专利名称：恒力剪式抓斗的制作方法
技术领域：
本发明涉及起重机抓斗，特别是高效率的恒力剪式抓斗。
背景技术：
约500年前，世界著名的意大利艺术家、科学家达·芬奇设计过一条挖泥船，在船上装有一台基于剪式抓斗原理工作的抓斗。
抓斗正式工业使用，已有百年历史。但发展到今天，仍分两大类长撑杆抓斗和剪式抓斗。
剪式抓斗，主要由颚板、中心铰轴、剪臂、滑轮、平衡梁、支持绳、闭合绳等组成。
1991年由人民交通出版社出版的《散货抓斗》一书中，详细地阐述了剪式抓斗相比于长撑杆抓斗的十大优点。但目前广泛使用的，95％是长撑杆抓斗。这主要原因是剪式抓斗有如下缺点I.开始闭合时，输入力臂极小，因此抓取力极小；II.为了提高开始闭合时的抓取效果，不得不加大开度，结果是造成总体高度增加，而开始闭合时的抓取力，仍然较小；III.开始闭合时，闭合绳应作的功不能发挥，而且，所作的功，有一部分是无用功，因此，作功原理是不完善的；IV.常见的，也是世界著名品牌，闭合绳绕入，均采用在剪臂设导轮结构，产生向上拉力，致使单边挖掘深度变浅。
围绕克服上述缺点，在世界范围内，无数的工程技术人员、学者在为之刻苦钻研，孜孜不倦地攻关。但到目前为止，有突出的实质性进展和显著进步者，仍未出现。是在原范围内浮动。
是久知而未解决的难题。
发明内容本发明的目的，是克服现有剪式抓斗的缺点，提出新的技术方案，使其颚板开始闭合和闭合终了，都具有同样大的抓取力，而且，结构简单、自重小、使用寿命长；同时，在作功原理上，要有突出实质性特点和显著的进步。
本发明的技术方案是在中心铰轴上，设有支承装置。其型式有如下三种I.闭合绳绕过滑轮后，固联于支承体上端；II.在支承体上端，设有滚轮，闭合绳绕过滑轮后，与该滚轮相绕合；III.在支承体中间，设有大、小轮为一体的扭矩轮，闭合绳直接系于大轮上，其传动绳一端系于小轮上，绕过滑轮、滚轮后，固联于相应处。
该三种型式，还可派生。
本发明和现有技术相比，突出的优点是
I.由于设有支承装置，使开始闭合时的输入力臂陡然变大，因此，开始闭合时的抓取力，大幅度增加；II.总体高度显著下降，≤长撑杆抓斗相应规格的总体高度；III.闭合绳开始闭合时能作的功，即得到发挥，又基本上不发生无用功，因此，作功原理，近臻完善；IV.闭合绳绕入形式多样，但均不产生负抓取力，经实验，左、右挖掘深度一致；V.四绳、双绳抓斗，都可很方便地使用本发明，适用范围广。
总之，现有剪式抓斗的缺点，被彻底克服。
图1是闭合绳与支承装置上端固联的恒力剪式抓斗的主视图。
图2是闭合绳与支承装置上端固联的恒力剪式抓斗的左视图。
图3是闭合绳与支承装置上端固联的恒力剪式抓斗全开状态的主视图。
图4是图3闭合绳卷绕的第二种形式。
图5是带导绳装置、可转动滑轮护罩的主、俯视图。
图6是图3闭合绳卷绕的第三种形式。
图7是闭合绳与支承装置上端的滚轮相绕合的恒力剪式抓斗的主视图。
图8是闭合绳与支承装置上端的滚轮相绕合的恒力剪式抓斗的左视图。
图9是闭合绳与支承装置上端的滚轮相绕合的恒力剪式抓斗全开状态的主视图。
图10是图9闭合绳卷绕的第二种形式。
图11是图3、6、9、10闭合绳卷绕的综合形式。
图12是闭合绳系于扭矩轮大轮，用传动绳把其小轮、导轮、滑轮串联的恒力剪式抓斗的主视图。
图13是图12所示恒力剪式抓斗的左视图。
图14是图12所示的恒力剪式抓斗全开状态的主视图。
图15是图12传动绳33卷绕的第二种形式。
图16是现有剪式抓斗与恒力剪式抓斗受力分析对比图。
图17是本发明与现有剪式抓斗抓取力对比图。
图18是本发明与现有剪式抓斗挖掘深度曲线对比图。
具体实施方式
首先表述滑轮组倍率的选取。
现有剪式抓斗，滑轮组倍率的选取意义不大。一般常用3，很少见使用5的。再小的，基本没有。本发明设有支承装置和两级增力系统，使得实际使用倍率为0.5～6。根据需要选取。
下面结合图1-18，详细说明本发明提出的恒力剪式抓斗的具体细节和工作情况。有三个最佳实施例。
例一参照图1-6。
