液壓抓斗及地下連續墻施工設備的制造方法

液壓抓斗及地下連續墻施工設備的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種液壓抓斗及地下連續墻施工設備，其中液壓抓斗包括機體、滑動機構、連桿和抓斗體，其中滑動機構安裝在機體上，并能夠相對于機體沿豎直方向上下運動，抓斗體通過連桿與滑動機構連接，以組成曲柄-滑塊結構，抓斗體能夠在滑動機構的帶動下繞抓斗體與機體的固定點轉動，還包括主動微幅驅動機構，主動微幅驅動機構能夠對抓斗體施加驅動力，以使抓斗體產生主動的微幅振動或擺動。本發明通過設置主動微幅驅動機構，使得抓斗體能夠通過主動微幅驅動機構的作用產生主動的微幅振動或擺動，在抓斗體準備侵入作業介質時，處于微幅振動或擺動狀態的抓斗體會將位于抓斗體左右側面的作業介質撥離，增加侵入深度，提高抓取作業效率。
【專利說明】
液壓抓斗及地下連續墻施工設備
技術領域
[0001]本發明涉及地下施工機械技術領域，尤其涉及一種液壓抓斗及地下連續墻施工設備。
【背景技術】
[0002]連續墻液壓抓斗工作裝置屬于典型的曲柄-滑塊機構，它利用液壓缸推動滑塊沿著機體上下滑動，并通過連桿機構的傳力作用，最終實現曲柄機構(抓斗體)的張開與閉合運動，以此完成散體介質的抓取作業。根據抓斗體運動過程中各自特征不同，可分為三個階段:自重侵入階段、液壓閉斗階段和張斗卸料階段。
[0003]在自重侵入階段，對稱的左、右抓斗體在液壓系統作用下張開至最大角度，并在液壓抓斗自身重力以及較小的下落沖擊力作用下侵入到作業介質中；在液壓閉斗階段，左、右抓斗體在液壓驅動作用下實現閉斗運動，并完成作業介質的抓取動作;在張斗卸料階段，裝滿散體介質的抓斗體被提升至地面，抓斗體在液壓系統作用下張開至最大并實現卸料。
[0004]由以上介紹可知，連續墻液壓抓斗依靠自身重力及較小沖擊力侵入作業介質內部。整個侵入過程中，介質反作用力越來越大、抓斗體下落速度逐漸減小；當介質的反作用力與其自身重力相等時，斗體停止向下運動，侵入過程終止。在整個侵入過程中，由于缺乏一種促使相互作用力動態減小的機制，所以侵入深度較淺，進而導致后續的抓取作業效率不尚。
[0005]針對連續墻液壓抓斗施工效率提升問題，現有技術中存在如下改進方案:
[0006]I)增加重量:在抓斗體的空腔內添加重物，以在保持設備體積不變前提下增加抓斗重量，實現液壓抓斗施工作業效率提升。
[0007]2)微幅彈性振動抓取技術:如圖1所示，通過在機架中增加彈性裝置而形成微幅彈性振動系統，利用抓斗體的微幅擺動改善斗齒的受力狀態，從而增加侵入的深度，進而提高設備的施工作業效率。
[0008]但是，采取增加重量的方式，成本高，效果不顯著;采用增加彈性裝置的微幅彈性振動抓取技術，實質上是一種被動微振動抓取技術，其微振動的頻率、幅值以及持續時間都較小，抓取效率提高不顯著。

【發明內容】

[0009]本發明的目的是提出一種液壓抓斗及地下連續墻施工設備，以提高液壓抓斗的抓取效率。
[0010]為實現上述目的，本發明提供了一種液壓抓斗，包括機體、滑動機構、連桿和抓斗體，其中所述滑動機構安裝在所述機體上，并能夠相對于所述機體沿豎直方向上下運動，所述抓斗體通過所述連桿與所述滑動機構連接，以組成曲柄-滑塊結構，所述抓斗體能夠在所述滑動機構的帶動下繞所述抓斗體與所述機體的固定點轉動，還包括主動微幅驅動機構，所述主動微幅驅動機構能夠對所述抓斗體施加驅動力，以使所述抓斗體產生主動的微幅振動或擺動。
[0011 ]進一步地，所述主動微幅驅動機構為振動裝置，所述振動裝置安裝于所述機體上，且與所述滑動機構連接，所述振動裝置用于驅動所述滑動機構運動，所述振動裝置具有振動模式和非振動模式，在所述抓斗體準備侵入作業介質時，所述振動模式開啟，所述振動裝置通過使所述滑動機構產生振動而帶動所述連桿和所述抓斗體產生微幅擺動。
