CN101839004B - 一种平衡挖掘机及其液压控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平衡挖掘机，机身一端的固定配重内部设置有动臂滑动配重，动臂滑动配重顶部与固定配重之间设置有动臂平衡弹簧组，动臂滑动配重下部与机身之间设置有动臂滑动配重油缸。本发明还公开了一种平衡挖掘机液压控制系统：液压泵的出口与控制阀的P口连通，控制阀的O口与油箱连通，控制阀的A口与斗杆滑动配重油缸的有杆腔连通，斗杆滑动配重油缸的无杆腔与斗杆油缸的有杆腔连通，斗杆油缸的无杆腔与控制阀的D口连通，控制阀的B口与动臂滑动配重油缸的有杆腔连通，动臂滑动配重油缸的无杆腔与动臂油缸的无杆腔连通，动臂油缸的有杆腔与控制阀的C口连通。本发明有如下特点：设计合理，使用寿命长，高效节能，便于生产，生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种平衡挖掘机及其液压控制系统。
背景技术
目前，普通挖掘机在正常工况下，20秒内就能完成一个工作循环，每个工作循环内动臂、斗杆、铲斗都有一次下降，其速度是通过调节多路阀回油口开度来控制的，使其每次产生的势能除了少部分以动能的形式继续存在外，其余的部分大都以热能的形式耗散，这不仅造成了挖掘机液压系统的发热，而且对液压系统中的元器件构成一定程度的破坏，降低了挖掘机的使用寿命；同时动臂、斗杆和铲斗的势能在每个工作循环的上升阶段需要消耗额外的动能，从而造成了大量的能量浪费。
本发明根据“基于势能的机械节能原理”，该原理主要阐述是：“在设计机械系统时，只要使系统势能为常量或使系统的总势能在最小范围内变化；对于工作装置要求系统势能必须在较大范围内快速变化，使其在启动阶段为最小值，则维持系统正常工作所需输入功率将会降低”，将现行的固定配重改为由固定配重和可上下移动的滑动配重组合而成的组合配重，并在移动配重上部布置一组弹簧，实现动臂(斗杆、铲斗)、滑动配重等组成系统在整个工作循环中的总势能在最小范围内变化，使整机既满足工作中的稳定性要求，又达到节能的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种平衡挖掘机，其设计合理，使用寿命长，高效节能，便于生产，生产成本低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种平衡挖掘机，包括底盘和安装在底盘上的机身，所述机身一端活动安装有动臂，所述机身与动臂之间设置有动臂油缸，所述动臂顶部活动安装有斗杆，所述动臂和斗杆之间设置有斗杆油缸，所述斗杆顶部活动安装有铲斗，所述斗杆和铲斗之间设置有铲斗油缸，其特征在于：所述机身另一端设置有固定配重，所述固定配重内部设置有动臂滑动配重，所述动臂滑动配重顶部与固定配重之间设置有动臂平衡弹簧组，所述动臂滑动配重下部与机身之间设置有用于驱动动臂滑动配重的动臂滑动配重油缸。
所述动臂滑动配重内部设置有斗杆滑动配重，所述斗杆滑动配重顶部与动臂滑动配重之间设置有斗杆平衡弹簧组，所述斗杆滑动配重底部与动臂滑动配重之间设置有斗杆滑动配重油缸。
本发明的另一目的是提供一种平衡挖掘机液压控制系统，包括液压泵和油箱，其特征在于：所述液压泵的出口经过单向阀与控制阀的P口连通；所述控制阀的O口与油箱连通；所述控制阀的A口与斗杆滑动配重油缸的有杆腔连通，所述斗杆滑动配重油缸的无杆腔与斗杆油缸的有杆腔连通，所述斗杆油缸的无杆腔与所述控制阀的D口连通；所述控制阀的B口与动臂滑动配重油缸的有杆腔连通，所述动臂滑动配重油缸的无杆腔与动臂油缸的无杆腔连通，所述动臂油缸的有杆腔与控制阀的C口连通。
所述控制阀为五位六通电磁阀。
所述控制阀的C口与动臂油缸的有杆腔之间设置有节流阀一，所述控制阀的O口与油箱之间设置有滤油器，所述控制阀的D口与斗杆油缸的无杆腔之间设置有节流阀二。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)该平衡挖掘机设计合理，在原有挖掘机固定配重的基础上加装滑动配重、滑动配重油缸和平衡弹簧组，能够在正常作业过程中大大降低负载剧烈的变化，有效提高挖掘机的使用寿命。
