1.本发明涉及矿山设备技术领域，具体涉及一种电涡流缓冲装置及包含该缓冲装置的电铲。
背景技术：2.电铲是现代各种露天矿的主要采掘设备，作业时通过开启斗门进行卸料。电铲整机重量大，在卸料后关闭斗门时，斗门会对斗体产生很大的冲击力，导致斗体容易损坏，因此需要增加缓冲减振装置以减缓这种冲击力。
3.电铲用传统缓冲装置为机械式缓冲器和液压式缓冲器。机械式缓冲器与汽车刹车类似，令作用体与摩擦片摩擦，将动能转换为热能来吸收并转化冲击载荷能量，其寿命较短，且工作时随着摩擦片的磨损，需要频繁调整增大其压紧弹簧的预紧力，若调整不当还会导致斗门缓冲效果不佳，导致电铲寿命缩短，维修与更换成本高；液压式缓冲器依靠内部粘滞流体产生阻尼，对作用体进行缓冲减速，存在漏液和密封的问题，一旦发生漏液则会导致缓冲器失效，且粘滞流体工作环境温度最低约-20℃，无法应用于极低气温工作环境(如我国北方有矿区冬天最低气温可达-45℃)。
4.电涡流缓冲器利用电涡流阻尼技术产生缓冲效果，即通过导体板与磁钢相对运动产生磁阻尼，并经连接组件传递至斗门，抑制斗门运动，达到缓冲目的，如申请人团队在先的申请号为202011033221.0的发明专利，公开了一款电涡流曲臂式缓冲器。电涡流缓冲器既不依靠摩擦耗能，阻尼力稳定无需调整，缓冲效果好，也没有工作流体不存在漏液和密封的问题，且可在极低温环境(-60℃)中工作，相较上述两种传统缓冲器具有可靠性高、耐久性好等明显优势。但由于斗门的重量往往不低于3吨，电涡流缓冲器要想产生能有效抑制斗门运动的阻尼力矩，需要较大的直径和数百块磁钢及相应尺寸的导体。大直径带来安装和使用的不便，并且磁钢材料往往采用钕铁硼，导体材料往往采用铜、铝等高导电率金属，均造价昂贵。
技术实现要素：5.本发明的目的在于：针对现有技术存在的电涡流缓冲装置的体积巨大、造价昂贵的问题，提供一种电涡流缓冲装置，通过在和电涡流产生机构和摇臂之间设置加速器，将摇臂的转速放大后再传递至电涡流产生机构，降低了对电涡流产生机构的性能要求，利于提升电涡流缓冲装置的实用性和经济性。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种电涡流缓冲装置，包括底座、主轴、摇臂、连接杆、加速机构和电涡流产生机构；所述主轴装配在所述底座上；所述摇臂固定连接于所述主轴上，能够随所述主轴关于轴线旋转；所述连接杆铰接于所述摇臂上；所述加速机构的慢速端与所述主轴连接，所述加速机构的快速端与所述电涡流产生机构连接；所述加速机构能够将所述主轴的转速放大后传递至所述电涡流产生机构；所述电涡流产生机构能够产生对所述快速端的阻尼力。
8.通过加速机构将主轴的转速放大后再传递至电涡流产生机构，利用电涡流阻尼力的速度相关性，即导体与磁体的相对运动速度越快，产生的电涡流阻尼力越大，动能耗散功率越大，大幅提高阻尼力矩，实现用较少磁体与较小尺寸导体产生有效缓冲减振，提高了电涡流缓冲装置的实用性与经济性。
9.作为本发明的优选方案，所述加速机构为行星齿轮加速器。行星齿轮加速器空间紧凑，适于安装。
10.作为本发明的优选方案，所述电涡流产生机构，包括磁体、导体和支撑架；所述支撑架与所述快速端连接，能够随所述快速端转动，所述磁体和所述导体中的一个连接于所述支撑架上；所述支撑架的旋转能够使得所述磁体和所述导体做切割磁力线运动，产生阻尼力。
11.作为本发明的优选方案，所述导体为导体筒，所述磁体包括若干个磁块；所述导体筒套设在所述支撑架上；若干所述磁块位于所述导体筒和所述支撑架之间，并连接于所述支撑架上。导体固定在底座上，加速器的快速端与支撑架连接，带动支撑架和磁体与导体发生相对转动，通过快速切割磁感线产生较大的电涡流阻尼力矩。
12.作为本发明的优选方案，所述主轴的轴心为a点，所述连接杆和所述摇臂的铰接点的中心为b点，a点和b点之间的距离为a；所述连接杆远离所述摇臂的一端具有用于与斗门铰接的斗门铰接点，斗门铰接点的中心为c点，b点到c点的距离为b；(b/a)≥1.4。在满足装配工艺与运动时不产生干涉的条件下a取最小值。
13.作为本发明的优选方案，所述加速机构的速比为3-10倍，优选4-6倍。