本实施例是在现有剪式抓斗的基础上进行创新现有剪式抓斗主要由颚板1、中心铰轴2、剪臂3、滑轮4、平衡粱5、支持绳6、闭合绳7等组成。闭合绳7上拉下松，通过滑轮4和支持绳6实现颚板1闭或开。支持绳6和闭合绳7分别由两个起升机构操纵。本发明的创新之处是中心铰轴2上设有支承装置。该装置主要由支承体A9构成。其下端与中心铰轴2铰接，上端搭结为一体，并设有螺钉10。闭合绳7通过联接板8、绕过滑轮4，用螺钉10固联于支承体A9上端。连接板8使两根闭合绳7之间的距离与起升机构的绳距相适应。闭合绳7与连接板8调整好后固联。连接板8在抓斗全开止时与平衡粱5之间有一小距离。
螺钉10处的长块内有通孔；闭合绳7也可以用压板、两个螺钉10固联。
整个抓斗操作，仍如现有剪式抓斗。不同的是闭合绳7在全开状态下，于左、右滑轮之间，不再是水平拉紧，而是中间向上突起，改变其闭合力的传递方向，从而陡然增大输入力臂。
连接板8的第二个作用，是增大输入力。
抓斗全开状态，放在物料的斜坡上，其支承体A9随之倾斜；此时，闭合绳7拉紧，其支承体A9中心线，将尽可能垂直于物料平均平面，因此，对抓取效果有利。如果在剪臂3、颚板1里内侧，分别设有限位块12，可防止支承体A9过度倾斜。允许最大倾斜角左、右各65°为宜。
如果支承体A9设计尺寸高些，为了其上端不碰撞滑轮4，应设有卡挡块11。在抓斗闭合状态，与剪臂3之间应有适当间隙。此块11与限位块12是“或”的关系。供酌选其一。
图4表述的是闭合绳7卷绕的第二种形式。连接板8改为连接梁13。其上的连接孔14与支承体A9上端用闭合绳7绕过滑轮4相连。其支持绳6与平衡梁5的上部连接也要相应调转90°。此形式主要是开斗方向调转90°。增加适用范围。
图5展示的是滑轮4的一种专用防护罩。其外壳15上设有导绳装置16。该16为喇叭形式。还可设计为滚子形式。整个外壳15与滑轮轴17铰接。为了耐磨，其铰接处设有轴套18。闭合绳7穿入导绳装置16。当闭合绳7随滑轮4摆动，该外壳15随之绕滑轮轴17转动。滑轮4外沿与外壳15内壁之间有适当间隙，防止闭合绳7脱槽。此机构特别适用于图1、3的结构形式。
图6表述的是闭合绳7卷绕的第三种形式。连接板8去掉，改为连接架20，与支承体A9上端固为一体。该连接架20两外端设有导轮A21。闭合绳7从起重机起升机构引出，经导轮A21、绕过滑轮4，用螺钉10与支承体A9上端固联。连接架20上部在抓斗闭合状态高子滑轮4；与其平衡梁5，在抓斗闭合止时，应有小距离。卡挡块11防止与滑轮4碰撞。并设有松驰限拉块19。当抓斗全开状态，该19，轻微与连接架20接触。最好接触面为柔性例如橡胶。闭合过程直至闭合终了，该块19随闭合绳7向上拉起。与闭合绳7可用螺钉等紧固件固联。作用是抓斗全开状态下，使支承体A9基本居中。
滑轮4外侧及其之下，剪臂3的外侧面，实施时，应设有防护罩。以防止抓斗全开状态物料侵入。如常见设置。
此例去掉连接板8或连接架20等件，闭合绳7直接绕入滑轮4也可以。但最好使用图5所示的机构。连接板8等是非必须的技术特征。
本实施例特别适用于特轻型抓斗。
例二参照图7-11。
与例一不同的是支承装置不同。此例支承体B24与中心铰轴2的联接形式不变。但其上端用轴23装有滚轮22，闭合绳7绕过滑轮4后，与滚轮22相绕合。此例的支承体B24不能倾斜。基本上在对称中心位置浮动。为此，设有对中机构。具体细节参见图7、9。在支承体B24前后的两面，设有长导向槽25。支杆27分左右布置。该两个支杆27上交点用一销轴A26铰接，且其销轴A26入长槽25内。为了防止脱离，销轴A26，在其长槽25内，应采用T形结构。当然要间隙配合。支杆27的下铰点，分别用销轴B28于左、右剪臂3相应位置上铰接。闭合状态和全开状态支杆27的位置见图7、9。抓斗闭或开，销轴A26沿长导向槽25滑动。还可以采用齿轮传动或借鉴使用圆规上的对中机构。均是等效的。
图10展示的是图9闭合绳7卷绕的第二种形式。其连接架20及相关部分，同图6。图4展示的闭合绳7的卷绕形式及支持绳6等相应的变化，本例也可使用。
