一种变幅机构及起重机的制作方法

本发明涉及工程机械，具体涉及一种变幅机构及起重机。

背景技术：

1、变幅机构是起重机控制吊臂的俯仰角度、调节作业半径的执行部件。相关技术中，通常依靠液压油缸驱动变幅机构，依靠油缸压力推动液压油缸的活塞杆伸缩，以此带动吊臂抬升或下放，完成吊臂作业半径的调整。

2、但是液压驱动形式管路接头较多，长期重载振动下易渗油漏油，能耗较高，传动效率较低。因此，随着工程机械电动化和智能化发展，变幅电动缸替代变幅液压油缸成为必然趋势，现有起重机变幅电动缸常采用多台小电机分布式驱动，各个电机经减速器共同驱动丝杠。多个小电机共同驱动变幅机构，集成度较低，可靠性也较差，无法适配起重机的工作环境，并且不能满足起重机上各个部件需要紧凑安装的需求。另外，采用驱动电机的方案中，驱动电机和电机控制器通常分离布置，通过外置高压和低压线束连接，驱动电机和电机控制器各自设置独立冷却回路，各自独立散热。冷却系统所需要的外部接头和线束较多，整体结构较为复杂，可靠性不足。

技术实现思路

1、本发明提供了一种变幅机构及起重机，以解决相关技术中变幅机构的传动效率低、冷却系统管路复杂的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种变幅机构，变幅机构适用于起重机，起重机包括：起重机本体和吊臂，吊臂转动设置于起重机本体；变幅机构包括：

3、支撑组件，支撑组件适于改变吊臂的抬升角度，抬升角度为吊臂的延伸方向和水平面之间的夹角；

4、支撑组件包括：

5、支撑臂，支撑臂一端与起重机本体连接，另一端适于与吊臂连接，支撑臂适于伸长或收缩后改变吊臂的抬升角度；

6、变幅机构还包括：

7、电机，电机适于驱动支撑臂伸缩动作；电机包括电机壳体以及电机本体，电机本体设置于电机壳体的容纳空间内；

8、控制器，控制器设置于电机壳体，控制器包括控制器壳体，以及设置于控制器壳体内部的功率模块；控制器壳体和电机壳体之间设置有散热通道。

9、有益效果：

10、采用单台电机驱动支撑臂实现吊臂变幅，配套的线束和外接接头较少，管线布置较为简洁，管线排布、装配布置更加方便，也能够减少管线磨损、接头松动带来的故障隐患。同时采用单台电机驱动支撑臂完成吊臂变幅作业，仅需要对单一电机进行控制，操作逻辑较为简单，设备调试、日常操控以及后续的维护工作都更为简便，能够减少由于多个电机驱动导致的电机动作不同步，运行过程稳定可靠。电机驱动的传动形式响应速度更快，调节精度更高，能够解决传统液压方案传动效率低、控制精度不足，能耗偏高的问题。

11、将控制器直接装配在电机壳体上，电机壳体和控制器之间设置连通的共用散热通道，替代了电机、控制器相互分离且各自独立散热的传统方案，无需为控制器单独布置冷却管路，简化整机管线布局，减少外部接头与线束，适配起重机多粉尘、淋雨的恶劣作业工况；控制器内部的功率模块紧贴散热壁面，电机运行产生的热量与控制器工作发热可通过同一套循环冷却流道同步带走，散热面积更大、换热效率更高，能够充分满足大功率电机长时间持续变幅作业的散热需求，避免电控、电机因高温出现过热保护或元件损坏；同时控制器与电机壳体贴合设置，省去两者之间外露的高低压插接线束，整体集成度大幅提升，装配工序更少，也消除了外露线路易磨损、进水短路的故障隐患，设备运行稳定性显著提高。

12、在一种可选的实施方式中，变幅机构还包括密封件，密封件设置于电机壳体和控制器壳体之间，以密封散热通道。

13、在一种可选的实施方式中，支撑臂包括支撑主臂和支撑子臂，支撑主臂一端铰接设置于起重机本体，支撑子臂滑动设置于支撑主臂，支撑子臂包括与吊臂铰接的支撑端，支撑子臂适于滑动后使支撑端带动吊臂转动。

