用于轮斗挖掘机的具有变截面拱形卸料臂的制作方法

1.本发明涉及露天矿、水泥港口、散料堆场、用工程机械设备领域，尤其涉及有悬臂卸料结构的挖掘机械，具体说是一种用于轮斗挖掘机的具有变截面拱形卸料臂。


背景技术：

2.现在斗轮挖掘机的卸料臂机构设计方案为直线型定截面悬臂梁结构形式。由于轮斗挖掘机是一种利用斗轮机构自转，并通过安装在斗轮机构圆周上的多个铲斗，实现斗轮挖掘机连续挖掘全过程。由于每个铲斗在挖掘过程中都会对设备整机产生振动影响，在多个铲斗连续挖掘土壤或矿石时，会对整机结构形成间断性的多个连续振动，且尤其是在挖掘较硬物料时，特别容易产生较大的振幅，因此降低了卸料臂的抗弯刚度，且易造成卸料臂整体疲劳、失稳。其次，原有卸料臂为保证梁结构的强度及刚度，总重量较重，导致卸料臂在回转及俯仰运动过程中，增加了整机重心的变化范围，降低了整机设备的稳定性。再次，斗轮挖掘机为满足最低卸料高度，达到要求卸料高度，现有技术中多采用增加液压缸行程的方式，即相当于增加了液压缸的采购成本，而液压缸的成本相比于其它标准件成本十分昂贵。因此，减小液压缸行程降低设备成本，且减少设备重量同时，提高设备稳定性是装备研发的难题之一。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于轮斗挖掘机的具有变截面拱形卸料臂，从根本上解决了上述问题，其具有抗弯刚度强、有助于整机结构稳定、振动幅度小等优点。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该用于轮斗挖掘机的具有变截面拱形卸料臂包括以变截面支撑机构作为底部支撑结构的抗弯带式输送机构，其技术要点是：抗弯带式输送机构包括驱动电机减速机、设置在驱动电机减速机输出端的通过输送带衔接的头部滚筒组件和尾部滚筒组件、用于提供抗弯支撑并与变截面支撑机构衔接的输送框架组件，输送带底部设有托辊组件；输送框架组件包括前部输送框架、若干沿变截面支撑机构的长度方向对称设置的输送框架侧梁、衔接在相邻输送框架侧梁之间的输送框架纵梁、垂直固定在输送框架纵梁上的拉杆支撑梁、沿长度方向且垂直于拉杆支撑梁且与皮带夹角≤90
°
的拉杆衔接板、沿拉杆衔接板设置的拉杆组件。
5.进一步的，托辊组件包括若干位于输送带承载段底部的间隔设置的具有三自由度的三托辊组件、若干通过链条弹性间隔限位在输送带回程段的二托辊组件、转轴平行于头部滚筒组件的前段回程托辊组件。
6.进一步的，变截面支撑机构包括拱形的钢结构骨架，该钢结构骨架包括一对沿纵向向下延伸的支撑侧梁、支撑侧梁之间设置骨架梁组件，骨架梁组件包括间隔设置的上部横梁和下部横梁、设置在由横梁构成的楔形单元内的上部斜梁组件和下部斜梁组件，相邻的楔形单元之间由圆形斜梁或h型钢斜梁交替设置。
7.进一步的，输送框架纵梁为h型钢。
8.本发明的有益效果：整体技术方案中，采用由拱形支撑结构架设的拱形输送机构，保证卸料臂的抗弯刚度同时，降低了卸料臂重量，减少了液压缸行程，降低了整机作业过程中的重心变化范围，提高了整机作业的稳定性，同时，为增强其刚性，设置了抗弯的连杆、高自由度的托辊等结构。
9.变截面支撑机构具有拱形变截面的卸料臂桁架，由若干变截面楔形单元组成，第一个变截面楔形单元与最后一个变截面楔形单元之间夹角为n度，相邻单元间通过焊接或紧固件相互连接。一个变截面楔形单元由工字型侧梁、中部横联、中部斜拉杆组成，各部件通过焊接或紧固件相互连接。
