一种摆臂机构、连杆臂架系统及凿岩台车的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种摆臂机构、连杆臂架系统及凿岩台车。


背景技术：

2.目前，凿岩台车的臂架系统主要由臂架、油缸和底座等部件组合形成，其中，臂架采用类似于起重机或挖掘机上伸缩臂架的结构。这种结构存在如下问题：
3.首先，过长的臂架使得整车超长，在隧道行驶过程中，凿岩台车占据空间较大，行驶非常不便。其次，臂架系统的施工操作空间有限，在一些特殊工况条件下部分臂架动作无法实现，需要移动整车才能满足要求。最后，在面临三台阶断面的隧道施工时，由于伸缩臂架的摆动角度小，容易与第二台阶或第三台阶隧道断面发生干涉，导致无法直接施工。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中伸缩臂架过长，不便于隧道施工的问题，本实用新型的目的之一是提供一种摆臂机构。
5.本实用新型提供如下技术方案：
6.一种摆臂机构，应用于连杆臂架系统，包括：
7.支承件；
8.曲臂，通过第一铰接件与所述支承件转动连接；
9.第一连接件，通过第二铰接件与所述支承件转动连接；
10.第二连接件，通过第三铰接件与所述曲臂转动连接，并通过第四铰接件与所述第一连接件转动连接；和
11.第一张拉件，通过第五铰接件与所述曲臂转动连接，并与所述第四铰接件相连，所述第一张拉件用于改变所述第四铰接件与所述第五铰接件之间的距离以调整所述第二连接件与所述曲臂之间的夹角。
12.作为对所述摆臂机构的进一步可选的方案，所述第二连接件与所述第一张拉件之间的夹角的最大值和最小值互为补角。
13.作为对所述摆臂机构的进一步可选的方案，所述第四铰接件始终位于所述第二铰接件与所述第五铰接件连线的同一侧。
14.作为对所述摆臂机构的进一步可选的方案，所述第一张拉件采用俯仰油缸。
15.作为对所述摆臂机构的进一步可选的方案，所述第二连接件采用辅助油缸。
16.本实用新型的另一目的是提供一种连杆臂架系统。
17.本实用新型提供如下技术方案：
18.一种连杆臂架系统，应用于凿岩台车，包括折叠臂、折叠机构和上述摆臂机构，所述折叠臂通过第六铰接件与所述曲臂背向所述支承件的一端转动连接，所述折叠机构用于改变所述折叠臂与所述曲臂之间的夹角。
19.作为对所述连杆臂架系统的进一步可选的方案，所述折叠机构包括：
20.第三连接件，通过第七铰接件与所述曲臂转动连接；
21.第四连接件，通过第八铰接件与所述折叠臂转动连接，并通过第九铰接件与所述第三连接件转动连接；和
22.第二张拉件，用于改变所述第三连接件与所述第四连接件之间的夹角。
23.作为对所述连杆臂架系统的进一步可选的方案，所述第二张拉件与所述第九铰接件相连，所述第二张拉件通过第十铰接件与所述曲臂转动连接，所述第二张拉件用于改变所述第九铰接件与所述第十铰接件之间的距离。
24.作为对所述连杆臂架系统的进一步可选的方案，所述曲臂为单节臂体，或者多节伸缩臂；
25.所述折叠臂为单节臂体，或者多节伸缩臂。
26.本实用新型的又一目的是提供一种凿岩台车。
27.本实用新型提供如下技术方案：
28.一种凿岩台车，包括车体、作业单元和上述连杆臂架系统，所述支承件设置在所述车体上，所述作业单元设置在所述折叠臂背向所述第六铰接件的一端。
29.本实用新型的实施例具有如下有益效果：
30.第一张拉件、曲臂和第二连接件形成三角形结构，第三铰接件、第四铰接件和第五铰接件为该三角形结构的三个顶点。当第一张拉件改变第四铰接件与第五铰接件之间的距离时，第一张拉件所在的边的长度发生变化，曲臂和第二连接件之间的夹角随之改变。
31.另一方面，曲臂、支承件、第一连接件和第二连接件形成四边形结构，第一铰接件、第二铰接件、第四铰接件和第三铰接件为该四边形结构的四个顶点。当曲臂和第二连接件之间的夹角改变时，该四边形的各个顶角均发生变化，即曲臂与支承件之间的夹角会发生改变，意味着曲臂相对于支承件摆动，且摆动角相对较大。
32.配合折叠机构改变折叠臂与曲臂之间的夹角，整个连杆臂架系统既能在工作时展开，顺利地对第二台阶或者第三台阶隧道端面施工作业，也能在不工作时折叠收拢至车体上，使得整个凿岩台车占据的空间小，便于凿岩台车在隧道内移动，从而便于隧道施工。
33.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1示出了现有技术中臂架系统的五铰点连杆的结构示意图；
36.图2示出了本实用新型实施例1提供的一种摆臂机构的整体结构示意图；
37.图3示出了本实用新型实施例1提供的一种摆臂机构在展开状态下的结构示意图；
38.图4示出了本实用新型实施例2提供的一种连杆臂架系统的整体结构示意图；
