專利名稱：臂架連桿機構、布料桿機構和混凝土泵送設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種臂架連桿機構，尤其是應用到混凝土泵送設備的布料桿機構上的臂架連桿機構。
背景技術：
混凝土泵車的布料桿機構通常由兩個或更多個臂架組成，相鄰臂架之間形成臂架連桿機構，各臂架連桿機構在氣缸、液壓缸等外力推動下運動，從而使得各臂架進行展臂或收臂動作，最終使得布料桿機構的末端抵達至所需的位置。如圖I和圖2所示分別為混凝土泵車中典型的布料桿機構在展臂狀態(tài)和收臂狀態(tài)下的結構示意圖。圖示的布料桿機構中包括兩個臂架，第一臂架I穩(wěn)定不動，第二臂架5圍繞第五鉸接點J5相對于第一臂架I作展
臂或收臂運動。第一臂架I與第二臂架5之間的內(nèi)側形成典型的四連桿機構(即曲柄連桿機構)，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相對于作為機架的第一臂架I作樞轉運動。然而，隨著大型化混凝土泵車的應用，其布料桿機構的長度更長，工作力矩增大，因而使得臂架設計趨向于高強度和輕量化?，F(xiàn)有技術中，例如歐洲專利EP2968955A2和美國專利US3947191中有提出通過改變臂架結構的材料組成以增強布料桿機構的結構強度，然而這又往往增加了布料桿機構的重量。若從臂架材料出發(fā)，要使得臂架強度足夠大同時質量更輕，則材料開發(fā)、臂架制造費用高昂，而且制造過程復雜。因此，有必要從其他角度出發(fā)，以減輕布料桿機構的尺寸和質量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種臂架連桿機構，能在保證整個機構有效運行的情況下減小機構重量。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種臂架連桿機構，該臂架連桿機構包括動力缸和形成為四連桿機構的第一臂架、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構運動，其中，當該臂架連桿機構處于收臂狀態(tài)下，在所述主動桿上，所述連桿與主動桿的第三鉸接點位于所述動力缸與主動桿的第二鉸接點的左偵U，并且所述第一臂架與主動桿的第四鉸接點與所述第二鉸接點之間的第一間距小于所述第三鉸接點與所述第四鉸接點之間的第二間距，以使得在該臂架連桿機構的收臂和展臂過程中，所述第三鉸接點上的最大鉸接力小于所述第二鉸接點上的最大鉸接力。優(yōu)選地，從所述第三鉸接點到所述連桿與第二臂架之間的第六鉸接點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、第三鉸接點和第四鉸接點分別位于所述三角形主動桿的各個角部上。此外，本發(fā)明還提供了一種布料桿機構，該布料桿機構包括多個臂架，并且相鄰兩個臂架之間形成為根據(jù)本發(fā)明的臂架連桿機構。相應地，本發(fā)明還提供了一種混凝土泵送設備，該混凝土泵送設備具有上述的布料桿機構。通過上述技術方案，根據(jù)本發(fā)明的臂架連桿機構的主動桿中，相對于第一臂架的第四鉸接點位置，連桿的第三鉸接點位置比動力缸的第二鉸接點更為遠離，也就是在第二臂架的收臂狀態(tài)下第三鉸接點位于第二鉸接點左側。通過分析可發(fā)現(xiàn)第四鉸接點、第三鉸接點和第六鉸接點受到作用力都變小，因而可減少相應位置的連接銷軸的尺寸，并減小連桿的寬帶尺寸，從而減小整個臂架連桿機構的重量。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術的混凝土泵車中的布料桿機構在展臂狀態(tài)下的結構示意圖；圖2是圖I中的布料桿機構在收臂狀態(tài)下的結構示意圖；圖3是圖2中的主動桿上的各鉸接點的受力分析示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的臂架連桿機構的結構示意圖。附圖標記說明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J2 第二鉸接點 J3 第三鉸接點J4 第四鉸接點 J5 第五鉸接點J6 第六鉸接點
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