10.第一个变截面楔形单元中工字型侧梁横截面高度不变或按从头至尾方向逐渐减小；第二个变截面楔形单元中，侧梁横截面高度从头部至尾部逐渐减小。侧梁翼缘板、腹板厚度，与第一个变截面楔形单元中工字型侧梁翼缘板、腹板厚度相比，阶梯减小；第一个变截面楔形单元与第二个变截面楔形单元，上下通过斜拉杆相互连接，楔形工字型侧梁的腹板、上下翼缘板相应对接，侧梁上翼缘板之间的夹角为n/n度。
11.将若干变截面楔形单元，按照从卸料臂头部至尾部方向排列，依次对应第一单元至第n单，变截面楔形单元之间相互连接，楔形工字型侧梁截面中的截面高度、上下翼缘板厚度、腹板厚度，也按从头至尾方向顺序梯次逐渐减小，最终形成夹角为n度的变截面拱形卸料臂桁架。
12.抗弯带式输送机构带有抗弯结构的托辊组支架，从卸料臂头部连续延伸布置到尾部，由槽钢型托辊支架、圆管型抗弯连杆、支腿、外伸连接件组合而成。将通长圆管与连接板连接成一体，多个通长圆管-连接板组合体按照上下布置形式连接后，组成圆管型抗弯连杆。外伸连杆及支腿采用间隔布置形式，分别与槽钢型托辊支架连接，形成支腿-托辊支架-外伸连杆组合体。最后将圆管型抗弯连杆与支腿-托辊支架-外伸连杆组合体中的外伸连杆连接，形成带有抗弯结构的托辊组支架。
13.综上所述，本发明带有抗弯结构的托辊组支架，能够小幅增加卸料臂的抗弯刚度，也能防止输送带跑偏引起的撒料现象，可有效提高卸料臂抗弯强度、降低卸料臂振动幅度。
附图说明
14.图1为现有轮斗挖掘机的结构示意图。
15.图2为本发明卸料臂的等轴侧视结构示意图。
16.图3为本发明卸料臂的分解结构示意图。
17.图4为本发明卸料臂沿长度方向的正视结构示意图。
18.图4a为图4沿a-a线的剖视结构示意图。
19.图4b为图4沿b-b线的剖视结构示意图。
20.图4c为图4沿c-c线的剖视结构示意图。
21.图5为本发明卸料臂沿长度方向的剖视结构示意图。
具体实施方式
22.本发明主要针对图1中的点填充部分的卸料臂组件进行了改进，以下结合图2~5，通过具体实施例详细说明本发明的内容。
23.卸料臂主体结构]卸料臂主体结构以变截面支撑机构2作为卸料臂的总支撑结构，变截面支撑机构2通过俯仰支点26与轮斗挖掘机的底盘连接，通过变截面前端21的驱动机支撑212固定驱动电机减速机11，输送机前端连接211用于与头部滚筒组件15的前轴承座组件151固定，通过驱动机支撑212与头部滚筒组件15的前轴承座组件151连接，通过输送机末端连接231与尾部滚筒组件16的后轴承座组件161配合，在变截面末端23上额外设置末端矩形框架233用以将抗弯带式输送机构1运输来的矿石由末端漏斗131 向下排出，同时为方便末端漏斗131的固定安装，在末端矩形框架233内侧还设置了若干输送机支撑凸起232。通过变截面中端22上的侧支撑221固定行人步道27，通过前挂耳222和后挂耳223铰接固定牵拉斜梁组件25，牵拉斜梁组件25 和行人步道27均属于本领域的常见结构，具体固定方式不在详细描述。
24.抗弯带式输送机构]抗弯带式输送机构1包括驱动电机减速机11、设置在驱动电机减速机11输出端的通过输送带衔接的头部滚筒组件15和尾部滚筒组件16、用于提供抗弯支撑并与变截面支撑机构2衔接的输送框架组件14、分别用于输送带承载段和输送带回程段的送料组件12和回程组件13。为配合挖掘臂输送机构转运来的矿石而在前部输送框架146上固定了前端导料槽121，为配合卸料臂的排料过程在其末端设置了末端漏斗131。输送框架组件14包括前部输送框架146、若干沿变截面支撑机构2的长度方向对称设置的输送框架侧梁142、衔接在相邻输送框架侧梁142之间的输送框架纵梁143、垂直固定在输送框架纵梁143上的拉杆支撑梁144、沿长度方向且垂直于拉杆支撑梁144且与皮带夹角≤90