14.加速机构的速比越大，电涡流产生装置中的磁体数量越少，但是加速器的造价更高，随速比增大而产生的加速机构成本增加量和电涡流产生机构成本降低量之间在速比4-6时达到平衡，此时二者总成本降低量达到最大值。而摇臂和连接杆的成本受(b/a)的影响较小，通过改变(b/a)的值，能够在加速机构不变的情况下，进一步的提升速比。在(b/a)≥1.4的范围内，在斗门绕斗体绕点转动时，能够将斗门的转速放大2倍以上再传递至主轴；局部转速最高可放大5倍以上，即通过连接杆和摇臂的长度比，将电涡流阻尼系数放大了4倍以上，最高可达25倍以上。
15.作为本发明的优选方案，所述摇臂和所述主轴之间通过传力部件连接；所述传力部件为平键配合结构、花键配合结构或单向离合器。
16.作为本发明的优选方案，所述主轴和所述底座之间通过径向轴承连接。
17.一种电铲，包括斗体和斗门，包括如上所述的电涡流缓冲装置，所述底座与所述斗体连接，所述连接杆远离所述摇臂的一端与所述斗门铰接。
18.作为本发明的优选方案，所述主轴的轴心为a点，所述连接杆和所述摇臂的铰接点的中心为b点，所述连接杆和所述斗门的铰接点中心为c点，所述斗门和所述斗体的铰接点中心为d点；a点和b点之间的距离为a，b点到c点的距离为b，c点和d点的距离为c，a点和d点的距离为d；线段a、线段b、线段c和线段d形成平面四杆机构。
19.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
20.1、本发明的电涡流缓冲装置，通过加速机构将主轴的转速放大后再传递至电涡流产生机构，利用电涡流阻尼力的速度相关性，即导体与磁体的相对运动速度越快，产生的电涡流阻尼力越大，动能耗散功率越大，大幅提高阻尼力矩，实现用较少磁体与较小尺寸导体
产生有效缓冲减振，提高了电涡流缓冲装置的实用性与经济性。
21.2、本发明的电涡流缓冲装置，通过将连接杆和摇臂的长度比，(b/a)≥1.4的范围内，进一步的提升速比，在斗门绕斗体绕点转动时，能够将斗门的转速放大2倍以上再传递至主轴；局部转速最高可放大5倍以上。与加速机构配合，能够有效降低电涡流产生机构的成本。
附图说明
22.图1是本发明实施例1的电涡流缓冲装置使用状态的结构示意图。
23.图2是本发明实施例1的电涡流缓冲装置的结构示意图。
24.图3是本发明实施例1的电涡流缓冲装置(标注距离)的结构示意图。
25.图4是本发明实施例1的电涡流缓冲装置的左视图结构示意图。
26.图5是图4方框o处局部剖面后的结构示意图。
27.图6是图5在圆圈a处的放大图示意图。
28.图7是本发明实施例1的加速机构和电涡流产生机构的爆炸图示意图。
29.图8是本发明实施例2的电涡流缓冲装置局部剖面结构示意图。
30.图9是试验例1中b/a在不同值时的测试结果。
31.图标：100-斗门；200-斗体；201-连接部；
32.1-连接杆；2-摇臂；3-底座；4-主轴；5-加速机构；51-慢速端；52-快速端；6-电涡流产生机构；61-支撑架；62-磁块；63-导体筒；7-径向轴承；8-传力部件。
具体实施方式
33.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.实施例1
36.一种电涡流缓冲装置，如图1、图2所示，包括底座3、主轴4、摇臂2、连接杆1、加速机构5和电涡流产生机构6；所述主轴4装配在所述底座3上，能够与所述主轴4关于轴线旋转；所述摇臂2固定连接于所述主轴4上，能够随所述主轴4关于轴线旋转；所述连接杆1铰接于所述摇臂2上；所述加速机构5和所述电涡流产生机构6均固定连接于所述底座3上；所述加速机构5的慢速端与所述主轴4连接，所述加速机构5的快速端与所述电涡流产生机构6连接；所述加速机构5能够将所述主轴4的转速放大后传递至所述电涡流产生机构6；所述电涡流产生机构6能够产生对所述快速端的阻尼力。