[0012]進一步地，所述振動裝置為振動液壓缸。
[0013]進一步地，還包括抓斗支座，所述抓斗體鉸接在所述抓斗支座上，所述主動微幅驅動機構包括運動件和驅動機構，所述運動件和所述驅動機構設置于所述抓斗支座上，所述運動件的外邊緣與所述抓斗體相互抵靠，并在所述驅動機構的作用下對所述抓斗體產生擠壓，以驅動所述抓斗體微幅擺動。
[0014]進一步地，所述運動件為凸輪，所述驅動機構為液壓馬達，所述凸輪的外邊緣與所述抓斗體相互抵靠，并在所述液壓馬達的驅動作用下旋轉。
[0015]進一步地，所述運動件為滑塊，所述驅動機構為液壓缸，所述滑塊的外邊緣與所述抓斗體相互抵靠，并在所述液壓缸的驅動作用下運動。
[0016]進一步地，所述抓斗支座上設有凹槽，所述滑塊安裝在所述凹槽內，并沿所述凹槽的長度方向運動。
[0017]進一步地，所述凹槽的長度方向為豎直方向。
[0018]進一步地，所述滑塊為圓形滑塊。
[0019]為實現上述目的，本發明還提供了一種地下連續墻施工設備，包括上述的液壓抓斗。
[0020]基于上述技術方案，本發明通過設置主動微幅驅動機構，使得抓斗體能夠通過主動微幅驅動機構的作用產生主動的微幅振動或擺動，在抓斗體準備侵入作業介質時，處于微幅振動或擺動狀態的抓斗體會將位于抓斗體左、右側面的作業介質撥離，使得抓斗體的受力最大點始終保持在抓斗體的齒尖處，現有結構的受力面積為抓斗體的斗齒左、右側面以及齒尖，本發明中抓斗體的受力面積只為齒尖，因此受力面積急劇減小，液壓抓斗會在原來侵入深度的基礎上繼續向下侵入，通過以上的受力對比可知，引入主動微幅驅動機構后，可以大大改善抓斗體的斗齒處的受力狀態，大幅增加液壓抓斗在自重侵入階段的侵入深度，進而提高整個系統的抓取作業效率。
【附圖說明】
[0021]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0022]圖1為現有技術中采用彈性裝置的液壓抓斗的結構示意圖。
[0023]圖2為本發明液壓抓斗一個實施例的結構示意圖。
[0024]圖3為本發明液壓抓斗一個實施例中抓斗體的結構示意圖。
[0025]圖4為本發明液壓抓斗一個實施例中凹槽的結構示意圖。
[0026]圖5為本發明液壓抓斗另一個實施例的結構示意圖。
[0027]圖6為本發明液壓抓斗再一個實施例的結構示意圖。
[0028]圖中:al-機體，a2_液壓油缸，a3_滑動機構，a4、al0_連桿，a5、a8-限位塊，a6、a7-抓斗體，a9-抓斗支座，al 1-彈性裝置；
[0029]1-機體，2-主動微幅驅動機構，3-滑動機構，4、10_連桿，5、8_限位塊，6、7_抓斗體，9-抓斗支座；
[0030]61-弧形板，62-中底板，63-前底板，64-側板，65-斗齒，66-邊板，67-限位板，68、69-鉸接孔；
[0031]31-凹槽，32-滑塊，33-液壓缸，34-凸輪。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“橫向”、“縱向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。
[0034]如【背景技術】中所描述的那樣，現有技術中有一種微幅彈性振動抓取技術，該技術所形成的結構如圖1所示，本文先結合圖1對這種微幅彈性振動抓取技術進行詳細的說明和分析。
[0035]該連續墻抓斗包括:機體al、液壓油缸a2、滑動機構a3、抓斗支座a9和抓斗體a6、a7，滑動機構a3設于機體al的內部空間，并相對于機體al能夠在豎直方向上滑動，抓斗體a6、a7鉸接在抓斗支座a9上，并通過連桿a4、al0與滑動機構a3連接，滑動機構a3由液壓油缸a2進行驅動，抓斗體a6、a7、滑動機構a3和連桿a4、al0形成等效的曲柄一滑塊機構，機體al與抓斗支座a9之間還設有彈性裝置all，機體al、彈性裝置all和抓斗支座a9共同構成一微幅彈性振動系統，使抓斗體a6、a7在連續墻抓斗施工時微幅擺動。另外，抓斗體a6、a7上還分別設有限制抓斗體最大張開角度的限位塊a5、a8。
