生产的斑马式快换接头。

本发明的工作原理为：

顶撑：

左、右顶撑机械臂系统2、3中的一关节液压缸10的活塞19与二节臂11相连，当一关节液压缸10加压推动活塞19向前移动，左、右顶撑机械臂系统2、3及各自连接的夹持机械臂18共同沿两侧的机械臂导轨7向前移动。当顶撑液压缸45将要到达预定位置时，左、右顶撑机械臂系统2、3上的固定在二节臂电机固定板32上的二节臂驱动电机20工作，带动与其输出轴相连的二节臂驱动链轮33旋转，通过二节臂驱动链条35将旋转运动输出到二节臂从动链轮34上，二节臂从动链轮34的从动链轮轴43与三节臂13相连，所以带动三节臂13对夹持机械臂18上的顶撑液压缸45位置进行微调。微调也可以通过安装在三节臂13上的三节臂驱动电机21带动与输出轴相连的三节臂驱动带轮A36转动来实现，通过三节臂驱动同步带38带动三节臂驱动带轮B37，三节臂驱动带轮B37与四节臂15相连。一关节液压缸10的活塞19继续向前推进，使夹持机械臂18继续向前到达预定位置。

夹持机械臂18上的各顶撑液压缸45到达预定位置后，后方工程机械上的液压控制系统(本发明的液压控制系统为现有技术)发出指令，通过与箱体5两侧液压快换接口6相连的液压管给顶撑液压缸45输出压力油，此时夹持机械臂18上的顶撑液压缸45开始顶撑作业，当顶撑液压缸45伸长高度达到最大，两侧的液压快换接口6自动断开与液压管的连接。

当夹持机械臂18上的顶撑液压缸45顶撑作业完成后，手指驱动液压缸17的活塞伸长，使夹指22放松夹持机械臂18后端接口24，使左、右顶撑机械臂系统2、3与夹持机械臂18的连接断开。之后， 左、右顶撑机械臂系统2、3中各自的一关节液压缸10加压推动活塞19向后移动，带动左、右顶撑机械臂系统2、3沿两侧的机械臂导轨7向后移动到初始位置，本发明的顶撑作业完成。

支护：

安装了安全框29的支护投放系统4进行支护安全作业，此时夹持机械臂18上的顶撑液压缸45已完成顶撑作业。当工程机械带动本发明调整好安全框29的姿态，支护投放系统4中的推送液压缸25的活塞向前移动，带动安全框连接板27和安全框29沿安全框导向槽8向前运动，并插入顶撑作业过程中左右共六个顶撑液压缸45顶撑形成的通道中。当安全框29到达指定位置，液压锁紧装置28上的锁紧液压缸30动作，带动锁紧滑块31放松对安全框29的夹持，推送液压缸25的活塞向后移动，拔出柱销46并带动安全框连接板27向后运动，直至回到初始位置。此时，安全框29安放作业完成。

本发明针对起缝支护一体的多功能属具建立起的稳定支护缝隙，以液压作为主要动力源，配以电机作为辅助动力源，采用多点顶撑液压缸在缝隙中，顶起建筑物废墟，然后放入起支护作用的安全框,建立安全的救援通道。左、右顶撑机械臂系统2、3主要负责将顶撑液压缸45运送/收回到指定位置，为支护做前期的保障工作。支护投放系统4主要负责将支护的安全框29运送/收回到指定位置，为救援人员的救援工作提供安全的通道。本发明从大型工程机械救援作业、救援现场急需的起缝属具出发，分析灾害现场典型的救援环境对顶撑支护的需求、对顶撑支护属具等能力的要求，以及对属具使用和作业的条件限制，贯穿于属具的设计过程。本发明将为大型工程机械应用于地震救援提供支撑，可提高突发事件应急救援的能力，提升突发事件现场应急救援装备的水平。