一种可翻转多功能变形推土铲结构及原理

摘要：介绍了一种可翻转多功能变形推土铲，主要包括其结构形式以及功能原理。在结构形式上，由组合铲、推架、提升油缸、翻转架、闭锁装置、限位底座、翻转缸座和翻转缸组成；在功能上，所述推土装置具备推土、清障等6种作业姿态，通过推架的适应性设计为车体前部安装其他作业装置预留了空间，同时利用翻转功能设计实现向后翻转180°收起，与其他工作装置实现切换作业，还通过翻转架锁紧设计，保证了推土装置作业时的根部稳定性，不影响其性能。着重解决了工程作业车辆车体前部安装多种作业装置的技术问题，具有一定的普适性。

关键词：工程机械、工程作业车、推土铲、推土装置

0 引言

工程作业车是一种应用于多种工况的工程作业车辆，多搭载有推土铲、挖掘装置等工程作业装置以满足不同的工况需求，可根据行进方式分为履带式、轮式、步履式等等。

推土铲是工程作业车上一个十分重要的部件，多用于推土、平土等土方作业，一般安装于车体前部，在矿用、水利、交通等多个领域都发挥巨大作用。

本文介绍了一种特殊结构推土铲，可以向后翻转180°收起，并且能够变形实现多种作业功能，为工程作业车辆车体前部安装多种作业装置提供了一种技术解决方案。

1 结构形式

如图1所示，本文的可翻转多功能变形推土铲，由组合铲、推架、提升油缸、翻转架、闭锁装置、限位底座、翻转油缸座和翻转油缸组成，在前后方向总体呈“三段式”布局，最前部为组合铲作业机构，中部主要为土方作业支撑部分，后部则主要为翻转功能实现部分。

组合铲由两面根部与推架最前端共轴铰接的边铲以及变铲油缸组成，变铲油缸两端分别连接推架与边铲，用来驱动边铲动作，具体结构如图2所示。

推架结构形式与一般推土铲推架的结构形式有所不同，推架前部呈“︿”角形向两侧延伸至与车体等宽后再向后延伸，推架根部不直接与底盘连接，而是与翻转架最底端铰接，翻转架根部再与固定在底盘上的限位底座铰接，这样整个装置就与底盘实现了连接；除此之外，推架进行了加宽设计，宽度大于车体底盘宽度，组合铲与车体之间也预留了足够距离，这样推架内部就预留足够空间，能够容纳其他工作装置进行布置安装。

翻转架作为推架与底盘之间连接的中枢机构，起到实现翻转的关键作用。翻转架整体呈“△”形状，有较好的结构刚度和稳定性；翻转架上顶点和下顶点分别连接推架的提升油缸和推架的尾部，根部与底盘上的限位底座铰接，为整个推架的正常作业和动作提供受力支撑。除此之外，翻转架尾部安装有翻转油缸，翻转油缸另一端与固定安装在底盘上的翻转油缸座相连，在油缸收缩时可以通过翻转架带动整个推土铲向后翻转。

提升油缸两端分别连接翻转架最前端与推架，控制推土铲提升与下降。

闭锁装置安装在限位底座上，由闭锁缸、闭锁扣、设置在限位底座上的滑道以及翻转架上的闭锁销组成（见图3），可以对翻转架进行限位闭锁，使推土铲作业时的受力能够有效传递到限位底座上和底盘上，保证推土装置的整体稳定性和结构强度。

限位底座和翻转缸座则固定安装在车体底盘的左右两侧，作为整个装置的基础支撑。翻转缸两端分别连接翻转架和翻转缸座，用于控制翻转架进行翻转。

2 功能原理

组合铲可以通过变铲油缸伸缩动作控制边铲绕铰接点旋转，实现“直铲”（如图1）、“V形铲”（如图4）、“单边斜铲”（如图5）、“全斜铲”（如图6）以及“倒V形铲”（如图7）变形，可用于推土作业和清障作业的不同工况，适应多种作业环境。

另外，整个装置可划分为作业状态（如图1）和收起状态（如图8）。在收起状态时，推土装置通过翻转油缸、翻转架、提升油缸等联动实现向后翻转180°收起；而在作业状态时，翻转架、推架等都翻转至车体前方。

推土装置向后翻转的原理如下：车在向后翻转时，提升缸缩回，控制推架向上绕铰接点旋转45°。翻转油缸两端分别连接翻转缸座和翻转架，翻转缸通过伸缩动作驱动翻转架翻转，全缩带动整个工作装置绕向后翻转135°，进而实现整个装置后翻180°。反之，推土装置准备作业时，翻转缸全伸驱动整个装置向前翻转135°，然后提升缸伸出控制推架向下绕铰接点旋转45°。

需要说明的是，由于推架根部与翻转架铰接，为了使推土装置在作业状态下推架根部足够稳定，保证作业支撑，设计了闭锁装置（见图3）。

推土装置在工作状态时，翻转架落入限位底座的结构限位处，闭锁缸推动锁扣沿设置在限位底座上的滑道锁住翻转架上的闭锁销，使翻转架与车体相对固定；在翻转架向后翻转时，闭锁装置则处于解锁状态，闭锁缸拉动锁扣沿滑道脱开翻转架上的锁销。所以在执行向后翻转动作前，首先要将闭锁装置“解锁”，然后才能翻转；反之，推土装置向前翻转进行作业时，要翻转到位后，在将闭锁装置“上锁”，锁紧翻转架，才能进行作业。

综上所述，本文所介绍的推土装置能够实现在车体前部与其他作业装置共存的原理即为三个方面：一是通过推架加宽设计为其他工作装置预留足够空间，不影响推土装置作业；二是通过推土装置翻转设计使推土装置与其他工作装置实现切换，在其他工作装置工作时推土装置可以翻转收起；三是通过翻转架锁紧设计，保证了推土装置作业时的根部稳定性，不影响其性能。

3 结束语

该推土装置对于需要在车体前部搭载多种作业装置的工程车，提供了一种技术解决方案。其实际应用前景较为广泛，具有较大的普适意义。