(2)该平衡挖掘机在正常作业过程能有效的实现能量的转换，有明显的节能效果。
(3)该平衡挖掘机在生产时只需在原有挖掘机固定配重的基础上加装滑动配重、滑动配重油缸和平衡弹簧组，因而其生产工艺无需做较大改变，因而其生产成本相对交低，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明平衡挖掘机的结构示意图。
图2为本发明动臂滑动配重内部结构示意图。
图3为本发明液压控制系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-动臂； 2-动臂油缸； 3-动臂滑动配重；
4-动臂滑动配重油缸； 5-动臂平衡弹簧组； 6-斗杆；
7-斗杆油缸； 8-斗杆滑动配重； 9-斗杆滑动配重油缸；
10-斗杆平衡弹簧组； 11-控制阀； 12-液压泵；
13-油箱； 14-固定配重； 15-铲斗；
16-底盘； 17-机身； 18-节流阀一；
19-滤油器； 20-节流阀二； 21-单向阀；
22-溢流阀。
具体实施方式
如图1所示的一种平衡挖掘机，包括底盘16和安装在底盘16上的机身17，所述机身17一端活动安装有动臂1，所述机身17与动臂1之间设置有动臂油缸2，所述动臂1顶部活动安装有斗杆6，所述动臂1和斗杆6之间设置有斗杆油缸7，所述斗杆6顶部活动安装有铲斗15，所述斗杆6和铲斗15之间设置有铲斗油缸，所述机身17另一端设置有固定配重14，所述固定配重14内部设置有动臂滑动配重3，所述动臂滑动配重3顶部与固定配重14之间设置有动臂平衡弹簧组5，所述动臂滑动配重3下部与机身17之间设置有用于驱动动臂滑动配重3的动臂滑动配重油缸4。
如图2所示，所述动臂滑动配重3内部设置有斗杆滑动配重8，所述斗杆滑动配重8既是动臂滑动配重3的组成部分，又相对在动臂滑动配重3中运动。所述斗杆滑动配重8顶部与动臂滑动配重3之间设置有斗杆平衡弹簧组10，可根据平衡挖掘机的工作实际要求设计调整滑动配重和弹簧所组成的有势力大小以及位移，使平衡挖掘机在工作过程中获得明显节能效果。所述斗杆滑动配重8底部与动臂滑动配重3之间设置有斗杆滑动配重油缸9，同时可根据平衡挖掘机的工作实际情况，调整斗杆滑动配重8和动臂滑动配重3的比例，以满足平衡挖掘机不同工况下的节能要求。
如图3所示的一种平衡挖掘机液压控制系统，包括液压泵12和油箱13，所述液压泵12的出口经过单向阀21与控制阀11的P口连通；所述控制阀11的O口与油箱13连通；所述控制阀11的A口与斗杆滑动配重油缸9的有杆腔连通，所述斗杆滑动配重油缸9的无杆腔与斗杆油缸7的有杆腔连通，可以保证在斗杆6处于最高位置时，斗杆滑动配重8处于最低位置，斗杆滑动配重8处于最高位置时，斗杆6处于最低位置，从而构成了斗杆6与斗杆滑动配重8之间的平衡有势力系，所述斗杆油缸7的无杆腔与所述控制阀11的D口连通；所述控制阀11的B口与动臂滑动配重油缸4的有杆腔连通，所述动臂滑动配重油缸4的无杆腔与动臂油缸2的无杆腔连通。配重油缸4的无杆腔与动臂油缸2的无杆腔连通可以保证在动臂处于最高位置时，动臂滑动配重3处于最低位置。所述动臂油缸2的有杆腔与控制阀11的C口连通。
如图3所示，所述控制阀11为五位六通电磁阀。
如图3所示，所述液压泵12的出口经过溢流阀22与油箱13连通。
如图3所示，所述控制阀11的C口与动臂油缸2的有杆腔之间设置有节流阀一18，所述控制阀11的O口与油箱13之间设置有滤油器19，所述控制阀11的D口与斗杆油缸7的无杆腔之间设置有节流阀二20。
本发明平衡挖掘机及其液压控制系统的工作过程是：
控制阀11处于左一位时，液压泵12排出的液压油经控制阀11的P口至B口，流向动臂滑动配重油缸4的有杆腔，同时在动臂滑动配重3在重力和动臂平衡弹簧组5弹簧力的作用下，动臂滑动配重油缸4无杆腔中的液压油通过管路进入动臂油缸2的无杆腔中，顶出油缸杆，推动动臂1上升，动臂油缸2的有杆腔液压油通过控制阀11的C口至O口流回油箱13。此时动臂1和斗杆6均上升，液压泵12一直工作到使动臂1和斗杆6均达到最高位置。
