專利名稱：一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及挖掘機(jī)械領(lǐng)域，具體是一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置。
背景技術(shù)：
如圖I所示，液壓挖掘機(jī)主要由下車部分I、回轉(zhuǎn)裝置2、上部轉(zhuǎn)臺(tái)3及工作裝置組成。工作裝置主要包括動(dòng)臂油缸4、動(dòng)臂5、斗桿油缸6、斗桿7、鏟斗油缸8、鏟斗9及搖臂連桿機(jī)構(gòu)。液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵提供液壓動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)上部轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)。上部轉(zhuǎn)臺(tái)3與工作裝置聯(lián)接，帶動(dòng)工作裝置旋轉(zhuǎn)。挖掘時(shí)，斗桿油缸6和鏟斗油缸7驅(qū)動(dòng)斗桿7和鏟斗8運(yùn)動(dòng)進(jìn)行挖掘，動(dòng)臂油缸4驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂5進(jìn)行輔助挖掘，回轉(zhuǎn)裝置處于液壓制動(dòng)狀態(tài)，保證工作裝置在確定的位置進(jìn)行有效的挖掘作業(yè)。如圖2所示，液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，主要包括液壓馬達(dá)I、主控?fù)Q向閥5、先導(dǎo)操縱閥6、過(guò)載補(bǔ)油閥組，其中過(guò)載補(bǔ)油閥組由單向閥2和過(guò)載閥3組成，先導(dǎo)操縱閥6由2個(gè)先導(dǎo)閥和操縱手柄構(gòu)成。工作時(shí)，搬動(dòng)先導(dǎo)閥的操縱手柄打開(kāi)先導(dǎo)閥，驅(qū)動(dòng)主控?fù)Q向閥5移位到左位或右位使液壓油進(jìn)入并驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)I旋轉(zhuǎn)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu)7，驅(qū)動(dòng)上部轉(zhuǎn)臺(tái)繞回轉(zhuǎn)齒圈8左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。例如主控?fù)Q向閥5移位至左位時(shí)，由液壓泵(圖中未標(biāo)示)來(lái)的油通過(guò)管路P經(jīng)主控?fù)Q向閥5進(jìn)入右側(cè)的油路，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)I旋轉(zhuǎn)，排出的油經(jīng)左側(cè)油路經(jīng)主控?fù)Q向閥5回到油箱。油的工作壓力為液壓系統(tǒng)安全閥設(shè)定壓力和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)過(guò)載閥3調(diào)定壓力兩者中的較小值，驅(qū)動(dòng)力矩為Mq = Μ· (nl · η2 · η 3)，式中Μ為理論回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩，η I為液壓馬達(dá)的效率，η 2為液壓系統(tǒng)效率，η 3為減速機(jī)構(gòu)的效率。制動(dòng)時(shí)，先導(dǎo)閥手柄回到中位，主控?fù)Q向閥5回到中位，液壓馬達(dá)I在慣性力驅(qū)動(dòng)下變成泵，泵出的油打開(kāi)左側(cè)過(guò)載閥3回油到油箱4，右側(cè)單向閥2打開(kāi)補(bǔ)油進(jìn)入馬達(dá)1，此時(shí)的壓力為過(guò)載閥3的調(diào)定壓力，由于效率值的作用，制動(dòng)力矩遠(yuǎn)大于啟動(dòng)力矩,液壓制動(dòng)力矩為Mz = M/(nl · n2 · n3);啟動(dòng)力矩與制動(dòng)力矩的比值C = Mq/Mz = (η · η2 · η3)2。一般軸向柱塞馬達(dá)的總效率 Π I = 0.8 O. 9，假定取 η = 0.9; η2 = 0.95; η3 = 0.95 JlJC =0.63。一般制動(dòng)力矩Mz比啟動(dòng)力矩Mq大60%左右。圖2所示回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)中的Mz是由Mq決定的，兩者成一定比例關(guān)系。Mq是根據(jù)回轉(zhuǎn)性能要求設(shè)計(jì)的，按照保證足夠的回轉(zhuǎn)速度、加速度和最小的回轉(zhuǎn)時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)Mq,而Mz雖然也影響回轉(zhuǎn)時(shí)間,但實(shí)際上為了防止制動(dòng)時(shí)較大制動(dòng)力會(huì)引起震動(dòng)，常采用節(jié)流緩沖的方法干預(yù)制動(dòng)加速度來(lái)減緩沖擊，因此Mz主要是一個(gè)被確定量，不是人為追求的理想值。如圖3所示，為挖掘作業(yè)時(shí)鏟斗的載荷狀況。