39.图5示出了本实用新型实施例2提供的一种连杆臂架系统在展开状态下的结构示
意图；
40.图6示出了本实用新型实施例3提供的一种凿岩台车的结构示意图。
41.主要元件符号说明：
42.100
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摆臂机构；110
‑
支承件；111
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底板；112
‑
侧板；120
‑
曲臂；121
‑
第一铰接件；130
‑
第一连接件；131
‑
第二铰接件；140
‑
第二连接件；141
‑
第三铰接件；142
‑
第四铰接件；150
‑
第一张拉件；151
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第五铰接件；200
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折叠臂；210
‑
第六铰接件；300
‑
折叠机构；310
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第三连接件；311
‑
第七铰接件；320
‑
第四连接件；321
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第八铰接件；322
‑
第九铰接件；330
‑
第二张拉件；331
‑
第十铰接件；400
‑
车体；500
‑
臂架；510
‑
驱动油缸；520
‑
第一拉杆；530
‑
第二拉杆；540
‑
支撑座。
具体实施方式
43.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
48.请参阅图1，在隧道其它相关施工设备(如混凝土泵车、拱架安装车等)中，存在五铰点连杆应用的臂架系统。这种臂架系统包括臂架500、驱动油缸510、第一拉杆520、第二拉杆530和支撑座540。
49.其中，臂架500的一端与支撑座540铰接。驱动油缸510的一端与臂架500铰接，驱动油缸510的另一端与第二拉杆530的一端铰接。第一拉杆520的一端与臂架500铰接，第一拉杆520的另一端与第二拉杆530的中部铰接。第二拉杆530背向驱动油缸510的一端与支撑座
540铰接。
50.这种五铰点连杆在臂架500摆动作业时占据空间较大，由于五铰点连杆使臂架500重心偏离严重，导致臂架500强度要求较大，直接影响结构的使用性能。此外，第二拉杆530在受到驱动油缸510的推力或者拉力时，位于驱动油缸510与第一拉杆520之间的第二拉杆530容易产生较大的弯曲应力，导致整个第二拉杆530的结构被破坏。
51.实施例1
52.请一并参阅图2和图3，本实施例提供一种摆臂机构100，应用于凿岩台车的连杆臂架系统。摆臂机构100包括支承件110、曲臂120、第一连接件130、第二连接件140和第一张拉件150。
53.具体地，支承件110为支承底座，由水平的底板111和竖直的侧板112组成，侧板112与底板111焊接固定或者一体成型。
54.具体地，曲臂120呈长条形。在本实施例中，曲臂120为单节臂体。在本技术的另一实施例中，曲臂120也可以采用多节伸缩臂。
55.曲臂120沿自身长度方向的一端通过第一铰接件121与侧板112的顶部转动连接，第一铰接件121为销轴，且第一铰接件121的轴线水平。
56.在本实施例中，第一铰接件121与侧板112相对固定，第一铰接件121与曲臂120转动配合。在本技术的另一实施例中，第一铰接件121也可以与曲臂120相对固定，与侧板112转动配合。在本技术的又一实施例中，第一铰接件121还可以既与侧板112转动配合，又与曲臂120转动配合。
57.具体地，第一连接件130呈条形，第一连接件130沿自身长度方向的一端通过第二铰接件131与侧板112的底部转动连接。第二铰接件131为销轴，且第二铰接件131的轴线与第一铰接件121的轴线平行。
58.类似于第一铰接件121，第一连接件130和侧板112当中的至少一个与第二铰接件131转动配合。
59.此外，在本实施例中，第一连接件130为刚性拉杆。
60.具体地，第二连接件140呈条形，第二连接件140沿自身长度方向的一端通过第三铰接件141与曲臂120转动连接，第二连接件140沿自身长度方向的另一端通过第四铰接件142与第一连接件130背向第二铰接件131的一端转动连接。
61.第三铰接件141和第四铰接件142均为销轴，且第三铰接件141和第四铰接件142的轴线均与第一铰接件121的轴线平行。此外，第二连接件140和曲臂120当中的至少一个与第三铰接件141转动配合，第二连接件140和第一连接件130当中的至少一个与第四铰接件142转动配合。