控制阀11处于左二位时，液压泵12排出的液压油经控制阀11的P口至C口，流向动臂油缸2的有杆腔，同时在动臂1、斗杆6和铲斗15重力的作用下，动臂油缸2无杆腔中的液压油通过管路进入动臂滑动配重油缸4的无杆腔中，无杆腔中液压油抬高动臂滑动配重3的位置并压缩弹簧，使动臂滑动配重3与动臂平衡弹簧组5存储势能，同时动臂滑动配重油缸4有杆腔中的液压油则通过控制阀11的B口至O口，流回油箱13。此时动臂1和斗杆6均下降，液压泵12一直工作到使动臂1和斗杆6达到最低位置。
控制阀11处于中位时，液压泵12排出的液压油经过溢流阀22流回油箱13，动臂1和斗杆6均保持静止。
控制阀11处于右一位时，液压泵12排出的液压油经控制阀11的P口至A口，流向斗杆滑动配重油缸9的有杆腔，同时在斗杆滑动配重8的重力和斗杆平衡弹簧组10弹簧力的作用下，斗杆滑动配重油缸9无杆腔中的液压油通过管路进入斗杆油缸7的有杆腔中，使得斗杆6升高，斗杆油缸7无杆腔中的液压油通过控制阀11的D口至O口，流回油箱13。此时动臂1不动，斗杆6上升，液压泵12一直工作到使斗杆6达到最高位置。
控制阀11处于右二位时，液压泵12经控制阀11的P口至D口，流向斗杆油缸7的无杆腔供油，同时在斗杆6重力的作用下，斗杆油缸7有杆腔中的液压油通过管路进入斗杆滑动配重油缸9的无杆腔中，推动斗杆滑动配重8位置升高并压缩斗杆平衡弹簧组10，存储能量。斗杆滑动配重油缸9有杆腔中的液压油则通过控制阀11的A口至O口，流回油箱13。此时动臂1不动，斗杆6下降，液压泵12一直工作到使斗杆6达到最低位置。
控制阀的工作位置与动臂和斗杆的相应动作见下表：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种平衡挖掘机，包括底盘(16)和安装在底盘(16)上的机身(17)，所述机身(17)一端活动安装有动臂(1)，所述机身(17)与动臂(1)之间设置有动臂油缸(2)，所述动臂(1)顶部活动安装有斗杆(6)，所述动臂(1)和斗杆(6)之间设置有斗杆油缸(7)，所述斗杆(6)顶部活动安装有铲斗(15)，所述斗杆(6)和铲斗(15)之间设置有铲斗油缸，所述机身(17)另一端设置有固定配重(14)，所述固定配重(14)内部设置有动臂滑动配重(3)，所述动臂滑动配重(3)顶部与固定配重(14)之间设置有动臂平衡弹簧组(5)，所述动臂滑动配重(3)下部与机身(17)之间设置有用于驱动动臂滑动配重(3)的动臂滑动配重油缸(4)，其特征在于：所述动臂滑动配重(3)内部设置有斗杆滑动配重(8)，所述斗杆滑动配重(8)顶部与动臂滑动配重(3)之间设置有斗杆平衡弹簧组(10)，所述斗杆滑动配重(8)底部与动臂滑动配重(3)之间设置有斗杆滑动配重油缸(9)。
2.一种用于如权利要求1所述平衡挖掘机的液压控制系统，包括液压泵(12)和油箱(13)，其特征在于：所述液压泵(12)的出口经过单向阀(21)与控制阀(11)的P口连通；所述控制阀(11)的0口与油箱(13)连通；所述控制阀(11)的A口与斗杆滑动配重油缸(9)的有杆腔连通，所述斗杆滑动配重油缸(9)的无杆腔与斗杆油缸(7)的有杆腔连通，所述斗杆油缸(7)的无杆腔与所述控制阀(11)的D口连通；所述控制阀(11)的B口与动臂滑动配重油缸(4)的有杆腔连通，所述动臂滑动配重油缸(4)的无杆腔与动臂油缸(2)的无杆腔连通，所述动臂油缸(2)的有杆腔与控制阀(11)的C口连通。
3.按照权利要求2所述的一种平衡挖掘机液压控制系统，其特征在于：所述控制阀(11)为五位六通电磁阀。
4.按照权利要求2所述的一种平衡挖掘机液压控制系统，其特征在于：所述控制阀(11)的C口与动臂油缸(2)的有杆腔之间设置有节流阀一(18)，所述控制阀(11)的0口与油箱(13)之间设置有滤油器(19)，所述控制阀(11)的D口与斗杆油缸(7)的无杆腔之间设置有节流阀二(20)。
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