[0036]該連續墻抓斗主要通過在機架中增加彈性裝置而形成微幅彈性振動系統，通過彈性裝置產生微小幅度的周期性變化，進而引起抓斗體產生微小幅度的擺動，這種擺動實質上是被動式的，并且其微振動的頻率、幅值以及持續時間都很小，抓取效率雖然較未增加彈性裝置的結構有所提高，但是效果并不顯著。另外，該連續墻抓斗中雖然提及彈性裝置也可以是至少一個主動彈性控制機構，例如電磁振蕩器等，但是這只是提供了一種設想，具體地如何在工程實踐中應用并未涉及，也未形成工程中可實施的方案。
[0037]基于以上問題，本發明提出一種可以使得抓斗體產生主動式的微幅振動或擺動的方案。如圖2所示，為本發明液壓抓斗一個實施例的結構示意圖。該液壓抓斗包括機體1、滑動機構3、連桿4、10和抓斗體6、7，其中所述滑動機構3安裝在所述機體I上，并能夠相對于所述機體I沿豎直方向上下運動，所述抓斗體6、7通過所述連桿4、10與所述滑動機構3連接，以組成曲柄-滑塊32結構，所述抓斗體6、7能夠在所述滑動機構3的帶動下繞所述抓斗體6、7與所述機體I的固定點轉動。該液壓抓斗還包括主動微幅驅動機構2，所述主動微幅驅動機構2能夠對所述抓斗體6、7施加驅動力，以使所述抓斗體6、7產生主動的微幅振動或擺動。
[0038]上述實施例通過設置主動微幅驅動機構，使得抓斗體能夠通過主動微幅驅動機構的作用產生主動的微幅振動或擺動，在抓斗體準備侵入作業介質時，處于微幅振動或擺動狀態的抓斗體會將位于抓斗體左、右側面的作業介質撥離，使得抓斗體的受力最大點始終保持在抓斗體的齒尖處，現有結構的受力面積為抓斗體的斗齒左、右側面以及齒尖，本發明中抓斗體的受力面積只為齒尖，因此受力面積急劇減小，液壓抓斗會在原來侵入深度的基礎上繼續向下侵入，通過以上的受力對比可知，引入主動微幅驅動機構后，可以大大改善抓斗體的斗齒處的受力狀態，大幅增加液壓抓斗在自重侵入階段的侵入深度，進而提高整個系統的抓取作業效率。通過主動微幅驅動機構使抓斗體產生主動式振動或擺動的方式，其振動頻率和幅值可以更大，持續時間可以更長，抓取效率提高顯著。
[0039]抓斗體6、7的具體結構如圖3所示，具體包括構成斗身的弧形板61、中底板62、前底板63和相互平行的兩個側板64，在中底板62和前底板63上固接有多個斗齒65，在兩個側板64上對應于前底板63的垂直方向的位置還可以分別固接兩個邊板66，還可以在兩個側板64之間設置圓鋼(圖中未示出)，可以起到加強抓斗體強度的作用。兩個側板64上還可以分別設有限制抓斗體最大張開角度的限位板67，限位板67可以和圖2中的限位塊5、8—起限制抓斗體的最大張開角度，并且在卸料過程中實現磕料的作用。在抓斗體與抓斗支座的鉸接孔68(銷軸孔)上還可以設置軸套和環板，用來加強銷軸孔的強度，在抓斗體與連桿的鉸接孔69(銷軸孔)上也可以設置軸套和環板，用來加強銷軸孔的強度。
[0040]在本發明的第一實施例中，如圖2所示，所述主動微幅驅動機構2為振動裝置，所述振動裝置安裝于所述機體I上，且與所述滑動機構3連接，所述振動裝置用于驅動所述滑動機構3運動，所述振動裝置具有振動模式和非振動模式，在所述抓斗體6、7準備侵入作業介質時，所述振動模式開啟，所述振動裝置通過使所述滑動機構3產生振動而帶動所述連桿4、10和所述抓斗體6、7產生微幅擺動。
