CN102286994A - 一种挖掘机用多功能液压手腕 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机用多功能液压手腕，它包括上连接架、摆动装置；摆动装置包括壳体、转轴、活塞、滑动轴承、后端盖；活塞与壳体、转轴均为多线梯形螺纹啮合，分别形成右旋螺纹副、左旋螺纹副；活塞与壳体、转轴相配合的圆柱面上分别设有第一密封元件、第二密封元件，第二密封元件、活塞、转轴之间形成左腔，第一密封元件、活塞、壳体之间形成右腔，壳体的左右两端各加工有一个进出油口。挖掘机工作时，当高压油进入右腔时，左腔通回油，活塞旋转带动转轴顺时针转动；反之，当高压油进入左腔时，右腔通回油，活塞旋转带动转轴逆时针转动。这样由转轴的左右转动实现了整个液压手腕绕Y轴的左右摆动，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力。

Description

一种挖掘机用多功能液压手腕

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及挖掘机用多功能液压手腕。

背景技术

现有的挖掘机只能进行单方向的作业，不能改变机具本身单一的作业方向。所以在受到工作范围限制时，或需要进行较复杂形状的作业时，需要不断调整整机的工作位置进行作业，且可能达不到使用效果，从而限制了挖掘机更多功能的发挥，使劳动生产率降低，作业成本增加。目前，有些厂家设计出如图1所示的多功能快接器，它利用了油缸伸缩实现箱体的摆动功能，但由于油缸的安装空间的限制，摆动角度通常只能达到±40°，并且尺寸L相对较大，在进入狭小空间作业时受到限制。同时，由于其减速装置采用蜗轮蜗杆的传动，蜗轮是采用锡青铜材料。如果多功能快接器连接液压破碎锤等属具时，由于液压锤的高频冲击会加剧蜗轮磨损失效，导致设备损坏，从而限制了使用范围。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种多功能液压手腕，它可以绕Y轴实现最大为±90°的摆动，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力。同时，该手腕的L尺寸大大减小，结构更加紧凑，从而使挖掘机在狭小的空间能方便地进行作业，大大提高了主机的作业效率。

本发明一种挖掘机用多功能液压手腕，其特征是：它包括上连接架、摆动装置；摆动装置包括壳体、转轴、活塞、与壳体两端内孔相配合的滑动轴承和后端盖；转轴的一端与滑动轴承配合、另一端与后端盖固定连接，在壳体与转轴之间的径向设有与两者均相配合的活塞，活塞与壳体、转轴均为多线梯形螺纹啮合，分别形成右旋螺纹副、左旋螺纹副；活塞与壳体、转轴相配合的圆柱面上分别设有第一密封元件、第二密封元件，第二密封元件、活塞、转轴之间形成左腔，第一密封元件、活塞、壳体之间形成右腔，壳体的左右两端各加工有一个进出油口；转轴、后端盖分别通过螺钉与两端的上连接架连接。

挖掘机工作时，当高压油从壳体的右端油口进入到壳体内时，高压油被密闭在由第一密封元件、活塞、壳体形成的右腔中，此时，第二密封元件、活塞、转轴形成的左腔通回油。由于活塞的外圆面设有多线右旋梯形螺纹，梯形螺纹螺旋两侧面存在面积差，在压力油作用下产生直线和旋转的复合运动，活塞旋转并向左运动通过内部的左旋螺纹副带动转轴顺时针转动；反之，当高压油从壳体的左端油口进入时壳体内时，高压油被密闭在第二密封元件、活塞、转轴形成的左腔中，此时，第一密封元件、活塞、壳体形成的右腔通回油。由于活塞的内圆面设有多线左旋梯形螺纹，梯形螺纹螺旋两侧面存在面积差，在压力油作用下产生直线和旋转的复合运动，活塞旋转并向右运动带动转轴逆时针转动。这样由转轴的左右转动实现了整个手腕绕Y轴的左右摆动。其中，活塞的行程越大，转轴的旋转角度越大，整个液压手腕的摆动角度越大，最大角度为±90°，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力。同时，由于本液压手腕的L尺寸大大减小，结构紧凑，从而使挖掘机在狭小的空间能方便地进行作业，大大提高了主机的作业效率。

附图说明

图1是现有的多功能快接器的示意图；

图2是本发明挖掘机用多功能液压手腕方式一的外形图；

图3是本发明挖掘机用多功能液压手腕方式一的主视图；

图4是沿图3中A-A线的剖视图；

图5是摆动装置的外形图；

图6是摆动装置的剖视图；

图7是本发明挖掘机用多功能液压手腕方式二的外形图；

图8是本发明的摆动示意图。

具体实施方式

从图2、图3、图5、图6可知，本发明一种挖掘机用多功能液压手腕，它包括上连接架6、摆动装置；摆动装置包括壳体1、转轴7、活塞8、与壳体1两端内孔相配合的滑动轴承10和后端盖12；转轴7的一端与滑动轴承10配合、另一端与后端盖12固定连接，在壳体1与转轴7之间的径向设有与两者均相配合的活塞8，活塞8与壳体1、转轴7均为多线梯形螺纹啮合，分别形成右旋螺纹副、左旋螺纹副；活塞8与壳体1、转轴7相配合的圆柱面上分别设有第一密封元件9、第二密封元件13，第二密封元件13、活塞8、转轴7之间形成左腔，第一密封元件9、活塞8、壳体1之间形成右腔，壳体1的左右两端各加工有一个进出油口11；转轴7、后端盖12分别通过螺钉4与两端的上连接架6连接。

