一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件制造技术

本发明专利技术具体是一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，解决了现有铲斗的斗齿组件入土阻力较大、产生断裂时不易拆装的问题。一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，连接座的槽底部开设有安装槽，安装槽的内腔固定有柔性压力传感器；连接座的左端部设置有连接头，连接头与斗齿通过两个安装销连接，斗齿包括曲面凸棱，曲面凸棱的两侧设置有滑土部，滑土部的左端部设置切土部。本发明专利技术中斗齿包含具有减小入土阻力功能的曲面凸棱结构；当斗齿受力从而导致空心圆柱销产生变形时，柔性压力传感器电容值发生变化，对斗齿受力进行测量。对斗齿受力进行测量。对斗齿受力进行测量。

【技术实现步骤摘要】
一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件


[0001]本专利技术涉及挖掘机
，具体是一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件。

技术介绍

[0002]铲斗是挖掘机在工作过程中承担挖掘和装载功能的挖掘部件，铲斗由斗体和斗齿组件组成。斗齿组件位于挖掘机铲斗的末端，是铲斗上的重要部件，也是易损件。斗齿组件有两种结构，一种是整体式结构，一种是分段式结构。整体式结构具有不易锻造成型的缺点，分段式结构由连接座与斗齿两部分构成斗齿组件，具有易于锻造成型和产生磨损与断裂时方便更换的优点。
[0003]斗齿位于铲斗的最前端，工作时一定角度楔入土壤，斗齿的本身性能直接影响挖掘机铲斗乃至挖掘机的挖掘性能。减小斗齿入土时所受到的阻力可有效提高挖掘机的挖掘效率。从仿生学角度出发，土壤动物穿山甲在挖穴而居和平日觅食的过程中进化出优良的爪趾结构。选取穿山甲前爪第三爪趾开展仿生学研究，穿山甲前爪第三爪趾在挖掘土壤过程中率先接触土壤，起到主要的刺入、破土和挖掘作用，穿山甲第三趾外侧为圆弧面，内侧为边缘上翘的凹形曲面，存在从趾尖开始逐渐延伸至趾根的凸棱结构。研究结果表明，穿山甲爪趾入土过程中，爪趾外侧轮廓承担了大部分阻力，这与斗齿入土过程有着类似的地方；在爪趾挖掘过程中，类似于切削刃的爪趾内侧凸棱结构与土壤相互作用，使土壤与内侧结构产生间隙，能够有效避免土壤压实在爪趾表面，在挖掘过程中土壤与凸棱表面产生相对滑移，从而进一步降低挖掘时的阻力。
[0004]基于此，有必要专利技术一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，解决现有铲斗的斗齿组件入土阻力较大、产生断裂时不易拆装的问题，同时在斗齿组件上添加传感器测力结构，从而对斗齿受力进行测量。本专利技术包含具有减小入土阻力功能的曲面凸棱结构、具有易拆装功能的安装销以及斗齿测力结构。本专利技术采用分段式结构，受穿山甲爪趾结构与挖掘特性启发，针对挖掘机斗齿在入土过程中受到阻力大容易造成斗齿断裂的问题，本专利技术设计了一种具有减阻功能的斗齿；针对现有斗齿组件大多采用圆柱销对连接座与斗齿进行连接，当斗齿产生损坏需要更换时不易拆装的问题，本专利技术设计了一种具有易拆装功能的安装销来连接斗齿与连接座；斗齿受到外力时力会进行传导，从而作用到连接座上，本专利技术中柔性压力传感器作为斗齿测力结构，用于测量斗齿受到的力的大小。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有铲斗的斗齿组件入土阻力较大、产生断裂时不易拆装的问题，提供了一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件。
[0006]本专利技术是采用如下技术方案实现的：