[0041]對于振動裝置的控制，可根據實際需要進行靈活選擇。比如，可以在抓斗體6、7準備侵入作業介質時，人為地將振動裝置調節為振動模式;也可以設置控制器，在系統檢測到抓斗體6、7準備侵入作業介質時，控制振動裝置自動進入振動模式等。對于設置有控制器的方案，還可以在控制器中設置多種具有不同振動頻率、振幅或持續時間的振動模式，以根據實際需要進行選擇，增強液壓抓斗的適用性。
[0042]優選地，所述振動裝置為振動液壓缸。該振動液壓缸與滑動機構3連接，當抓斗體6、7準備侵入作業介質時，振動模式開啟，振動液壓缸可以使得由抓斗體6、7、滑動機構3和連桿4、10所組成的曲柄一滑塊機構也產生微幅振動，撥離位于抓斗體6、7側面的作業介質，使得抓斗體6、7的受力最大點始終保持在抓斗體6、7的齒尖處，增大液壓抓斗的侵入深度，提高液壓抓斗在閉斗階段的抓取量；當侵入階段結束后，振動液壓缸的工作模式可以由振動模式更換為非振動模式，振動液壓缸可以驅動滑動機構3沿豎直方向上下滑動，進而通過連桿4、10帶動抓斗體6、7繞其與機體I的連接固定點擺動，使抓斗體6、7完成閉斗動作，進而完成介質的抓取作業。
[0043]在本發明的第二實施例中，液壓抓斗還包括抓斗支座9，所述抓斗體6、7鉸接在所述抓斗支座9上，所述主動微幅驅動機構2包括運動件和驅動機構，所述運動件和所述驅動機構設置于所述抓斗支座9上，所述運動件的外邊緣與所述抓斗體6、7相互抵靠，并在所述驅動機構的作用下對所述抓斗體6、7產生擠壓，以驅動所述抓斗體6、7微幅擺動。
[0044]該實施例中，通過運動件相對于抓斗體6、7的往復運動，使運動件對抓斗體6、7的擠壓作用不斷變化，進而使抓斗體6、7的張開角度微幅的增大或縮小，該過程可以使抓斗體
6、7將位于抓斗體6、7左、右側面的作業介質撥離，使得抓斗體6、7的受力最大點始終保持在抓斗體6、7的齒尖處，受力面積急劇減小，液壓抓斗可以在原來侵入深度的基礎上繼續向下侵入。
[0045]在本實施例中，限位塊5、8可以省略，運動件和驅動機構在實現抓斗體微幅擺動的同時，還可以替代限位塊5、8的作用，節省了零件，減輕了自身重量，降低了制造成本。
[0046]除了上述兩種主動微幅驅動機構以外，其他凡是涉及到引入主動振動或擺動增加侵入深度進而提高抓取效率的方案均在本發明的保護范圍內。
[0047]運動件與驅動機構的具體運動方式可以有多種選擇，只要運動件的運動能夠使得抓斗體6、7的擺動角度產生微幅的變化即可。
[0048]在一個具體的實施例中，如圖6所示，所述運動件為凸輪34，所述驅動機構為液壓馬達，所述凸輪34的外邊緣與所述抓斗體6、7相互抵靠，并在所述液壓馬達的驅動作用下旋轉。
[0049]在另一個具體的實施例中，如圖5所示，所述運動件為滑塊32，所述驅動機構為液壓缸33，所述滑塊32的外邊緣與所述抓斗體6、7相互抵靠，并在所述液壓缸33的驅動作用下運動。
[0050]如圖4所示，所述抓斗支座9上設有凹槽31，所述滑塊32安裝在所述凹槽31內，并沿所述凹槽31的長度方向運動。
[0051 ]凹槽31的長度方向可以根據實際情況進行設置，比如所述凹槽31的長度方向為豎直方向，滑塊32在所述凹槽31內沿豎直方向上下運動，如圖5所示，當滑塊32向下運動時，滑塊32對抓斗體6、7的擠壓作用增大，抓斗體6、7相向運動，張開角度減小；當滑塊32向上運動時，滑塊32對抓斗體6、7的擠壓作用減小，抓斗體6、7反向運動，張開角度增大。當然，凹槽31也可以沿其他方向進行布置，然后通過轉換機構將滑塊32沿凹槽31長度方向的運動轉換為能夠使得抓斗體6、7張開角度改變的方向即可。
[0052]優選地，所述滑塊32為圓形滑塊，圓形滑塊便于制造，由于圓形結構的對稱性，也便于對抓斗體6、7張開角度大小的控制。
[0053]以上各實施例中的液壓抓斗可以應用于地下連續墻施工設備中。