37.如图3所示，所述主轴的轴心为a点，所述连接杆1和所述摇臂2的铰接点的中心为b点，a点和b点之间的距离为a；所述连接杆1远离所述摇臂2的一端具有用于与斗门铰接的斗门铰接点，斗门铰接点的中心为c点，b点到c点的距离为b；(b/a)≥1.4。在满足装配工艺与运动时不产生干涉的条件下a取最小值。所述主轴4的轴心为a点，所述连接杆1和所述摇臂2的铰接点的中心为b点，所述连接杆1和所述斗门100的铰接点中心为c点，所述斗门100和所述斗体200的铰接点中心为d点；a点和b点之间的距离为a，b点到c点的距离为b，c点和d点的
距离为c，a点和d点的距离为d；线段a、线段b、线段c和线段d形成平面四杆机构。
38.如图4、图5和图6所示，所述摇臂2和所述主轴4之间通过传力部件8连接；所述传力部件8为平键配合结构、花键配合结构或单向离合器。根据不同的应用情况可做不同设计，若采取平键配合或花键配合等连接结构，则摇臂2与主轴4始终保持相对静止，斗门在张开和关闭过程中都会受到电涡流阻尼力矩作用；若传力部件8采用单向离合器，则只能单一旋转方向传动，通过设置安装方向可实现斗门张开时不受阻尼力，关闭时受到电涡流阻尼力矩作用。
39.所述主轴4和所述底座3之间通过径向轴承7连接。径向轴承承受径向载荷，改善主轴4的受力情况，优选圆柱滚子轴承。
40.如图7所示，所述加速机构5为行星齿轮加速器。行星齿轮加速器空间紧凑，适于安装。所述加速机构的速比为3-10倍，优选方案中加速机构的速比为4-6倍。
41.所述电涡流产生机构6，包括磁体、导体和支撑架61；所述支撑架61与所述快速端52连接，能够随所述快速端52转动，所述磁体和所述导体中的一个连接于所述支撑架61上；所述支撑架61的旋转能够使得所述磁体和所述导体做切割磁力线运动，产生阻尼力。具体的如图7所示，所述导体为导体筒63，所述磁体包括若干个磁块62；所述导体筒63套设在所述支撑架61上；若干所述磁块62位于所述导体筒63和所述支撑架61之间，并且所述磁块62固定连接于所述支撑架61上。导体筒63固定在底座上，加速器的快速端52与支撑架61连接，带动支撑架61和磁体与导体发生相对转动，通过快速切割磁感线产生较大的电涡流阻尼力矩。
42.经过平面四杆机构与加速机构两级放大转速后，产生可有效缓冲斗门的电涡流阻尼力矩所需的磁钢数量可减少为原来的十倍以上，相应的导体筒及其他零部件的尺寸与规模也可大幅减小，大大降低了电涡流缓冲器的制造成本，有效提高了电涡流缓冲器代替传统缓冲器应用于电铲斗门缓冲减振的实用性与经济性。
43.实施例2
44.本实施例与实施例1的差别在于，如图8所示，对底座3的结构进行调整，缩短主轴4的长度，将摇臂2设置为弯型，加速机构5和电涡流产生机构6与摇臂2之间的距离缩短，装置结构更为紧凑，利于降低成本。
45.实施例3
46.一种电铲，回到图1，包括斗体200和斗门100，还包括如实施例1或实施例2所述的电涡流缓冲装置，所述底座3通过斗体200的连接部201与所述斗体200连接，所述连接杆1远离所述摇臂2的一端与所述斗门100铰接。
47.试验例1
48.在平面四杆机构设计过程中，如图3所示，由于电铲斗体与斗门的尺寸往往已确定，即d、c长为定值，因此设计时主要需确定a、b的长度，即摇臂2、连接杆1的两端中心孔距。在满足装配工艺要求的条件下，通过减小a的长度可实现转速放大比(摇臂2绕点a旋转的转速ωa与斗门绕点d旋转的转速ωc的比值)的整体增加，通过调整b/a的大小可调整转速放大比随斗门与斗体夹角γ变化的趋势。
49.以某一款电铲为例，c＝494mm，d＝557mm，取三种四杆结构设计方案：
50.方案一，a＝550mm，b＝750mm；b/a＝1.364；
51.方案二，a＝400mm，b＝750mm；b/a＝1.875；
52.方案三，a＝400mm，b＝600mm。b/a＝1.5；
53.各方案中摇臂2与斗门的转速随夹角γ变化曲线见图9，ωc为斗门转速，ω
a1
、ω
a2
、ω
a3
分别为方案一、二、三中摇臂2的转速，此时夹角γ从90
°
减至0
°
，即模拟斗门闭合的过程。通过设计，可使平均转速放大2倍以上，局部转速最高可放大5倍以上，相应的，电涡流阻尼系数分别放大了4倍以上和25倍以上。在本发明中，优选a在满足装配工艺与运动时不会产生干涉的条件下取最小值，b/a不小于1.4。