[0007]一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，包括斗齿与连接座；连接座呈开口朝右的U形槽状，斗体的末端嵌设于连接座的内腔，且连接座与斗体通过穿于两者的销轴机构可拆卸地连接；连接座的槽底部开设有前后贯通的安装槽，安装槽的内腔固定有与斗体相接触
的柔性压力传感器；
[0008]连接座的左端部设置有嵌于斗齿右部的连接头，连接头与斗齿通过两个前后分布且相对设置的安装销可拆卸地连接，两个安装销的相对端部均与连接头螺纹连接；
[0009]所述斗齿包括位于中部且沿横向布置的曲面凸棱，曲面凸棱的前侧、后侧均一体设置有上表面呈凹形曲面状的滑土部，滑土部的左端部一体设置有左低右高且上表面呈平面状的切土部，两个滑土部、两个切土部均呈前后对称设置。
[0010]本专利技术中滑土部的上表面呈曲面，且所述曲面的曲率自上而下依次减小。
[0011]本专利技术中斗齿的右表面开设有与连接头形状匹配的凹槽结构，且所述凹槽结构的前侧、后侧均设置有与其连通的锥孔，用于穿过安装销。
[0012]本专利技术在连接座与斗体接触的圆弧状曲面内壁上开设安装槽用于安装柔性压力传感器，实现监测斗齿受力的目的。
[0013]进一步地，所述曲面凸棱沿纵向的宽度为18mm
‑
22mm；所述曲面凸棱的上表面与横向直立面的相交线所对应的曲线方程如公式(a)所示：
[0014]y＝
‑
0.0013x2‑
0.0098x+77.53
ꢀꢀꢀ
(a)
[0015]其中，该相交线x的取值为0mm
‑
240.5mm，所对应的y的取值为77.53mm
‑
0mm。
[0016]本专利技术为了获得更小的入土角度，使得斗齿更容易楔入土壤，并且在入土过程中尽可能减小斗齿受到的阻力。通过EDEM离散元仿真软件对使用不同曲线方程构造曲面的斗齿模型进行仿真对比，最终得到如公式(a)所示的优化曲线方程。
[0017]如附图10所示，建立直角坐标系，以x轴与y轴的交点O为坐标原点，该曲线方程x的取值为0mm到240.5mm，对应y的取值为77.53mm到0mm；选取该曲线段作为曲面凸棱曲线；为了使曲面凸棱获得更高的强度，斗齿中间棱宽18mm至22mm，两侧分别为向内凹的曲面。该斗齿具有减小入土阻力的功能。
[0018]进一步地，所述斗齿的左表面、右表面均呈纵向直立面；所述斗齿的前表面左部呈左后右前的斜向直立面、前表面右部呈横向直立面；所述斗齿的后表面左部呈左前右后的斜向直立面、后表面右部呈横向直立面；两个滑土部的右上侧均一体设置有加强部，且位于前侧的加强部向前上方凸起，位于后侧的加强部向后上方凸起；所述斗齿还包括位于右端部的纵向直立的D形的连接块，两个加强部与连接块之间均衔接有位于内侧且上表面呈平面状的三角块和位于外侧且上表面呈C形的异形块。
[0019]进一步地，所述销轴机构的数目为左右分布的两个，每个销轴机构均包括沿竖向穿于连接座与斗体的空心圆柱销和穿设于空心圆柱销中部的橡胶圆柱塞。
[0020]目前已经公开的连接座与斗体的连接方式大多采用圆柱销，这种连接方式能够承受较大负荷，可以在较为恶劣的工作环境中工作。通过查阅资料可得，普通挖掘机单个斗齿工作过程中最大受力约为30KN。本专利技术使用一种空心圆柱销来连接斗体和连接座，这种空心圆柱销可以在不产生塑性变形、保证斗齿组件可以正常工作的情况下尽可能放大连接座与斗体之间的相对位置变化，从而实现对斗齿受力的监测。
[0021]其中，橡胶圆柱塞能够防止工作过程中异物进入到空心圆柱销中。
[0022]在挖掘机工作过程中空心圆柱销受到剪力，因此对其所能承受的最大剪力进行校核，采用公式(b)进行校核；
[0023][0024]式中，I为剪应力，MPa；Q为横截面上的力，N；A为横截面面积，mm2；[I]为许用剪应力，MPa；
[0025]该空心圆柱销的材料选用304不锈钢，其屈服强度应大于等于205MPa，304不锈钢为塑性材料；经查阅资料得，塑性材料的许用剪应力约为0.6～0.8倍的屈服应力，因此取304不锈钢的许用剪应力为164MPa。根据以上数据和公式进行计算：
[0026]Q≤A
×
[I]＝3.14
×
(102‑
62)
×
164≈32957N