[0054]通過對本發明液壓抓斗及地下連續墻施工設備的多個實施例的說明，可以看到本發明液壓抓斗及地下連續墻施工設備實施例通過引入主動驅動機制，在自重侵入階段，在主動微幅驅動機構驅動下抓斗體產生微幅振動或擺動，可以改善斗齒受力狀態，使得斗齒的受力由原來主要集中于斗齒側面而優化為主要集中于斗齒齒尖處，大大提升了液壓抓斗的初始侵入深度，進而提高了設備的抓取效率。
[0055]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換;而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
【主權項】
1.一種液壓抓斗，包括機體(I)、滑動機構(3)、連桿(4、10)和抓斗體(6、7)，其中所述滑動機構(3)安裝在所述機體(I)上，并能夠相對于所述機體(I)沿豎直方向上下運動，所述抓斗體(6、7)通過所述連桿(4、10)與所述滑動機構(3)連接，以組成曲柄-滑塊(32)結構，所述抓斗體(6、7)能夠在所述滑動機構(3)的帶動下繞所述抓斗體(6、7)與所述機體(I)的固定點轉動，其特征在于，還包括主動微幅驅動機構(2)，所述主動微幅驅動機構(2)能夠對所述抓斗體(6、7)施加驅動力，以使所述抓斗體(6、7)產生主動的微幅振動或擺動。2.根據權利要求1所述的液壓抓斗，其特征在于，所述主動微幅驅動機構(2)為振動裝置，所述振動裝置安裝于所述機體(I)上，且與所述滑動機構(3)連接，所述振動裝置用于驅動所述滑動機構(3)運動，所述振動裝置具有振動模式和非振動模式，在所述抓斗體(6、7)準備侵入作業介質時，所述振動模式開啟，所述振動裝置通過使所述滑動機構(3)產生振動而帶動所述連桿(4、10)和所述抓斗體(6、7)產生微幅擺動。3.根據權利要求2所述的液壓抓斗，其特征在于，所述振動裝置為振動液壓缸。4.根據權利要求1所述的液壓抓斗，其特征在于，還包括抓斗支座(9)，所述抓斗體(6、7)鉸接在所述抓斗支座(9)上，所述主動微幅驅動機構(2)包括運動件和驅動機構，所述運動件和所述驅動機構設置于所述抓斗支座(9)上，所述運動件的外邊緣與所述抓斗體(6、7)相互抵靠，并在所述驅動機構的作用下對所述抓斗體(6、7)產生擠壓，以驅動所述抓斗體(6、7)微幅擺動。5.根據權利要求4所述的液壓抓斗，其特征在于，所述運動件為凸輪(34)，所述驅動機構為液壓馬達，所述凸輪(34)的外邊緣與所述抓斗體(6、7)相互抵靠，并在所述液壓馬達的驅動作用下旋轉。6.根據權利要求4所述的液壓抓斗，其特征在于，所述運動件為滑塊(32)，所述驅動機構為液壓缸(33)，所述滑塊(32)的外邊緣與所述抓斗體(6、7)相互抵靠，并在所述液壓缸(33)的驅動作用下運動。7.根據權利要求6所述的液壓抓斗，其特征在于，所述抓斗支座(9)上設有凹槽(31)，所述滑塊(32)安裝在所述凹槽(31)內，并沿所述凹槽(31)的長度方向運動。8.根據權利要求7所述的液壓抓斗，其特征在于，所述凹槽(31)的長度方向為豎直方向。9.根據權利要求6所述的液壓抓斗，其特征在于，所述滑塊(32)為圓形滑塊。10.—種地下連續墻施工設備，其特征在于，包括如權利要求1?9任一項所述的液壓抓斗。
【文檔編號】B66C3/16GK106065638SQ201610048287
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年1月25日 公開號201610048287.4, CN 106065638 A, CN 106065638A, CN 201610048287, CN-A-106065638, CN106065638 A, CN106065638A, CN201610048287, CN201610048287.4
【發明人】侯志強, 崔步安, 黃建華, 羅菊
【申請人】徐工集團工程機械股份有限公司