專利名稱：臂架連桿機(jī)構(gòu)、布料桿機(jī)構(gòu)和混凝土泵送設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種臂架連桿機(jī)構(gòu)，尤其是應(yīng)用到混凝土泵送設(shè)備的布料桿機(jī)構(gòu)上的臂架連桿機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
混凝土泵車的布料桿機(jī)構(gòu)通常由兩個(gè)或更多個(gè)臂架組成，相鄰臂架之間形成臂架連桿機(jī)構(gòu)，各臂架連桿機(jī)構(gòu)在氣缸、液壓缸等外力推動下運(yùn)動，從而使得各臂架進(jìn)行展臂或收臂動作，最終使得布料桿機(jī)構(gòu)的末端抵達(dá)至所需的位置。如圖I和圖2所示分別為混凝土泵車中典型的布料桿機(jī)構(gòu)在展臂狀態(tài)和收臂狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。圖示的布料桿機(jī)構(gòu)中包括兩個(gè)臂架，第一臂架I穩(wěn)定不動，第二臂架5圍繞第五鉸接點(diǎn)J5相對于第一臂架I作展
臂或收臂運(yùn)動。第一臂架I與第二臂架5之間的內(nèi)側(cè)形成典型的四連桿機(jī)構(gòu)(即曲柄連桿機(jī)構(gòu))，其中主動桿3作為曲柄(主動連架桿)在外力推動(圖中由動力缸2推動)下,通過連桿4帶動作為搖桿(從動連架桿)的第二臂架5相對于作為機(jī)架的第一臂架I作樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。然而，隨著大型化混凝土泵車的應(yīng)用，其布料桿機(jī)構(gòu)的長度更長，工作力矩增大，因而使得臂架設(shè)計(jì)趨向于高強(qiáng)度和輕量化?，F(xiàn)有技術(shù)中，例如歐洲專利EP2968955A2和美國專利US3947191中有提出通過改變臂架結(jié)構(gòu)的材料組成以增強(qiáng)布料桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，然而這又往往增加了布料桿機(jī)構(gòu)的重量。若從臂架材料出發(fā)，要使得臂架強(qiáng)度足夠大同時(shí)質(zhì)量更輕，則材料開發(fā)、臂架制造費(fèi)用高昂，而且制造過程復(fù)雜。因此，有必要從其他角度出發(fā)，以減輕布料桿機(jī)構(gòu)的尺寸和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種臂架連桿機(jī)構(gòu)，能在保證整個(gè)機(jī)構(gòu)有效運(yùn)行的情況下減小機(jī)構(gòu)重量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種臂架連桿機(jī)構(gòu)，該臂架連桿機(jī)構(gòu)包括動力缸和形成為四連桿機(jī)構(gòu)的第一臂架、第二臂架、主動桿以及連桿，所述主動桿和連桿分別鉸接于所述第一臂架和第二臂架上，所述動力缸的一端鉸接于所述第一臂架上，另一端鉸接到所述主動桿上以推動所述四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動，其中，當(dāng)該臂架連桿機(jī)構(gòu)處于收臂狀態(tài)下，在所述主動桿上，所述連桿與主動桿的第三鉸接點(diǎn)位于所述動力缸與主動桿的第二鉸接點(diǎn)的左偵U，并且所述第一臂架與主動桿的第四鉸接點(diǎn)與所述第二鉸接點(diǎn)之間的第一間距小于所述第三鉸接點(diǎn)與所述第四鉸接點(diǎn)之間的第二間距，以使得在該臂架連桿機(jī)構(gòu)的收臂和展臂過程中，所述第三鉸接點(diǎn)上的最大鉸接力小于所述第二鉸接點(diǎn)上的最大鉸接力。優(yōu)選地，從所述第三鉸接點(diǎn)到所述連桿與第二臂架之間的第六鉸接點(diǎn)的第三間距與所述第一間距的比值大于0. 7。優(yōu)選地，所述主動桿形成為大致三角形形狀，并且所述第二鉸接點(diǎn)、第三鉸接點(diǎn)和第四鉸接點(diǎn)分別位于所述三角形主動桿的各個(gè)角部上。