[0027]因此该空心圆柱销可承受的最大剪应力为32597N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，包括斗齿(1)与连接座(2)；其特征在于：连接座(2)呈开口朝右的U形槽状，斗体(3)的末端嵌设于连接座(2)的内腔，且连接座(2)与斗体(3)通过穿于两者的销轴机构可拆卸地连接；连接座(2)的槽底部开设有前后贯通的安装槽(4)，安装槽(4)的内腔固定有与斗体(3)相接触的柔性压力传感器(5)；连接座(2)的左端部设置有嵌于斗齿(1)右部的连接头(6)，连接头(6)与斗齿(1)通过两个前后分布且相对设置的安装销(7)可拆卸地连接，两个安装销(7)的相对端部均与连接头(6)螺纹连接；所述斗齿(1)包括位于中部且沿横向布置的曲面凸棱(8)，曲面凸棱(8)的前侧、后侧均一体设置有上表面呈凹形曲面状的滑土部(9)，滑土部(9)的左端部一体设置有左低右高且上表面呈平面状的切土部(10)，两个滑土部(9)、两个切土部(10)均呈前后对称设置。2.根据权利要求1所述的一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，其特征在于：所述曲面凸棱(8)沿纵向的宽度为18mm
‑
22mm；所述曲面凸棱(8)的上表面与横向直立面的相交线所对应的曲线方程如公式(a)所示：y＝
‑
0.0013x2‑
0.0098x+77.53
ꢀꢀꢀꢀ
(a)其中，该相交线x的取值为0mm
‑
240.5mm，所对应的y的取值为77.53mm
‑
0mm。3.根据权利要求1所述的一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，其特征在于：所述斗齿(1)的左表面、右表面均呈纵向直立面；所述斗齿(1)的前表面左部呈左后右前的斜向直立面、前表面右部呈横向直立面；所述斗齿(1)的后表面左部呈左前右后的斜向直立面、后表面右部呈横向直立面；两个滑土部(9)的右上侧均一体设置有加强部(13)，且位于前侧的加强部(13)向前上方凸起，位于后侧的加强部(13)向后上方凸起；所述斗齿(1)还包括位于右端部的纵向直立的D形的连接块(14)，两个加强部(13)与连接块(14)之间均衔接有位于内侧且上表面呈平面状的三角块(15)和位于外侧且上表面呈C形的异形块(16)。4.根据权利要求1所述的一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，其特征在于：所述销轴机构的数目为左右分布的两个，每个销轴机构均包括沿竖向穿于连接座(2)与斗体(3)的空心圆柱销(17)和穿设于空心圆柱销(17)中部的橡胶圆柱塞(18)。5.根据权利要求4所述的一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，其特征在于：两个安装销(7)均包括位于外侧的锥形柱(19)和位于内侧且与连接头(6)的内螺孔螺纹配合的螺纹柱(20)，且螺纹柱(20)的直径小于锥形柱(19)的直径，锥形柱(19)的外端面开设有内六角沉头孔(21)。6.根据权利要求5所述的一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，其特征在于：连接座(2)的上板下表面、下板上表面均开设有位于中部且横向布置的燕尾凹槽(22)，斗体(3)上一体设置有与燕尾凹槽(22)位置匹配的燕尾状卡块(24)；燕尾凹槽(22)的槽底开设有位于邻近斗体(3)侧且与连接座(2)端部连通的安装槽I(12)，位于斗体(3)下侧的燕尾状卡块(24)的下表面开设有左右贯通的导线容纳槽(11)。7.根据权利要求6所述的一种可测受力的挖掘机功能斗齿组件，其特征在于：所述安装销...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东光，索飞飞，向伟，张德俊，王志民，
申请(专利权)人：清泽智能太原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：