54.在加速器的的速比为3-10倍时，通过将连接杆和摇臂的尺寸比例控制在(b/a)≥1.4，可实现摇臂2绕点a旋转的平均转速与斗门绕点d旋转的平均转速的比值，加速器和四杆机构的综合速比为6-20倍以上。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种电涡流缓冲装置，其特征在于，包括底座(3)、主轴(4)、摇臂(2)、连接杆(1)、加速机构(5)和电涡流产生机构(6)；所述主轴(4)装配在所述底座(3)上；所述摇臂(2)固定连接于所述主轴(4)上，能够随所述主轴(4)关于轴线旋转；所述连接杆(1)铰接于所述摇臂(2)上；所述加速机构(5)的慢速端与所述主轴(4)连接，所述加速机构(5)的快速端与所述电涡流产生机构(6)连接；所述加速机构(5)能够将所述主轴(4)的转速放大后传递至所述电涡流产生机构(6)；所述电涡流产生机构(6)能够产生对所述快速端的阻尼力。2.根据权利要求1所述的电涡流缓冲装置，其特征在于，所述加速机构(5)为行星齿轮加速器。3.根据权利要求1所述的电涡流缓冲装置，其特征在于，所述电涡流产生机构，包括磁体、导体和支撑架；所述支撑架与所述快速端连接，能够随所述快速端转动，所述磁体和所述导体中的一个连接于所述支撑架上；所述支撑架的旋转能够使得所述磁体和所述导体做切割磁力线运动，产生阻尼力。4.根据权利要求3所述的电涡流缓冲装置，其特征在于，所述导体为导体筒(63)，所述磁体包括若干个磁块(62)；所述导体筒(63)套设在所述支撑架(61)上；若干所述磁块(62)位于所述导体筒(63)和所述支撑架(61)之间，并连接于所述支撑架(61)上。5.根据权利要求1-4任一所述的电涡流缓冲装置，其特征在于，所述主轴的轴心为a点，所述连接杆和所述摇臂的铰接点的中心为b点，a点和b点之间的距离为a；所述连接杆远离所述摇臂的一端具有用于与斗门铰接的斗门铰接点，斗门铰接点的中心为c点，b点到c点的距离为b；(b/a)≥1.4。6.根据权利要求5所述的电涡流缓冲装置，其特征在于，在满足装配工艺与运动时不产生干涉的条件下a取最小值。7.根据权利要求5所述的电涡流缓冲装置，其特征在于，所述摇臂(2)和所述主轴(4)之间通过传力部件(8)连接。8.根据权利要求5所述的电涡流缓冲装置，其特征在于，所述主轴(4)和所述底座(3)之间通过径向轴承(7)连接。9.一种电铲，包括斗体(200)和斗门(100)，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一所述的电涡流缓冲装置，所述底座(3)与所述斗体(200)连接，所述连接杆(1)远离所述摇臂(2)的一端与所述斗门(100)铰接。10.根据权利要求9所述的电铲，其特征在于，所述主轴的轴心为a点，所述连接杆和所述摇臂的铰接点的中心为b点，所述连接杆和所述斗门的铰接点中心为c点，所述斗门和所述斗体的铰接点中心为d点；a点和b点之间的距离为a，b点到c点的距离为b，c点和d点的距离为c，a点和d点的距离为d；线段a、线段b、线段c和线段d形成平面四杆机构。
技术总结本发明涉及矿山设备技术领域，具体涉及一种电涡流缓冲装置及包含该缓冲装置的电铲。电涡流缓冲装置，包括底座、主轴、摇臂、连接杆、加速机构和电涡流产生机构；所述主轴装配在所述底座上，所述摇臂固定连接于所述主轴上，能够随所述主轴关于轴线旋转；所述连接杆铰接于所述摇臂上；所述加速机构能够将所述主轴的转速放大后传递至所述电涡流产生机构；所述电涡流产生机构能够产生对所述快速端的阻尼力。通过加速机构将主轴的转速放大后再传递至，大幅提高电涡流产生机构的阻尼力矩，实现用较少磁体与较小尺寸导体产生有效缓冲减振，提高了电涡流缓冲装置的实用性与经济性。流缓冲装置的实用性与经济性。流缓冲装置的实用性与经济性。
技术研发人员：陈谨林 刘宇奇 张弘毅
受保护的技术使用者：湖南省潇振工程科技有限公司
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/11/1