此外，本發(fā)明還提供了一種布料桿機(jī)構(gòu)，該布料桿機(jī)構(gòu)包括多個(gè)臂架，并且相鄰兩個(gè)臂架之間形成為根據(jù)本發(fā)明的臂架連桿機(jī)構(gòu)。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種混凝土泵送設(shè)備，該混凝土泵送設(shè)備具有上述的布料桿機(jī)構(gòu)。通過上述技術(shù)方案，根據(jù)本發(fā)明的臂架連桿機(jī)構(gòu)的主動桿中，相對于第一臂架的第四鉸接點(diǎn)位置，連桿的第三鉸接點(diǎn)位置比動力缸的第二鉸接點(diǎn)更為遠(yuǎn)離，也就是在第二臂架的收臂狀態(tài)下第三鉸接點(diǎn)位于第二鉸接點(diǎn)左側(cè)。通過分析可發(fā)現(xiàn)第四鉸接點(diǎn)、第三鉸接點(diǎn)和第六鉸接點(diǎn)受到作用力都變小，因而可減少相應(yīng)位置的連接銷軸的尺寸，并減小連桿的寬帶尺寸，從而減小整個(gè)臂架連桿機(jī)構(gòu)的重量。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的混凝土泵車中的布料桿機(jī)構(gòu)在展臂狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中的布料桿機(jī)構(gòu)在收臂狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中的主動桿上的各鉸接點(diǎn)的受力分析示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的臂架連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明I 第一臂架 2 動力缸3 主動桿4 連桿5 第二臂架 Jl 第一鉸接點(diǎn)J2 第二鉸接點(diǎn) J3 第三鉸接點(diǎn)J4 第四鉸接點(diǎn) J5 第五鉸接點(diǎn)J6 第六鉸接點(diǎn)
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右、水平”等通常是針對附圖所示的方向而言的各部件相互位置關(guān)系描述用詞。如圖4所示，本發(fā)明提供了一種臂架連桿機(jī)構(gòu)，該臂架連桿機(jī)構(gòu)包括動力缸2和形成為四連桿機(jī)構(gòu)的第一臂架I、第二臂架5、主動桿3以及連桿4，該主動桿3和連桿4分別 鉸接于所述第一臂架I和第二臂架5上，所述動力缸2的一端鉸接于所述第一臂架I上，另一端鉸接到所述主動桿3上以推動所述四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動，其中，在所述主動桿3上，所述連桿4與主動桿3的第三鉸接點(diǎn)J3位于所述動力缸2與主動桿3的第二鉸接點(diǎn)J2的左側(cè)，并且所述第一臂架I與主動桿3的第四鉸接點(diǎn)J4與所述第二鉸接點(diǎn)J2之間的第一間距小于所述第三鉸接點(diǎn)J3與所述第四鉸接點(diǎn)J4之間的第二間距，以使得在該臂架連桿機(jī)構(gòu)的收臂和展臂過程中，所述第三鉸接點(diǎn)J3上的最大鉸點(diǎn)力F3小于所述第二鉸接點(diǎn)J2上的最大鉸點(diǎn)力F2。作為總的構(gòu)思，相對于圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的典型臂架連桿機(jī)構(gòu)，在第二臂架5收臂狀態(tài)下，第三鉸接點(diǎn)J3從右邊移動至第二鉸接點(diǎn)J2的左邊，參見圖2和圖4。通過這樣的設(shè)計(jì)，通過受力分析或使用ADAMS仿真實(shí)驗(yàn)，當(dāng)對第四鉸接點(diǎn)J4取矩時(shí)，第二鉸接點(diǎn)J2的鉸點(diǎn)力F2和第三鉸接點(diǎn)J3的鉸點(diǎn)力F3產(chǎn)生的力矩應(yīng)平衡，但由于力臂L24〈L34，因而F3〈F2。當(dāng)F2 (即動力缸的推力)一定時(shí)，由于F3〈F2，且F2、F3和F4三力矢量和歸零，因此圖4中的F3和F4較之圖2的臂架連桿機(jī)構(gòu)中的F3和F4得以有效降低，從而使連桿4寬度、銷軸大小也可減小，從而減小了整個(gè)臂架連桿機(jī)構(gòu)的重量。