當(dāng)斗桿或鏟斗挖掘作業(yè)時(shí)，主控?fù)Q向閥5在中位封住油路，馬達(dá)I被液壓制動(dòng)，此時(shí)上部轉(zhuǎn)臺(tái)處于靜態(tài)制動(dòng)狀態(tài)，最大的靜態(tài)制動(dòng)力矩為Μζ。挖掘時(shí)，鏟斗常會(huì)出現(xiàn)偏載的情況，若鏟斗一側(cè)的斗刃碰到障礙物時(shí)，鏟斗會(huì)同時(shí)受到切向阻力W和橫向阻力WK。WK受過(guò)載閥3的限制，如果挖掘時(shí)產(chǎn)生的橫向力WK過(guò)大，過(guò)載閥3會(huì)被迫打開(kāi)溢流起到保護(hù)作用。橫向力的最大值WK = Mz/R，式中R為鏟斗斗齒到回轉(zhuǎn)中心的距離(參見(jiàn)圖I)。[0005]挖掘機(jī)的工作裝置，主要是動(dòng)臂和斗桿，常常因WK值太大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，很多挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)破壞的案例分析表明，動(dòng)臂或斗桿因?yàn)榕ぞ靥蠖鴮?dǎo)致強(qiáng)度不足，而結(jié)構(gòu)件的扭矩負(fù)荷主要是由于WK引起的。挖掘機(jī)工作裝置的設(shè)計(jì)要求重量輕，運(yùn)動(dòng)敏捷，有利于生產(chǎn)效率提高。而過(guò)大的WK必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上加大加厚，使結(jié)構(gòu)笨重。WK與Mz大小有關(guān)，因此過(guò)大的Mz對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生極為不利的影響。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提供一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，附加安裝在現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)上，在保持原有的回轉(zhuǎn)啟動(dòng)性能不變的同時(shí)，使回轉(zhuǎn)制動(dòng)力矩Mz降至合理水平，當(dāng)挖掘作業(yè)時(shí)，有效降低作業(yè)時(shí)的橫向載荷WK，保護(hù)工作裝置結(jié)構(gòu)免遭破壞。
本實(shí)用新型技術(shù)方案如下一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，包括挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，該回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)包括主控?fù)Q向閥、過(guò)載補(bǔ)油閥組、液壓馬達(dá)、先導(dǎo)操縱閥，所述過(guò)載補(bǔ)油閥組由2個(gè)單向閥和2個(gè)過(guò)載閥構(gòu)成，所述先導(dǎo)操縱閥包括了 2個(gè)先導(dǎo)閥；該2個(gè)單向閥的進(jìn)口與2個(gè)過(guò)載閥的出口共同連接在一起，并再與油箱連接，該2個(gè)單向閥的出油口分別連接液壓馬達(dá)的進(jìn)出主油路；2個(gè)過(guò)載閥的進(jìn)油口分別與液壓馬達(dá)的進(jìn)出主油路連接，所述主控?fù)Q向閥的P油口接油泵、O油口接油箱、A油口和B油口分別連接液壓馬達(dá)的進(jìn)出主油路，所述主控?fù)Q向閥的兩側(cè)液控口分別連接2個(gè)先導(dǎo)閥的供油口 ；回轉(zhuǎn)力矩限制裝置還包括第二單向閥組、I個(gè)二位四通液控?fù)Q向閥、I個(gè)過(guò)載溢流閥、I個(gè)梭閥；所述第二單向閥組由2個(gè)單向閥構(gòu)成，該2個(gè)單向閥的出口相互連接，另外2個(gè)進(jìn)口分別連接二位四通液控?fù)Q向閥的A油口、B油口；所述過(guò)載溢流閥的進(jìn)口連接第二單向閥組2個(gè)單向閥的出口油路、出口連接油箱；所述梭閥的兩個(gè)進(jìn)油口分別并聯(lián)到主控?fù)Q向閥兩側(cè)液控口到先導(dǎo)閥之間的油路上，梭閥的出油口連接到二位四通液控?fù)Q向閥的液控口上；所述二位四通液控?fù)Q向閥的P油口、O油口分別與液壓馬達(dá)的進(jìn)出油路連接。當(dāng)先導(dǎo)閥關(guān)閉時(shí)，二位四通液控?fù)Q向閥的P油口與A油口相通，B油口與O油口相通；當(dāng)先導(dǎo)閥打開(kāi)時(shí)，二位四通液控?fù)Q向閥的P油口、O油口、A油口、B油口全部封閉。所述二位四通液控?fù)Q向閥、過(guò)載溢流閥、梭閥、第二單向閥組可以集成為一體。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果在于(I)本液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，由于挖掘過(guò)載時(shí)的鏟斗橫向運(yùn)動(dòng)速度很低，因而可以采用小規(guī)格閥和管路，制造成本低。(2)本液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)的回轉(zhuǎn)力矩與現(xiàn)有系統(tǒng)相同，制動(dòng)時(shí)由于先導(dǎo)閥在中閥位，所以過(guò)載溢流閥起作用，使得制動(dòng)力矩近似等于啟動(dòng)力矩，提高了挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)性能，同時(shí)也減少了制動(dòng)沖擊，操作者在實(shí)施挖掘工作時(shí)，更加舒適、安全，工作效率得到提高。(3)增加有本液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的挖掘機(jī)，挖掘作業(yè)時(shí)的WK減小35%左右，動(dòng)臂斗桿的最大應(yīng)力降低20%左右。
