專利名稱：一種液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及挖掘機械領(lǐng)域，具體是一種液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置。
背景技術(shù)：
如圖I所示，液壓挖掘機主要由下車部分I、回轉(zhuǎn)裝置2、上部轉(zhuǎn)臺3及工作裝置組成。工作裝置主要包括動臂油缸4、動臂5、斗桿油缸6、斗桿7、鏟斗油缸8、鏟斗9及搖臂連桿機構(gòu)。液壓挖掘機回轉(zhuǎn)裝置采用液壓驅(qū)動技術(shù)，由發(fā)動機帶動液壓泵提供液壓動力，驅(qū)動液壓馬達通過減速機構(gòu)驅(qū)動挖掘機上部轉(zhuǎn)臺3旋轉(zhuǎn)。上部轉(zhuǎn)臺3與工作裝置聯(lián)接，帶動工作裝置旋轉(zhuǎn)。挖掘時，斗桿油缸6和鏟斗油缸7驅(qū)動斗桿7和鏟斗8運動進行挖掘，動臂油缸4驅(qū)動動臂5進行輔助挖掘，回轉(zhuǎn)裝置處于液壓制動狀態(tài)，保證工作裝置在確定的位置進行有效的挖掘作業(yè)。如圖2所示，液壓挖掘機的回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，主要包括液壓馬達I、主控換向閥5、先導操縱閥6、過載補油閥組，其中過載補油閥組由單向閥2和過載閥3組成，先導操縱閥6由2個先導閥和操縱手柄構(gòu)成。工作時，搬動先導閥的操縱手柄打開先導閥，驅(qū)動主控換向閥5移位到左位或右位使液壓油進入并驅(qū)動液壓馬達I旋轉(zhuǎn)，通過減速機構(gòu)7，驅(qū)動上部轉(zhuǎn)臺繞回轉(zhuǎn)齒圈8左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。例如主控換向閥5移位至左位時，由液壓泵(圖中未標示)來的油通過管路P經(jīng)主控換向閥5進入右側(cè)的油路，驅(qū)動馬達I旋轉(zhuǎn)，排出的油經(jīng)左側(cè)油路經(jīng)主控換向閥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)過載閥3調(diào)定壓力兩者中的較小值，驅(qū)動力矩為Mq = Μ· (nl · η2 · η 3)，式中Μ為理論回轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩，η I為液壓馬達的效率，η 2為液壓系統(tǒng)效率，η 3為減速機構(gòu)的效率。制動時，先導閥手柄回到中位，主控換向閥5回到中位，液壓馬達I在慣性力驅(qū)動下變成泵，泵出的油打開左側(cè)過載閥3回油到油箱4，右側(cè)單向閥2打開補油進入馬達1，此時的壓力為過載閥3的調(diào)定壓力，由于效率值的作用，制動力矩遠大于啟動力矩,液壓制動力矩為Mz = M/(nl · n2 · n3);啟動力矩與制動力矩的比值C = Mq/Mz = (η · η2 · η3)2。一般軸向柱塞馬達的總效率 Π I = 0.8 O. 9，假定取 η = 0.9; η2 = 0.95; η3 = 0.95 JlJC =0.63。一般制動力矩Mz比啟動力矩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)計的，按照保證足夠的回轉(zhuǎn)速度、加速度和最小的回轉(zhuǎn)時間來設(shè)計Mq,而Mz雖然也影響回轉(zhuǎn)時間,但實際上為了防止制動時較大制動力會引起震動，常采用節(jié)流緩沖的方法干預制動加速度來減緩沖擊，因此Mz主要是一個被確定量，不是人為追求的理想值。如圖3所示，為挖掘作業(yè)時鏟斗的載荷狀況。當斗桿或鏟斗挖掘作業(yè)時，主控換向閥5在中位封住油路，馬達I被液壓制動，此時上部轉(zhuǎn)臺處于靜態(tài)制動狀態(tài)，最大的靜態(tài)制動力矩為Μζ。挖掘時，鏟斗常會出現(xiàn)偏載的情況，若鏟斗一側(cè)的斗刃碰到障礙物時，鏟斗會同時受到切向阻力W和橫向阻力WK。WK受過載閥3的限制，如果挖掘時產(chǎn)生的橫向力WK過大，過載閥3會被迫打開溢流起到保護作用。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(參見圖I)。[0005]挖掘機的工作裝置，主要是動臂和斗桿，常常因WK值太大而導致結(jié)構(gòu)損壞，很多挖掘機結(jié)構(gòu)破壞的案例分析表明，動臂或斗桿因為扭矩太大而導致強度不足，而結(jié)構(gòu)件的扭矩負荷主要是由于WK引起的。挖掘機工作裝置的設(shè)計要求重量輕，運動敏捷，有利于生產(chǎn)效率提高。而過大的WK必然導致結(jié)構(gòu)設(shè)計上加大加厚，使結(jié)構(gòu)笨重。WK與Mz大小有關(guān)，因此過大的Mz對結(jié)構(gòu)強度會產(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)的缺點和不足，本實用新型提供一種液壓挖掘機回轉(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)啟動性能不變的同時，使回轉(zhuǎn)制動力矩Mz降至合理水平，當挖掘作業(yè)時，有效降低作業(yè)時的橫向載荷WK，保護工作裝置結(jié)構(gòu)免遭破壞。