此處的連接銷軸主要指的是第三鉸接點(diǎn)J3、第四鉸接點(diǎn)J4和第六鉸接點(diǎn)J6處的銷軸，其中第六鉸接點(diǎn)J6處的作用力F6與F3矢量和歸零，因而其銷軸尺寸也較之圖2中得以減小。此處，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解的是，所述的臂架連桿機(jī)構(gòu)的收臂狀態(tài)指的是所述四連桿機(jī)構(gòu)處于圖4所示的狀態(tài)，即第一臂架I保持水平，而第二臂架5圍繞第五鉸接點(diǎn)J5回收至靠近第一臂架I的下方，如圖4所示的與第一臂架I大致平行。所述展臂狀態(tài)指的是第二臂架5從圖4所示的收臂狀態(tài)圍繞第五鉸接點(diǎn)J5展開至最大展開位置的狀態(tài)，如圖I所示。作為對比示例，在如圖I和圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中常見的混凝土泵車的布料桿機(jī)構(gòu)中，在所述主動桿3上，從所述動力缸2與主動桿3之間的第二鉸接點(diǎn)J2到所述第一臂架I與主動桿3之間的第四鉸接點(diǎn)J4的第一間距L24 (圖中未標(biāo)示)大于從所述連桿4與 主動桿3之間的第三鉸接點(diǎn)J3到所述第四鉸接點(diǎn)J4的第二間距L34 (圖中未標(biāo)示)。換言之，第二鉸接點(diǎn)J2相對于第三鉸接點(diǎn)J3更為遠(yuǎn)離第四鉸接點(diǎn)J4，從圖2可見，在第二臂架5相對于第一臂架I完全收臂時(shí)，第三鉸接點(diǎn)J3位于第二鉸接點(diǎn)J2的右側(cè)，其中圖2和圖4中的虛線表示穿過第二鉸接點(diǎn)J2的豎直方向的虛擬直線。在圖2所示的這種機(jī)構(gòu)中，由于連桿4的鉸接點(diǎn)相對更靠近兩臂架的鉸接點(diǎn)，因此連桿4的長度(即從所述第三鉸接點(diǎn)J3到所述連桿4與第二臂架5之間的第六鉸接點(diǎn)J6的第三間距L36)比較短。并且參見圖3的受力分析示意圖，通過受力仿真實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，在圖2所示的臂架連桿機(jī)構(gòu)中，在一定載荷作用下，第二鉸接點(diǎn)J2受到的最大鉸點(diǎn)力F2 (即動力缸的推力)最小，而第三鉸接點(diǎn)J3的最大鉸點(diǎn)力F3大于F2，而又小于第四鉸接點(diǎn)J4的最大鉸點(diǎn)力F4，即F2〈F3〈F4，并且此三力作用在同一桿件上，矢量和為零。因而當(dāng)在動力缸2的最大推力一定時(shí)，F(xiàn)3和F4都大于該最大推力，因此連桿4設(shè)計(jì)寬度比較大，以增強(qiáng)抗載荷能力，且鉸接點(diǎn)J4、J3和J6上由于受力較大，因而相應(yīng)位置上的連接銷軸也就要設(shè)計(jì)的尺寸較大，這都增加了臂架連桿機(jī)構(gòu)的整體重量和所占空間。顯然，通過上述對比結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)圖4所示的本發(fā)明的臂架連桿機(jī)構(gòu)通過將第三鉸接點(diǎn)J3遠(yuǎn)離第四鉸接點(diǎn)J4并挪到到第二鉸接點(diǎn)J2的左邊，并且對第四鉸接點(diǎn)J4的取矩L34>L24，則可使得F3〈F2，從而最終達(dá)到減小連桿4寬度和銷軸大小并從而減小整個(gè)臂架連桿機(jī)構(gòu)重量的有益效果。由于第三鉸接點(diǎn)J3從右邊移動到了第二鉸接點(diǎn)J2的左邊，因此連桿4的長度也應(yīng)相應(yīng)增加。在本實(shí)施方式中，通過實(shí)驗(yàn)分析，從所述第三鉸接點(diǎn)J3到所述連桿4與第二臂架5之間的第六鉸接點(diǎn)J6的第三間距L36 (為清楚起見，圖中未標(biāo)示)與所述第一間距L24的比值優(yōu)選地設(shè)計(jì)為大于0. 7。現(xiàn)有技術(shù)中，此比值是遠(yuǎn)小于0. 7的，本實(shí)施方式中這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)是出于以下考慮即由于鉸接點(diǎn)J3、J6上的作用力變小，應(yīng)使得連桿4的長度即第三間距L36變長，以增加力臂長度，使得力矩至少不變小。