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系描述用詞。如圖4所示，本發(fā)明提供了一種臂架連桿機構，該臂架連桿機構包括動力缸2和形成為四連桿機構的第一臂架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構運動，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J3位于所述動力缸2與主動桿3的第二鉸接點J2的左側，并且所述第一臂架I與主動桿3的第四鉸接點J4與所述第二鉸接點J2之間的第一間距小于所述第三鉸接點J3與所述第四鉸接點J4之間的第二間距，以使得在該臂架連桿機構的收臂和展臂過程中，所述第三鉸接點J3上的最大鉸點力F3小于所述第二鉸接點J2上的最大鉸點力F2。作為總的構思，相對于圖2所示的現(xiàn)有技術的典型臂架連桿機構，在第二臂架5收臂狀態(tài)下，第三鉸接點J3從右邊移動至第二鉸接點J2的左邊，參見圖2和圖4。通過這樣的設計，通過受力分析或使用ADAMS仿真實驗，當對第四鉸接點J4取矩時，第二鉸接點J2的鉸點力F2和第三鉸接點J3的鉸點力F3產(chǎn)生的力矩應平衡，但由于力臂L24〈L34，因而F3〈F2。當F2 (即動力缸的推力)一定時，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的臂架連桿機構中的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，從而減小了整個臂架連桿機構的重量。此處的連接銷軸主要指的是第三鉸接點J3、第四鉸接點J4和第六鉸接點J6處的銷軸，其中第六鉸接點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，本領域技術人員應能理解的是，所述的臂架連桿機構的收臂狀態(tài)指的是所述四連桿機構處于圖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)有技術中常見的混凝土泵車的布料桿機構中，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J2到所述第一臂架I與主動桿3之間的第四鉸接點J4的第一間距L24 (圖中未標示)大于從所述連桿4與 主動桿3之間的第三鉸接點J3到所述第四鉸接點J4的第二間距L34 (圖中未標示)。換言之，第二鉸接點J2相對于第三鉸接點J3更為遠離第四鉸接點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，第三鉸接點J3位于第二鉸接點J2的右側，其中圖2和圖4中的虛線表示穿過第二鉸接點J2的豎直方向的虛擬直線。在圖2所示的這種機構中，由于連桿4的鉸接點相對更靠近兩臂架的鉸接點，因此連桿4的長度(即從所述第三鉸接點J3到所述連桿4與第二臂架5之間的第六鉸接點J6的第三間距L36)比較短。并且參見圖3的受力分析示意圖，通過受力仿真實驗可發(fā)現(xiàn)，在圖2所示的臂架連桿機構中，在一定載荷作用下，第二鉸接點J2受到的最大鉸點力F2 (即動力缸的推力)最小，而第三鉸接點J3的最大鉸點力F3大于F2，而又小于第四鉸接點J4的最大鉸點力F4，即F2〈F3〈F4，并且此三力作用在同一桿件上，矢量和為零。因而當在動力缸2的最大推力一定時，F(xiàn)3和F4都大于該最大推力，因此連桿4設計寬度比較大，以增強抗載荷能力，且鉸接點J4、J3和J6上由于受力較大，因而相應位置上的連接銷軸也就要設計的尺寸較大，這都增加了臂架連桿機構的整體重量和所占空間。顯然，通過上述對比結構，可發(fā)現(xiàn)圖4所示的本發(fā)明的臂架連桿機構通過將第三鉸接點J3遠離第四鉸接點J4并挪到到第二鉸接點J2的左邊，并且對第四鉸接點J4的取矩L34>L24，則可使得F3〈F2，從而最終達到減小連桿4寬度和銷軸大小并從而減小整個臂架連桿機構重量的有益效果。由于第三鉸接點J3從右邊移動到了第二鉸接點J2的左邊，因此連桿4的長度也應相應增加。在本實施方式中，通過實驗分析，從所述第三鉸接點J3到所述連桿4與第二臂架5之間的第六鉸接點J6的第三間距L36 (為清楚起見，圖中未標示)與所述第一間距L24的比值優(yōu)選地設計為大于0. 7?，F(xiàn)有技術中，此比值是遠小于0. 7的，本實施方式中這樣的優(yōu)化設計是出于以下考慮即由于鉸接點J3、J6上的作用力變小，應使得連桿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)明中的臂架連桿機構中，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J2、第三鉸接點J3和第四鉸接點J4優(yōu)選地分別位于所述三角形主動桿3的各個角部上。對比圖2和圖4，只是三角連桿的三個內(nèi)角發(fā)生變化，從而使各鉸接點之間的位置關系產(chǎn)生了變化。這種三角連桿為一體結構，承載大，結構牢靠穩(wěn)固，因而是適用于布料桿機構的優(yōu)選曲柄結構。此外，所述動力缸2為通過第一鉸接點Jl鉸接到第一臂架I上的四連桿機構的動力源，推動主動桿3運動，進而通過連桿4帶動第二臂架5相對于第一臂架I作樞轉運動。這種動力缸2優(yōu)選為工程機械中常見的液壓油缸，當然根據(jù)該臂架連桿機構的應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，上述臂架連桿機構中的主動桿3和連桿4優(yōu)選地均為兩個，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)，所述兩個主動桿3分別鉸接在所述鉸接桿的兩端。