°
的拉杆衔接板145、沿拉杆衔接板145设置的拉杆组件141。托辊组件包括若干位于输送带承载段底部的间隔设置的具有三自由度的三托辊组件、若干通过链条弹性间隔限位在输送带回程段的二托辊组件、转轴平行于头部滚筒组件15的头部改向滚筒组件133。输送框架纵梁143优选采用h型钢，通过首尾顺次连接的输送框架纵梁143，在不影响整体刚度的同时进行逐渐折弯，以配合拱形支撑结构。
25.关于托辊组件的具体结构，为描述方便将输送带分成了上承载段输送带122和下回程段输送带132两部分。其中，上承载段输送带122包括前段送料托辊组件123、中段送料托辊组件124以及末段送料托辊组件125。前段送料托辊组件123用于将输送带折叠成梯形结构的过渡段，因此前段送料托辊组件123之间的槽角逐渐增大至于中段送料托辊组件124的槽角相同，并在送料组件12的末端通过末段送料托辊组件125以槽角逐渐减小的方式进入尾部滚筒组件16。通过采用上承载段输送带122梯形截面，有效避免了矿石的侧滑掉落。由于下回程段输送带132无需承载物料，为配合中段送料托辊组件124的托辊连接结构并尽量简化结构，中段回程托辊组件134和末段回程托辊组件135均采用了铰接双辊结构，双辊两侧通过锁链吊挂，而在头部改向滚筒组件133为配合输送带返回头部滚筒组件15因而采用了平行单辊。
26.变截面支撑机构]变截面支撑机构2包括拱形的钢结构骨架，该钢结构骨架包括一对沿纵向向下延伸的支撑侧梁、支撑侧梁之间设置骨架梁组件24，骨架梁组件24包括间隔设置的上部横梁243和下部横梁244、设置在由横梁构成的楔形单元（图中未标记）内的上部斜梁组件241和下部斜梁组件242，通过设置长方体的楔形单元结构，从而将变截面支撑机构2设置成拱形。
为增加楔形单元的刚性，在其中设置了“八字”形的斜梁上部斜梁组件241和下部斜梁组件242。同时，为使楔形单元具有更大的弯折角度，同时保证结构刚性，而将相邻的楔形单元之间由圆形斜梁或h形钢斜梁交替设置。
27.通过上述结构，可使轮斗挖掘机的卸料臂桁架呈现拱形形状，拱形夹角1
°
~15
°
。
28.附图标记说明：1 抗弯带式输送机构、11 驱动电机减速机、12 送料组件、121 前端导料槽、122 上承载段输送带、123 前段送料托辊组件、124 中段送料托辊组件、125 末段送料托辊组件、13 回程组件 、131 漏斗、132 下回程段输送带、133 头部改向滚筒组件、134 中段回滚托辊组件、135 末段回滚托辊组件、14 输送框架组件、141 拉杆组件、142 输送框架侧梁、143 输送框架纵梁、144 拉杆支撑梁、145 拉杆衔接板、146 前部输送框架、15 前辊筒组件、151 前轴承座组件、16 后辊筒组件、161 后轴承座组件；2 变截面支撑机构、21 变截面前端、211 输送机前端连接、212 驱动机支撑、22 变截面中端、221 侧支撑、222 前挂耳、223 后挂耳、23 变截面末端、231 输送机末端连接、232 输送机支撑凸起、233 末端矩形框架、24 骨架梁组件、241 上部斜梁组件、242 下部斜梁组件、243 上部横梁、244 下部横梁、25 牵拉斜梁组件、26 俯仰支点、27 行人步道。