62.在本实施例中，第二连接件140为刚性拉杆。
63.具体地，在本实施例中，第一张拉件150采用俯仰油缸。第一张拉件150的缸体通过第五铰接件151与曲臂120转动连接，第一张拉件150的活塞杆与第四铰接件142相连。
64.其中，第五铰接件151为销轴，且第五铰接件151的轴线与第一铰接件121的轴线平行。曲臂120和第一张拉件150当中的至少一个与第五铰接件151转动配合，第一张拉件150的活塞杆则与第四铰接件142转动配合。
65.上述第一张拉件150、曲臂120和第二连接件140形成三角形结构，第一张拉件150、
第二连接件140以及位于第三铰接件141和第五铰接件151之间的曲臂120为该三角形结构的三条边，第三铰接件141、第四铰接件142和第五铰接件151为该三角形结构的三个顶点。
66.当第一张拉件150的活塞杆伸缩时，第四铰接件142与第五铰接件151之间的距离发生改变，即改变了第一张拉件150对应的边的长度，曲臂120和第二连接件140之间的夹角随之改变。
67.特别地，在上述三角形结构中，曲臂120所对应的边长始终不变，第二连接件140所对应的边长始终不变。以曲臂120为参照，视曲臂120为静止件，在第一张拉件150的活塞杆伸缩时，第二连接件140绕第三铰接件141旋转。在第一张拉件150输出的动力不变的情况下，第一张拉件150施加于第二连接件140的扭矩的大小与力臂长度呈正比，且力臂长度等于第三铰接件141与第一张拉件150之间的垂直距离。
68.显然，当第二连接件140旋转至与第一张拉件150相互垂直时，该力臂长度达到最大值，且等于第三铰接件141与第四铰接件142之间的距离。此时，第一张拉件150施加于第二连接件140的扭矩达到最大值，换言之，第一张拉件150改变曲臂120和第二连接件140之间的夹角的能力达到最强。
69.以第二连接件140垂直于第一张拉件150的状态为基准，无论第二连接件140绕第三铰接件141正转还是反转，只要第二连接件140转过的角度相同，第一张拉件150施加于第二连接件140的扭矩的降幅即相同。
70.因此，为了充分利用第一张拉件150输出的动力，在本实施例中，第二连接件140在两个极限状态下(第一张拉件150的活塞杆完全伸出或缩回)的位置关于第二连接件140在上述基准状态下的位置对称。此时，第二连接件140与第一张拉件150之间的夹角的最大值和最小值互为补角。
71.另一方面，上述曲臂120、支承件110、第一连接件130和第二连接件140形成四边形结构，第一连接件130、第二连接件140、位于第一铰接件121与第三铰接件141之间的曲臂120、位于第一铰接件121与第二铰接件131之间的支承件110为该四边形结构的四条边，第一铰接件121、第二铰接件131、第四铰接件142和第三铰接件141为该四边形结构的四个顶点。
72.当曲臂120和第二连接件140之间的夹角改变时，该四边形的各个顶角均发生变化，包括曲臂120与支承件110之间的夹角。此时，曲臂120相对于支承件110大幅度摆动。
73.进一步地，结合上述四边形结构与上述三角形结构，第四铰接件142始终位于第二铰接件131与第五铰接件151连线的同一侧，以免出现第一张拉件150与第一连接件130共线后卡死的情况。
74.在本技术的另一实施例中，第二连接件140采用辅助油缸。
75.当第二连接件140的活塞杆伸缩时，第二连接件140的整体长度发生变化，上述三角形和四边形的形状均随之改变，辅助驱使曲臂120相对于支承件110大幅度摆动。
76.在整个摆臂机构100中，第一张拉件150作为驱动源直接施力于第四铰接件142。在上述三角形结构中，第二连接件140所受的作用力仅来源于第四铰接件142(同时受到来自于第三铰接件141的反作用力)，该作用力体现为扭力，驱使第二连接件140绕第三铰接件141转动，而第二连接件140本身的弯曲应力较小，第二连接件140不易弯折变形。
77.类似地，在上述四边形结构中，第一连接件130所受的作用力仅来源于第四铰接件
142(同时受到来自于第二铰接件131的反作用力)，该作用力同样体现为扭力，驱使第一连接件130绕第二铰接件131转动，而第一连接件130本身的弯曲应力较小，第一连接件130不易弯折变形。
78.此外，第一张拉件150与第四铰接件142直接连接，使得第一张拉件150的重心距离支承件110更近。在第一张拉件150随曲臂120摆动的过程中，第一张拉件150的重心偏移的距离更短，对整个摆臂机构100的重心的影响更小，有利于整个摆臂机构100的正常运行。