需要說明的是，本發(fā)明中的臂架連桿機(jī)構(gòu)中，作為曲柄的所述主動桿3形成為大致三角形形狀，也就是通常所稱的三角連桿。并且，所述第二鉸接點(diǎn)J2、第三鉸接點(diǎn)J3和第四鉸接點(diǎn)J4優(yōu)選地分別位于所述三角形主動桿3的各個(gè)角部上。對比圖2和圖4，只是三角連桿的三個(gè)內(nèi)角發(fā)生變化，從而使各鉸接點(diǎn)之間的位置關(guān)系產(chǎn)生了變化。這種三角連桿為一體結(jié)構(gòu)，承載大，結(jié)構(gòu)牢靠穩(wěn)固，因而是適用于布料桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)選曲柄結(jié)構(gòu)。此外，所述動力缸2為通過第一鉸接點(diǎn)Jl鉸接到第一臂架I上的四連桿機(jī)構(gòu)的動力源，推動主動桿3運(yùn)動，進(jìn)而通過連桿4帶動第二臂架5相對于第一臂架I作樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。這種動力缸2優(yōu)選為工程機(jī)械中常見的液壓油缸，當(dāng)然根據(jù)該臂架連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場合和提供力的大小、延遲等因素，該動力缸2也可以是氣缸等其它動力源。另外，上述臂架連桿機(jī)構(gòu)中的主動桿3和連桿4優(yōu)選地均為兩個(gè)，所述動力缸2包括固定安裝在該動力缸2的末端上的鉸接桿(未顯示)，所述兩個(gè)主動桿3分別鉸接在所述鉸接桿的兩端。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，在常見的布料桿機(jī)構(gòu)中，其中的臂架連桿機(jī)構(gòu)通常具有內(nèi)置或外置兩種方式。在如圖4所示的外置臂架連桿機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)主動桿3和兩個(gè)連桿4分別安裝在臂架兩側(cè)，并且兩側(cè)的兩個(gè)主動桿3或兩個(gè)連桿4可通過例如連接桿(包括上述連接兩個(gè)主動桿3的鉸接桿)等方式固定連接成一體運(yùn)動結(jié)構(gòu)。動力缸2的頂出桿末端可與所述鉸接桿固定連接，并通過鉸接桿的兩端分別鉸接到兩個(gè)主動桿3上。在內(nèi)置臂架連桿機(jī)構(gòu)中，所不同的是主動桿3和連桿4不是鉸接到臂架的兩側(cè)，而是鉸接到兩個(gè)臂 架在收臂狀態(tài)下的相對內(nèi)側(cè)上，并且在內(nèi)置臂架連桿機(jī)構(gòu)中，所述主動桿3和連桿4也可以是分別只有一個(gè)。需要說明的是，上述的不同結(jié)構(gòu)形式均處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。上述臂架連桿機(jī)構(gòu)適于作為布料桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用在混凝土泵送設(shè)備例如混凝土泵車中，因此，本發(fā)明還相應(yīng)地提供了包括根據(jù)本發(fā)明上述臂架連桿機(jī)構(gòu)的一種布料桿機(jī)構(gòu)，以及具有上述所述布料桿機(jī)構(gòu)的一種混凝土泵送設(shè)備。其中，布料桿機(jī)構(gòu)可包括多個(gè)臂架，并且相鄰兩個(gè)臂架之間形成為上述的臂架連桿機(jī)構(gòu)。采用根據(jù)本發(fā)明的如圖4所示的臂架連桿機(jī)構(gòu)后，混凝土泵車的布料桿機(jī)構(gòu)的整體重量降低，并且由于連桿4的寬度尺寸減小，布料桿機(jī)構(gòu)的固定臂(即第一臂架I)與伸展臂(即第二臂架5)之間的安裝空間相對寬松，便于伸展臂的收臂動作的施展。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.