其余结构及操作情况同例一。
图11是图3、6、9、10所展示抓斗其闭合绳7卷绕的综合形式。
图中支承体B24，也既图3中A9，上设有两个滚轮22，闭合绳7卷绕滑轮4，与滚轮22相绕合，再绕过对应轴上的滑轮4，与支承体B24或A9上部固联。固联的形式参考前述。
图11展示的倍率为1.5。还可至5。当然滑轮4和滚轮22的数量要相应增加。可不设对中机构；但要设卡挡块11。
如果倍率大，开始闭合时抓取力足够大，为减少闭合绳7的工作行程，可在支承体上竖向设有适当数量的长空槽22′，参见图8中双点划线所示。注意闭合绳7工作过程中应不受损害。与相关结构是等效的。
例三参照图12-15。
与例一、二不同的是主要是支承装置不同。闭合绳7的穿入，不再使用连接板或架，而直接进入抓斗；支承体C30中部设有扭矩轮。该扭矩轮为大轮34、小轮35的固联体。用长轴36装配。闭合绳7经导输C32、滑轮4，穿过支承体C30上端的两道通孔29，沿相应对称原路回绕，系于另一个小轮35对应点上。左、右对称布置。
扭矩轮最好设有压绳器，图中未画出。
传动绳33为两根。各自受力均衡。由于支承体C30基本上在对称中心线上即可。所以该两根绳33自动受力均衡。
此方案充分发挥了现有剪式抓斗左、右滑轮不把闭合力一分为二的优点，并且扭矩轮的倍率直接正比例增大抓取力。
如不设左、右滑轮4，其传动绳33绕出导轮C32后，直接串穿于剪臂3端头的轴上，此案也可行。特点是结构简化，但抓取力变小。
图15展示的是扭矩轮增力的传动绳33卷绕的第二种形式。不设导轮B31、C32。扭矩轮为多转数。另外不同的是传动绳33从小轮35引出，绕过滑轮4，与滚轮22相绕合后，回系于支承体C30上。图示卷绕倍率1.5。还可以至少倍率为1。
该种型式，要设有支承体C30的对中机构。如图7、9所示。在此不重复。支承体B24和C30，实为等同体。
采用扭矩轮的作用增加一级增力系统，其倍率可在一定范围内无级变化。更准确地适应实际需要。
本实施例的扭矩轮，动力源自起重机的卷扬机构，如果有液压动力源，也可用液压马达驱动；还可以采用内设动力源，例如电动葫芦、电动机械，电动液力等驱动型式启闭抓斗。效果是一样的。
通过以上三个实施例，可明显判断开始闭合时的抓取力大幅度增加。与现有剪式抓斗受力分析对比见图16。
参照图16。简化后绘制。
图中符号意义S——闭合绳拉力；P——输入力；R——输入力臂；∠入——增力角；ρ——转换力臂；FP——抓取力。
图中(a)为现有剪式抓斗受力分析图；(b)为本发明实施例一、二受力分析图。两者结构尺寸相同。
转换力臂，也既输出力臂，中心铰轴至刃口的距离。两者为相等定值，因此，只看输入力矩M大小，即可看出FP大小。
现有剪式抓斗M＝PR本发明抓斗
M=scosλ,R=PR]]>后者P值将增大，R值显然变大。
同时，后者产生P′力，此力将有利增大抓取力。相对于滑轮，又产生输入力臂R′。还有初始输入力P，也会相应产生输入力臂R″。这正如千百年来，现在仍在使用的镐刨土的施力状况。其传力合理，无懈可击。
例三的传动方案更佳。把扭矩轮放在现有剪式抓斗体内，使结构异常紧凑。倍率可成倍增加；而且，可在一定范围内无级设定。最大达8。目前世界上还没有抓取物料容重4.0～4.5t/m3的抓斗。本发明可解决这个难题。
本发明的以上三个实施例，其开始闭合的抓取力与闭合终了的抓取力相比，由于具体设计不同，可略大或略小，因此，可说基本上是恒力的，故其总称为恒力剪式抓斗。
倍率均为3，结构尺寸相同，其抓取力与现有剪式抓斗对比见图17。
图中a——现有剪式抓斗；b——本发明抓斗；L——开度。
经实验，物料挖掘曲线，发生了变化，见图18。
图中a、b符号意义同上。Z——物料原始水平。
从以上两图，可明显看出本发明在原理、性能两方面，都对现有剪式抓斗有突破性进步。
本发明的颚板1，和许多样本、著述里一样，意义是广义的，其形状除斗形外，还可为齿形或爪形。如木材、钢锭等抓具的触料部分，也在此定义之内。根据作业需要配置。