本實用新型技術(shù)方案如下一種液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，包括挖掘機回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，該回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)包括主控換向閥、過載補油閥組、液壓馬達、先導操縱閥，所述過載補油閥組由2個單向閥和2個過載閥構(gòu)成，所述先導操縱閥包括了 2個先導閥；該2個單向閥的進口與2個過載閥的出口共同連接在一起，并再與油箱連接，該2個單向閥的出油口分別連接液壓馬達的進出主油路；2個過載閥的進油口分別與液壓馬達的進出主油路連接，所述主控換向閥的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的進出主油路，所述主控換向閥的兩側(cè)液控口分別連接2個先導閥的供油口 ；回轉(zhuǎn)力矩限制裝置還包括第二單向閥組、I個二位四通液控換向閥、I個過載溢流閥、I個梭閥；所述第二單向閥組由2個單向閥構(gòu)成，該2個單向閥的出口相互連接，另外2個進口分別連接二位四通液控換向閥的A油口、B油口；所述過載溢流閥的進口連接第二單向閥組2個單向閥的出口油路、出口連接油箱；所述梭閥的兩個進油口分別并聯(lián)到主控換向閥兩側(cè)液控口到先導閥之間的油路上，梭閥的出油口連接到二位四通液控換向閥的液控口上；所述二位四通液控換向閥的P油口、O油口分別與液壓馬達的進出油路連接。當先導閥關(guān)閉時，二位四通液控換向閥的P油口與A油口相通，B油口與O油口相通；當先導閥打開時，二位四通液控換向閥的P油口、O油口、A油口、B油口全部封閉。所述二位四通液控換向閥、過載溢流閥、梭閥、第二單向閥組可以集成為一體。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果在于(I)本液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，由于挖掘過載時的鏟斗橫向運動速度很低，因而可以采用小規(guī)格閥和管路，制造成本低。(2)本液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，回轉(zhuǎn)啟動時的回轉(zhuǎn)力矩與現(xiàn)有系統(tǒng)相同，制動時由于先導閥在中閥位，所以過載溢流閥起作用，使得制動力矩近似等于啟動力矩，提高了挖掘機回轉(zhuǎn)性能，同時也減少了制動沖擊，操作者在實施挖掘工作時，更加舒適、安全，工作效率得到提高。(3)增加有本液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的挖掘機，挖掘作業(yè)時的WK減小35%左右，動臂斗桿的最大應(yīng)力降低20%左右。
圖I為現(xiàn)有挖掘機的構(gòu)造及挖掘作業(yè)示意圖。圖2為現(xiàn)有挖掘機回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)示意圖。圖3為現(xiàn)有挖掘機鏟斗偏載時的受力示意圖。圖4為本實用新型液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型液壓挖掘機回轉(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)用實例示意圖。
具體實施方式下面對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖4所示，本實用新型液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，包括挖掘機回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，該回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)包括主控換向閥5、過載補油閥組、液壓馬達I、先導操縱閥6。所述過載補油閥組由2個單向閥2和2個過載閥3構(gòu)成，所述先導操縱閥6包括了 2個先導閥，該2個單向閥2的進口與2個過載閥3的出口共同連接在一起并再與油箱4連接，該2個單向閥2的出油口分別連接液壓馬達I的進出主油路。2個過載閥3的進油口分別與液壓馬達I的進出主油路連接，所述主控換向閥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I的進出主油路，所述主控換向閥5的兩側(cè)液控口分別連接2個先導閥的供油口 ；本力矩限制裝置還包括一個二位四通液控換向閥8、一個過載溢流閥9、一個梭閥7、第二單向閥組10 ;所述梭閥7的兩個進油口分別并聯(lián)到主控換向閥5兩側(cè)液控口到先導閥6之間的油路上，梭閥7的出油口連接到二位四通液控換向閥8的液控口上；所述第二單向閥組10由2個單向閥構(gòu)成，該2個單向閥的出口相互連接，另外2個進口分別連接二位四通液控換向閥8的A油口、B油口 ；所述過載溢流閥9的進口連接第二單向閥組2個單向閥的出口油路、出口連接油箱；二位四通液控換向閥8的P油口、O油口分別與液壓馬達I的進出油路連接。當先導閥6處于關(guān)閉時，二位四通液控換向閥8的P油口與A油口相通，B油口與O油口相通；當先導閥6處于打開時，二位四通液控換向閥8的P油口、O油口、A油口、B油口全部封閉。