本領域技術人員公知的是，在常見的布料桿機構中，其中的臂架連桿機構通常具有內(nèi)置或外置兩種方式。在如圖4所示的外置臂架連桿機構中，兩個主動桿3和兩個連桿4分別安裝在臂架兩側，并且兩側的兩個主動桿3或兩個連桿4可通過例如連接桿(包括上述連接兩個主動桿3的鉸接桿)等方式固定連接成一體運動結構。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主動桿3上。在內(nèi)置臂架連桿機構中，所不同的是主動桿3和連桿4不是鉸接到臂架的兩側，而是鉸接到兩個臂 架在收臂狀態(tài)下的相對內(nèi)側上，并且在內(nèi)置臂架連桿機構中，所述主動桿3和連桿4也可以是分別只有一個。需要說明的是，上述的不同結構形式均處于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。上述臂架連桿機構適于作為布料桿機構應用在混凝土泵送設備例如混凝土泵車中，因此，本發(fā)明還相應地提供了包括根據(jù)本發(fā)明上述臂架連桿機構的一種布料桿機構，以及具有上述所述布料桿機構的一種混凝土泵送設備。其中，布料桿機構可包括多個臂架，并且相鄰兩個臂架之間形成為上述的臂架連桿機構。采用根據(jù)本發(fā)明的如圖4所示的臂架連桿機構后，混凝土泵車的布料桿機構的整體重量降低，并且由于連桿4的寬度尺寸減小，布料桿機構的固定臂(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。以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，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)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權利要求
1.臂架連桿機構，該臂架連桿機構包括動力缸(2)和形成為四連桿機構的第一臂架(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構運動，其特征在于，當該臂架連桿機構處于收臂狀態(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(J3)位于所述動力缸(2)與主動桿(3)的第二鉸接點(J2)的左側，并且所述第一臂架(I)與主動桿(3)的第四鉸接點(J4)與所述第二鉸接點(J2)之間的第一間距小于所述第三鉸接點(J3)與所述第四鉸接點(J4)之間的第二間距，以使得在該臂架連桿機構的收臂和展臂過程中，所述第三鉸接點(J3)上的最大鉸點力(F3)小于所述第二鉸接點(J2)上的最大鉸點力(F2)。
2.根據(jù)權利要求I所述的臂架連桿機構，其特征在于，從所述第三鉸接點(J3)到所述連桿(4)與第二臂架(5)之間的第六鉸接點(J6)的第三間距與所述第一間距的比值大于0. 7。
3.根據(jù)權利要求I所述的臂架連桿機構，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(J2)、第三鉸接點(J3)和第四鉸接點(J4)分別位于所述三角形主動桿(3)的各個角部上。
4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的臂架連桿機構，其特征在于，所述主動桿(3)和連桿(4)均為兩個，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，所述兩個主動桿(3)分別鉸接在所述鉸接桿的兩端。
5.布料桿機構，其特征在于，該布料桿機構包括多個臂架，并且相鄰兩個臂架之間形成為根據(jù)上述權利要求1-4中任意一項所述的臂架連桿機構。
6.混凝土泵送設備，其特征在于，該混凝土泵送設備具有根據(jù)權利要求5所述的布料桿機構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臂架連桿機構，該臂架連桿機構包括動力缸(2)和形成為四連桿機構的第一臂架(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)上以推動四連桿機構運動，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(J2)到第一臂架(1)與主動桿(3)之間的第四鉸接點(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(J3)到第四鉸接點(J4)的第二間距。該臂架連桿機構中的連接銷軸和連桿尺寸可減小并能有效減小整個機構重量。
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