中心铰轴上设有支承装置，使输入力臂陡然变大，是本发明的主导发明点。其次发明点是倍率为0.5～8、闭合绳有增力角引入、既导绳又可转动的滑轮护罩、在支承体内设扭矩轮增力。
权利要求
1.一种用于起重机的恒力剪式抓斗，包括颚板(1)、中心铰轴(2)、剪臂(3)、滑轮(4)、平衡梁(5)、支持绳(6)、闭合绳(7)，闭合绳(7)上拉下松，通过滑轮(4)和支持绳(6)，实现颚板(1)闭或开，本发明的特征是中心铰轴(2)设有支承装置，该装置的支承体A(9)，其下端与中心铰轴(2)铰接，上端搭接为一体；闭合绳(7)绕过滑轮(4)，与支承体A(9)上端固联；在支承体A(9)前后两面设有卡挡块(11)，抓斗闭合状态，与剪臂(3)之间有间隙。
2.根据权利要求1所述的恒力剪式抓斗，其特征是滑轮(4)外罩外壳(15)，该外壳(15)设有导绳装置(16)，且与滑轮轴(17)铰接；滑轮(4)外沿与外壳(15)内壁有间隙。
3.根据权利要求1所述的恒力剪式抓斗，本发明的特征是支承体B(24)，下端与中心铰轴(2)铰接，上端至少设一个滚轮(22)；滑轮(4)至少左、右各设一个；闭合绳(7)卷绕滑轮(4)，与滚轮(22)相绕合。
4.根据权利要求3所述的恒力剪式抓斗，其特征是在支承体B(24)前后两面，设有长导向槽(25)，支杆(27)左、右布置，该两支杆(27)上交点用销轴A(26)铰接，该销轴(26)入长导向槽(25)内，并端头呈T形；两支杆(22)的下铰点，分别用销轴B(28)于左右剪臂(3)相应位置铰接；销轴A(26)与长导向槽(25)间隙配合。
5.根据权利要求1、3所述的恒力剪式抓斗，其特征是闭合绳(7)通过连接板(8)卷绕滑轮(4)，该连接板(8)在抓斗全开止时，与平衡梁(5)有小距离；或闭合绳(7)，经连接架(20)上的导轮A(21)，卷绕滑轮(4)。
6.根据权利要求1所述的恒力剪式抓斗，本发明的特征是支承体C(30)下端，与中心铰轴(2)铰接；在中部用长轴(36)装有由大轮(34)、小轮(35)联为一体的扭矩轮；闭合绳(7)经导轮B(31)，系于大轮(34)；传动绳(33)一端于A点系于小轮(35)，绕过导轮C(32)、滑轮(4)、穿过支承体C(30)上的两道通孔(29)，沿相应对称原路回绕，系于另一端小轮(35)对应点上；左右对称布置。
7.根据权利要求6所述的恒力剪式抓斗，其特征是传动绳(33)的绕法还可以绕过导轮C(32)，串穿于剪臂(3)端头的轴上。
8.根据权利要求4、6所述的恒力剪式抓斗，其特征是传动绳(33)，或从小轮(35)引出，卷绕滑轮(4)，与滚轮(22)绕合，回系于支承体C(30)。
9.根据权利要求6所述的恒力剪式抓斗，其特征是颚板(1)的启闭，还可以液力带动，或电动液力带动，或电动机械带动。
10.根据权利要求1或3或6所述的恒力剪式抓斗，其特征是颚板(1)分别各为斗形或齿形或爪形。
全文摘要
本发明提供恒力剪式抓斗。涉及起重机。主要解决现有剪式抓斗开始闭合时抓取力小的缺点。特征是1.在中心铰轴(2)上设有支承装置，该装置支承体A(9)下端与中心铰轴(2)铰接，上端设有螺钉(10)；闭合绳(7)通过连接板(8)，绕过滑轮(4)，固于螺钉(10)。2.在中心铰轴(2)上设有支承体B(24)，下端与中心铰轴(2)铰接，上端设有滚轮(22)；闭合绳(7)通过连接板(8)，绕过滑轮(4)，与滚轮(22)相绕合；支承体B(24)前后与剪臂(3)之间设有对中机构。3.支承体C(30)下端与中心铰轴(2)铰接；在中部设有扭矩轮，闭合绳(7)系于大轮(34)上；传动绳(33)一端系于小轮(35)上，绕过导轮C(32)、滑轮(4)，穿过两道通孔(29)，沿相应原路回绕，系于另一个小轮(35)上；左右对称布置。用于各类起重机装卸各类散货。
文档编号B66C3/00GK1587016SQ20041006271
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者高如桐 申请人:高如桐