如圖5所示，本液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置的二位四通液控換向閥8、過載溢流閥9、梭閥7、兩個單向閥10可以集成為一體，集成后其上的各個油口分別與現(xiàn)有回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)用管路連接即可。如圖4、圖5所示。挖掘機回轉(zhuǎn)操縱時，通過操縱桿操縱先導閥6，使先導油流打開回轉(zhuǎn)主控換向閥5的同時也推動二位四通液控換向閥8進入全封閉閥位(即二位四通液控換向閥8的P油口、O油口、A油口、B油口全部封閉)，此時挖掘機的回轉(zhuǎn)啟動力矩與現(xiàn)有系統(tǒng)相同。回轉(zhuǎn)制動時，先導閥6的操縱桿回到中位，回轉(zhuǎn)主控換向閥5回到中閥位，同時二位四通液控換向閥8也回位，二位四通液控換向閥8的P油口與A油口相通、B油口、O油口相通，液壓馬達I在回轉(zhuǎn)慣性力作用下變成泵，泵出的油經(jīng)過載溢流閥9流回油箱4，由于過載溢流閥9的設(shè)定壓力小于過載閥3，所以制動力矩Mz小于原系統(tǒng)由過載閥3決定的制動力矩。挖掘作業(yè)時，先導閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，二位四通液控換向閥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，液壓馬達I被驅(qū)動轉(zhuǎn)換為泵，泵出壓力由過載溢流閥9限定，所以Mz小于原系統(tǒng)由過載閥3決定的制動力矩，起到限載作用。過載溢流閥9的壓力設(shè)置是使啟動力矩Mq等于制動力矩Mz，一般情況下，過載溢流閥9的設(shè)定壓力為過載閥3的60 65%左右。動臂和斗桿的應(yīng)力降低20%。如上所述便可較好地實現(xiàn)本專利。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其它任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，包括挖掘機回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，該回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)包括主控換向閥、過載補油閥組、液壓馬達、先導操縱閥，所述過載補油閥組由2個單向閥和2個過載閥構(gòu)成，所述先導操縱閥包括了 2個先導閥；該2個單向閥的進口與2個過載閥的出口共同連接在一起，并再與油箱連接，該2個單向閥的出油口分別連接液壓馬達的進出主油路；2個過載閥的進油口分別與液壓馬達的進出主油路連接，所述主控換向閥的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的進出主油路，所述主控換向閥的兩側(cè)液控口分別連接2個先導閥的供油口 ；其特征在于 回轉(zhuǎn)力矩限制裝置還包括第二單向閥組、I個二位四通液控換向閥、I個過載溢流閥、I個梭閥； 所述第二單向閥組由2個單向閥構(gòu)成，該2個單向閥的出口相互連接，另外2個進口分別連接二位四通液控換向閥的A油口、B油口 ；所述過載溢流閥的進口連接第二單向閥組2個單向閥的出口油路、出口連接油箱； 所述梭閥的兩個進油口分別并聯(lián)到主控換向閥兩側(cè)液控口到先導閥之間的油路上，梭閥的出油口連接到二位四通液控換向閥的液控口上； 所述二位四通液控換向閥的P油口、O油口分別與液壓馬達的進出油路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，其特征在于，當先導閥關(guān)閉時，二位四通液控換向閥的P油口與A油口相通，B油口與O油口相通；當先導閥打開時，二位四通液控換向閥的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所述的液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，其特征在于所述二位四通液控換向閥、過載溢流閥、梭閥、第二單向閥組可以集成為一體。
專利摘要本實用新型公開了一種液壓挖掘機回轉(zhuǎn)力矩限制裝置，其具有一個二位四通液控換向閥、一個過載溢流閥、一個梭閥、兩個單向閥，所述梭閥的兩個進油口分別連接到回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的先導操縱閥的2個輸出口上，梭閥的出油口連接到二位四通液控換向閥的液控口上；兩個單向閥的出口與過載溢流閥的進口相互連接；二位四通液控換向閥的P油口、O油口與液壓馬達的進出油路連接，二位四通液控換向閥的A油口、B油口分別連接兩個單向閥的進口端油路；過載溢流閥的出口端連接油箱。過載溢流閥的壓力根據(jù)限制制動力矩要求設(shè)定，本實用新型技術(shù)手段簡便易行，可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)操作時啟動力矩與制動力矩相等，挖掘作業(yè)時降低回轉(zhuǎn)制動壓力，減小橫向作業(yè)載荷。
文檔編號E02F9/22GK202577438SQ20122016989
公開日2012年12月5日 申請日期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 申請人:華南理工大學