14、在一种可选的实施方式中，支撑主臂包括容纳腔，以及朝向吊臂的开口，支撑子臂至少部分设置于容纳腔内，且支撑子臂适于由开口伸出；

15、支撑组件还包括传动组件，传动组件适于连接电机和支撑子臂；传动组件包括：

16、输出轴，输出轴适于和电机连接；

17、丝杠螺母，丝杠螺母设置于支撑子臂远离吊臂的一端；

18、丝杠，丝杠设置于容纳腔，输出轴适于带动丝杠转动，丝杠螺母和丝杠传动连接。

19、有益效果：

20、支撑子臂、丝杠及丝杠螺母设置在容纳腔内，结构的集成度较高，既能够缩减变幅机构整体的占用空间，又能够对丝杠、丝杠螺母起到防护作用，减少粉尘、雨水、碎石等杂质对传动组件的侵蚀，提升变幅机构的使用寿命；电机的输出轴直接驱动容纳腔内的丝杠旋转，丝杠螺母固定在支撑子臂背离吊臂的一侧，通过将丝杠的螺旋运动将电机的旋转运动转化为支撑子臂的直线运动，传动效率较高。

21、在一种可选的实施方式中，传动组件还包括滚珠，滚珠设置于丝杠螺母和丝杠之间。

22、有益效果：

23、在丝杠和丝杠螺母之间设置滚珠，能够使丝杠和丝杠螺母之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，降低丝杠和丝杠螺母相对滑动时产生的摩擦阻力，不仅能够减少传动过程中的摩擦损耗，提高整体传动效率，降低电机的驱动负载和能耗，同时摩擦产生的磨损减轻，能够延长丝杠和丝杠落寞的使用寿命。

24、在一种可选的实施方式中，变幅机构还包括制动器，制动器适于锁定输出轴，以锁定吊臂的抬升角度。

25、有益效果：

26、制动器可直接锁止电机输出轴，以此固定丝杠与支撑子臂的伸缩长度，让吊臂稳定维持在当前抬升角度，避免吊臂受自重、吊装载荷作用出现意外缩回、角度偏移的情况，保障作业安全。

27、在一种可选的实施方式中，传动组件还包括设置于输出轴和丝杠之间的减速箱。

28、在输出轴与丝杠之间增设减速箱，一方面能够降低电机输出转速、放大输出扭矩，为丝杠提供充足的驱动力矩，满足起重机大载荷吊臂变幅所需的大推力，适配不同吨位起重机的重载作业需求；另一方面减速箱缩短了电机与丝杠之间的动力传递间隙，让整体传动链更紧凑，减少动力传递过程中的冲击与损耗，使吊臂抬升、下放动作平稳柔和，进一步提升变幅调节的可控性与运行稳定性。

29、减速箱还能够调整动力的传递方向，适配电机与丝杠之间不同的相对布置方位，当电机输出轴线和丝杠轴线无法保持同轴布置时，可选用具备换向功能的减速箱，改变动力输出方向，在不改动电机、支撑主臂安装位置的前提下实现动力平稳传递，便于变幅机构根据安装平台的空间布局排布，降低整机结构布置的干涉风险。

30、在一种可选的实施方式中，输出轴靠近减速箱的一端设置有输出齿轮，所述输出齿轮适于与所述减速箱传动连接。

31、有益效果：

32、输出齿轮直接与减速器的输入段连接，取消中间联轴器，能够缩短传送链，提高传动组件的传动刚度和可靠性。省去联轴器能够减少零件的装配难度，缩短输出轴占用的轴向安装空间，使传动组件整体的结构更加紧凑，减少传动过程中的能量损耗，提高传动效率，提升传动组件的运行稳定性和使用寿命。

33、第二方面，本发明还提供了一种起重机，起重机包括起重机本体以及转动设置于起重机本体的吊臂，起重机本体包括适于安装变幅机构的安装平台，安装平台适于安装如上述的变幅机构。

34、由于起重机包括如上述的变幅机构，因此具有和变幅机构相同的有益效果，在此不再赘述。

35、在一种可选的实施方式中，起重机还包括操作室，操作室包括观察窗，安装平台设置于操作室背离观察窗的一侧。

36、有益效果：

37、本实施例中，驱动支撑臂的电机布置于起重机背离观察窗的一侧，并且电池布置于起重机的尾部作为配重，不再占用操作室的背部区域，使操作室背侧形成开阔的安装平台，足以容纳单台大功率驱动电机，适应变幅机构的空间布置需求。