圖I為現(xiàn)有挖掘機(jī)的構(gòu)造及挖掘作業(yè)示意圖。圖2為現(xiàn)有挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)示意圖。圖3為現(xiàn)有挖掘機(jī)鏟斗偏載時(shí)的受力示意圖。圖4為本實(shí)用新型液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置集成一體后與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施方式下面對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖4所示，本實(shí)用新型液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，包括挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，該回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)包括主控?fù)Q向閥5、過(guò)載補(bǔ)油閥組、液壓馬達(dá)I、先導(dǎo)操縱閥6。所述過(guò)載補(bǔ)油閥組由2個(gè)單向閥2和2個(gè)過(guò)載閥3構(gòu)成，所述先導(dǎo)操縱閥6包括了 2個(gè)先導(dǎo)閥，該2個(gè)單向閥2的進(jìn)口與2個(gè)過(guò)載閥3的出口共同連接在一起并再與油箱4連接，該2個(gè)單向閥2的出油口分別連接液壓馬達(dá)I的進(jìn)出主油路。2個(gè)過(guò)載閥3的進(jìn)油口分別與液壓馬達(dá)I的進(jìn)出主油路連接，所述主控?fù)Q向閥5的P油口接油泵(圖中未示出)、O油口接油箱4、A油口和B油口分別連接液壓馬達(dá)I的進(jìn)出主油路，所述主控?fù)Q向閥5的兩側(cè)液控口分別連接2個(gè)先導(dǎo)閥的供油口 ；本力矩限制裝置還包括一個(gè)二位四通液控?fù)Q向閥8、一個(gè)過(guò)載溢流閥9、一個(gè)梭閥7、第二單向閥組10 ;所述梭閥7的兩個(gè)進(jìn)油口分別并聯(lián)到主控?fù)Q向閥5兩側(cè)液控口到先導(dǎo)閥6之間的油路上，梭閥7的出油口連接到二位四通液控?fù)Q向閥8的液控口上；所述第二單向閥組10由2個(gè)單向閥構(gòu)成，該2個(gè)單向閥的出口相互連接，另外2個(gè)進(jìn)口分別連接二位四通液控?fù)Q向閥8的A油口、B油口 ；所述過(guò)載溢流閥9的進(jìn)口連接第二單向閥組2個(gè)單向閥的出口油路、出口連接油箱；二位四通液控?fù)Q向閥8的P油口、O油口分別與液壓馬達(dá)I的進(jìn)出油路連接。當(dāng)先導(dǎo)閥6處于關(guān)閉時(shí)，二位四通液控?fù)Q向閥8的P油口與A油口相通，B油口與O油口相通；當(dāng)先導(dǎo)閥6處于打開(kāi)時(shí)，二位四通液控?fù)Q向閥8的P油口、O油口、A油口、B油口全部封閉。如圖5所示，本液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的二位四通液控?fù)Q向閥8、過(guò)載溢流閥9、梭閥7、兩個(gè)單向閥10可以集成為一體，集成后其上的各個(gè)油口分別與現(xiàn)有回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)用管路連接即可。如圖4、圖5所示。挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)操縱時(shí)，通過(guò)操縱桿操縱先導(dǎo)閥6，使先導(dǎo)油流打開(kāi)回轉(zhuǎn)主控?fù)Q向閥5的同時(shí)也推動(dòng)二位四通液控?fù)Q向閥8進(jìn)入全封閉閥位(即二位四通液控?fù)Q向閥8的P油口、O油口、A油口、B油口全部封閉)，此時(shí)挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩與現(xiàn)有系統(tǒng)相同?；剞D(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，先導(dǎo)閥6的操縱桿回到中位，回轉(zhuǎn)主控?fù)Q向閥5回到中閥位，同時(shí)二位四通液控?fù)Q向閥8也回位，二位四通液控?fù)Q向閥8的P油口與A油口相通、B油口、O油口相通，液壓馬達(dá)I在回轉(zhuǎn)慣性力作用下變成泵，泵出的油經(jīng)過(guò)載溢流閥9流回油箱4，由于過(guò)載溢流閥9的設(shè)定壓力小于過(guò)載閥3，所以制動(dòng)力矩Mz小于原系統(tǒng)由過(guò)載閥3決定的制動(dòng)力矩。