79.实施例2
80.请一并参阅图4和图5，本实施例提供一种连杆臂架系统，应用于凿岩台车、拱架安装车、湿喷机等工程机械，适用于隧道施工。连杆臂架系统包括折叠臂200、折叠机构300和上述摆臂机构100。
81.具体地，折叠臂200呈长条形，折叠臂200沿自身长度方向的一端通过第六铰接件210与曲臂120背向支承件110的一端转动连接。第六铰接件210为销轴，且第六铰接件210的轴线与第一铰接件121的轴线平行。此外，折叠臂200和曲臂120当中的至少一个与第六铰接件210转动配合。
82.在本实施例中，折叠臂200为单节臂体。在本技术的另一实施例中，折叠臂200也可以采用多节伸缩臂。
83.具体地，折叠机构300包括第三连接件310、第四连接件320和第二张拉件330。
84.其中，第三连接件310呈条形，第三连接件310沿自身长度方向的一端通过第七铰接件311与曲臂120转动连接。第七铰接件311为销轴，第七铰接件311的轴线与第一铰接件121的轴线平行，第三连接件310和曲臂120当中的至少一个与第七铰接件311转动配合。
85.在本实施例中，第三连接件310为刚性拉杆。
86.第四连接件320呈条形，第四连接件320沿自身长度方向的一端通过第八铰接件321与折叠臂200转动连接，第四连接件320沿自身长度方向的另一端则通过第九铰接件322与第三连接件310背向曲臂120的一端转动连接。
87.第八铰接件321和第九铰接件322均为销轴，且第八铰接件321和第九铰接件322的轴线均与第一铰接件121的轴线平行。此外，第四连接件320和折叠臂200当中的至少一个与第四铰接件142转动配合，第四连接件320和第三连接件310当中的至少一个与第九铰接件322转动配合。
88.在本实施例中，第四连接件320为刚性拉杆。
89.第二张拉件330采用臂架摆动油缸，第二张拉件330的缸体通过第十铰接件331与曲臂120转动连接，第二张拉件330的活塞杆与第九铰接件322相连。
90.其中，第十铰接件331为销轴，且第十铰接件331的轴线与第一铰接件121的轴线平行。曲臂120和第二张拉件330当中的至少一个与第十铰接件331转动配合，第二张拉件330的活塞杆则与第九铰接件322转动配合。
91.上述第二张拉件330、曲臂120和第三连接件310形成三角形结构，第二张拉件330、第三连接件310以及位于第七铰接件311和第十铰接件331之间的曲臂120为该三角形结构的三条边，第七铰接件311、第九铰接件322和第十铰接件331为该三角形结构的三个顶点。
92.当第二张拉件330的活塞杆伸缩时，第九铰接件322与第十铰接件331之间的距离发生改变，即改变了第二张拉件330对应的边的长度，曲臂120和第三连接件310之间的夹角
随之改变。
93.另一方面，上述曲臂120、折叠臂200、第四连接件320和第三连接件310形成四边形结构，第四连接件320、第三连接件310、位于第六铰接件210与第七铰接件311之间的曲臂120、位于第六铰接件210与第八铰接件321之间的折叠臂200为该四边形结构的四条边，第七铰接件311、第六铰接件210、第八铰接件321和第九铰接件322为该四边形结构的四个顶点。
94.当曲臂120和第三连接件310之间的夹角改变时，该四边形的各个顶角均发生变化，包括曲臂120与折叠臂200之间的夹角。此时，折叠臂200相对于曲臂120大幅度摆动。
95.因此，第二张拉件330能够控制折叠臂200相对于曲臂120展开或者收拢。
96.第一张拉件150驱使曲臂120相对于支承件110摆动，配合折叠机构300改变折叠臂200与曲臂120之间的夹角，整个连杆臂架系统既能在工作时展开，顺利地对第二台阶或者第三台阶隧道端面施工作业，也能在不工作时折叠收拢至车体400上，使得整个凿岩台车占据的空间小，便于凿岩台车在隧道内移动，从而便于隧道施工。
97.实施例3
98.请参阅图6，本实施例提供一种凿岩台车，包括车体400、作业单元和上述连杆臂架系统。
99.具体地，支承件110通过回转支承与车体400相连。回转支承的外圈与车体400之间通过螺栓连接，支承件110则与回转支承的内圈栓接或者焊接固定。
100.具体地，作业单元与折叠臂200背向第六铰接件210的一端栓接固定。在本实施例中，作业单元为钻臂。
101.在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
102.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
103.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。