臂架連桿機(jī)構(gòu)，該臂架連桿機(jī)構(gòu)包括動力缸(2)和形成為四連桿機(jī)構(gòu)的第一臂架(I)、第二臂架(5)、主動桿(3)以及連桿(4)，所述主動桿(3)和連桿(4)分別鉸接于所述第一臂架(I)和第二臂架(5)上，所述動力缸(2)的一端鉸接于所述第一臂架(I)上，另一端鉸接到所述主動桿(3)上以推動所述四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動，其特征在于，當(dāng)該臂架連桿機(jī)構(gòu)處于收臂狀態(tài)下，在所述主動桿(3)上，所述連桿(4)與主動桿(3)的第三鉸接點(diǎn)(J3)位于所述動力缸(2)與主動桿(3)的第二鉸接點(diǎn)(J2)的左側(cè)，并且所述第一臂架(I)與主動桿(3)的第四鉸接點(diǎn)(J4)與所述第二鉸接點(diǎn)(J2)之間的第一間距小于所述第三鉸接點(diǎn)(J3)與所述第四鉸接點(diǎn)(J4)之間的第二間距，以使得在該臂架連桿機(jī)構(gòu)的收臂和展臂過程中，所述第三鉸接點(diǎn)(J3)上的最大鉸點(diǎn)力(F3)小于所述第二鉸接點(diǎn)(J2)上的最大鉸點(diǎn)力(F2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臂架連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，從所述第三鉸接點(diǎn)(J3)到所述連桿(4)與第二臂架(5)之間的第六鉸接點(diǎn)(J6)的第三間距與所述第一間距的比值大于0. 7。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臂架連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述主動桿(3)形成為大致三角 形形狀，并且所述第二鉸接點(diǎn)(J2)、第三鉸接點(diǎn)(J3)和第四鉸接點(diǎn)(J4)分別位于所述三角形主動桿(3)的各個(gè)角部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的臂架連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述主動桿(3)和連桿(4)均為兩個(gè)，所述動力缸(2)包括固定安裝在該動力缸(2)的末端上的鉸接桿，所述兩個(gè)主動桿(3)分別鉸接在所述鉸接桿的兩端。
5.布料桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，該布料桿機(jī)構(gòu)包括多個(gè)臂架，并且相鄰兩個(gè)臂架之間形成為根據(jù)上述權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的臂架連桿機(jī)構(gòu)。
6.混凝土泵送設(shè)備，其特征在于，該混凝土泵送設(shè)備具有根據(jù)權(quán)利要求5所述的布料桿機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臂架連桿機(jī)構(gòu)，該臂架連桿機(jī)構(gòu)包括動力缸(2)和形成為四連桿機(jī)構(gòu)的第一臂架(1)、第二臂架(5)、主動桿(3)以及連桿(4)，主動桿(3)和連桿(4)分別鉸接于第一臂架(1)和第二臂架(5)上，動力缸(2)的一端鉸接于第一臂架(1)上，另一端鉸接到主動桿(3)上以推動四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動，其中，在主動桿(3)上，從動力缸(2)與主動桿(3)之間的第二鉸接點(diǎn)(J2)到第一臂架(1)與主動桿(3)之間的第四鉸接點(diǎn)(J4)的第一間距小于從連桿(4)與主動桿(3)之間的第三鉸接點(diǎn)(J3)到第四鉸接點(diǎn)(J4)的第二間距。該臂架連桿機(jī)構(gòu)中的連接銷軸和連桿尺寸可減小并能有效減小整個(gè)機(jī)構(gòu)重量。
文檔編號E04G21/04GK102720365SQ20121022567
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者余德海, 李鄉(xiāng)安, 鄺昊, 黃柯 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司