挖掘作業(yè)時(shí)，先導(dǎo)閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，二位四通液控?fù)Q向閥8的P油口與A油口相通、B油口與O油口相通，鏟斗遇到載荷WK時(shí)，液壓馬達(dá)I被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換為泵，泵出壓力由過(guò)載溢流閥9限定，所以Mz小于原系統(tǒng)由過(guò)載閥3決定的制動(dòng)力矩，起到限載作用。過(guò)載溢流閥9的壓力設(shè)置是使啟動(dòng)力矩Mq等于制動(dòng)力矩Mz，一般情況下，過(guò)載溢流閥9的設(shè)定壓力為過(guò)載閥3的60 65%左右。動(dòng)臂和斗桿的應(yīng)力降低20%。如上所述便可較好地實(shí)現(xiàn)本專利。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其它任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，包括挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，該回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)包括主控?fù)Q向閥、過(guò)載補(bǔ)油閥組、液壓馬達(dá)、先導(dǎo)操縱閥，所述過(guò)載補(bǔ)油閥組由2個(gè)單向閥和2個(gè)過(guò)載閥構(gòu)成，所述先導(dǎo)操縱閥包括了 2個(gè)先導(dǎo)閥；該2個(gè)單向閥的進(jìn)口與2個(gè)過(guò)載閥的出口共同連接在一起，并再與油箱連接，該2個(gè)單向閥的出油口分別連接液壓馬達(dá)的進(jìn)出主油路；2個(gè)過(guò)載閥的進(jìn)油口分別與液壓馬達(dá)的進(jìn)出主油路連接，所述主控?fù)Q向閥的P油口接油泵、O油口接油箱、A油口和B油口分別連接液壓馬達(dá)的進(jìn)出主油路，所述主控?fù)Q向閥的兩側(cè)液控口分別連接2個(gè)先導(dǎo)閥的供油口 ；其特征在于 回轉(zhuǎn)力矩限制裝置還包括第二單向閥組、I個(gè)二位四通液控?fù)Q向閥、I個(gè)過(guò)載溢流閥、I個(gè)梭閥； 所述第二單向閥組由2個(gè)單向閥構(gòu)成，該2個(gè)單向閥的出口相互連接，另外2個(gè)進(jìn)口分別連接二位四通液控?fù)Q向閥的A油口、B油口 ；所述過(guò)載溢流閥的進(jìn)口連接第二單向閥組2個(gè)單向閥的出口油路、出口連接油箱； 所述梭閥的兩個(gè)進(jìn)油口分別并聯(lián)到主控?fù)Q向閥兩側(cè)液控口到先導(dǎo)閥之間的油路上，梭閥的出油口連接到二位四通液控?fù)Q向閥的液控口上； 所述二位四通液控?fù)Q向閥的P油口、O油口分別與液壓馬達(dá)的進(jìn)出油路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，其特征在于，當(dāng)先導(dǎo)閥關(guān)閉時(shí)，二位四通液控?fù)Q向閥的P油口與A油口相通，B油口與O油口相通；當(dāng)先導(dǎo)閥打開(kāi)時(shí)，二位四通液控?fù)Q向閥的P油口、O油口、A油口、B油口全部封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，其特征在于所述二位四通液控?fù)Q向閥、過(guò)載溢流閥、梭閥、第二單向閥組可以集成為一體。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，其具有一個(gè)二位四通液控?fù)Q向閥、一個(gè)過(guò)載溢流閥、一個(gè)梭閥、兩個(gè)單向閥，所述梭閥的兩個(gè)進(jìn)油口分別連接到回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的先導(dǎo)操縱閥的2個(gè)輸出口上，梭閥的出油口連接到二位四通液控?fù)Q向閥的液控口上；兩個(gè)單向閥的出口與過(guò)載溢流閥的進(jìn)口相互連接；二位四通液控?fù)Q向閥的P油口、O油口與液壓馬達(dá)的進(jìn)出油路連接，二位四通液控?fù)Q向閥的A油口、B油口分別連接兩個(gè)單向閥的進(jìn)口端油路；過(guò)載溢流閥的出口端連接油箱。過(guò)載溢流閥的壓力根據(jù)限制制動(dòng)力矩要求設(shè)定，本實(shí)用新型技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)操作時(shí)啟動(dòng)力矩與制動(dòng)力矩相等，挖掘作業(yè)時(shí)降低回轉(zhuǎn)制動(dòng)壓力，減小橫向作業(yè)載荷。
文檔編號(hào)E02F9/22GK202577438SQ20122016989
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者遲永濱, 馮豪 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)