上连接架6与主机连接有两种方式：一种通过销轴与主机的斗杆和连杆连接，一种将上连接架与销轴焊接成一体，上接普通挖掘机快换接头。

挖掘机工作时，当高压油从壳体1的右端油口11进入到壳体1内时，高压油被密闭在由第一密封元件9、活塞8、壳体1形成的右腔中，此时，第二密封元件13、活塞8、转轴7形成的左腔通回油。由于活塞8的外圆面设有多线右旋梯形螺纹，梯形螺纹螺旋两侧面存在面积差，在压力油作用下产生直线和旋转的复合运动，活塞8旋转并向左运动通过内部的左旋螺纹副带动转轴7顺时针转动；反之，当高压油从壳体1的左端油口11进入时壳体1内时，高压油被密闭在第二密封元件13、活塞8、转轴7形成的左腔中，此时，第一密封元件9、活塞8、壳体1形成的右腔通回油。由于活塞8的内圆面设有多线左旋梯形螺纹，梯形螺纹螺旋两侧面存在面积差，在压力油作用下产生直线和旋转的复合运动，活塞8旋转并向右运动带动转轴7逆时针转动。这样由转轴7的左右转动实现了整个手腕绕Y轴的左右摆动，如图8所示，图中的α为左右摆动的角度。其中，活塞8的行程越大，转轴7的旋转角度越大，整个液压手腕的摆动角度越大，α的最大角度为±90°，从而拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力。从图8还可知，本发明多功能液压手腕沿X轴方向的尺寸L较小，结构紧凑，从而使挖掘机在狭小的空间能方便地进行作业，大大提高了主机的作业效率。

作为本发明的优选方式，在摆动装置的下方，壳体1通过螺钉23固定连接不同的附加装置：

从图2、图3、图4可知，第一种附加装置包括回转减速装置、快换装置、液压控制阀组3；回转减速装置与壳体1相连，它由箱体2、固定在箱体2外部的液压马达24、箱体2内的蜗杆21、蜗轮19、 滑动支撑15、滑动轴承22，铜滑动面14等组成；蜗杆21与蜗轮19相啮合，蜗杆21与液压马达24相连，其与箱体2内的滑动轴承22相配合；蜗杆19与其上面的滑动支撑15通过螺栓固定成一体；铜滑动面14设置在滑动支撑15的台阶下平面与箱体2之间，其上开有润滑油槽；滑动支撑15位于箱体2的回转中心线上；快换装置固定在回转减速装置的下方，它包括下连接架5、设置下连接架5内的回转盘16、快换油缸17和快换月牙头20；回转盘16通过螺钉固接在蜗轮19的下面；控制阀组3设置在快换装置的上表面，它由电磁换向阀及回转接头18等组成，回转接头18位于滑动支撑15的中心孔内，并与回转盘16固定连接。

挖掘机工作时，操作者在驾驶室内通过手柄控制不同换向阀的换向指令，当回转减速装置中的液压马达24通油时，带动蜗杆21绕X轴旋转，带动蜗轮19绕Z轴作回转运动；由于蜗轮19通过回转盘16与快换装置固结为一体，从而使整个附加装置绕Z轴作±360°的旋转；由于导程角的合理选择使蜗轮具有自锁性能，使快换装置连接的属具在圆周方向任意角度可以工作。另外辅助挖掘机转锤油缸的伸缩运动，使液压手腕能绕X轴旋转。快换装置中的快换油缸17进出油口通过液压软管与回转接头18油口连接供油，快换油缸17两腔常通高压油，利用两腔面积差动锁紧。当需卸载机具时，控制换向阀使油缸17的有杆腔进高压油，无杆腔通回油，油缸回收压缩弹簧，使快换月牙头20缩回。在快换月牙头20的两侧安装安全弹簧，并有一定预压缩量，确保油缸在卸压状况下，属具不会脱落，提高产品安全性。通过控制油缸17的伸缩带动快换月牙头20伸缩，实现在不停机的状况下快速更换不同属具，如：挖斗、铲斗、抓斗、夹斗、液压剪等。该方案使挖掘机通过液压手腕所接的附加装置可以实现空间三个坐标轴X、Y、Z三个自由度的旋转复合运动，即全方位、多角度的作业，大大提高了主机的作业效率。同时，由于附加装置具有快速更换属具功能，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力。

从图7可知，第二种附加装置为液压破碎锤25或者液压振动夯等带有冲击载荷的属具。由于回转减速装置内的蜗轮19是铜材质不能承受频繁冲击载荷，所以本液压手腕可通过螺栓23直接与液压破碎锤等振动属具连接。这样，在工作的时候就不会因为液压锤的高频冲击造成蜗轮磨损的失效，从而扩大了液压手腕的使用范围。此时的液压控制阀组安装在挖掘机工作臂上，它直接与摆动装置的进出油口接通。液压破碎锤、液压振动夯等带有冲击载荷的属具可以通过摆动装置实现绕Y轴的左右摆动。

Claims (4)

1.一种挖掘机用多功能液压手腕，其特征是：它包括上连接架（6）、摆动装置；摆动装置包括壳体（1）、转轴（7）、活塞（8）、与壳体（1）两端内孔相配合的滑动轴承（10）和后端盖（12）；转轴（7）的一端与滑动轴承（10）配合、另一端与后端盖（12）固定连接，在壳体（1）与转轴（7）之间的径向设有与两者均相配合的活塞（8），活塞（8）与壳体（1）、转轴（7）均为多线梯形螺纹啮合，分别形成右旋螺纹副、左旋螺纹副；活塞（8）与壳体（1）、转轴（7）相配合的圆柱面上分别设有第一密封元件（9）、第二密封元件（13），第二密封元件（13）、活塞（8）、转轴（7）之间形成左腔，第一密封元件（9）、活塞（8）、壳体（1）之间形成右腔，壳体（1）的左右两端各加工有一个进出油口（11）；转轴（7）、后端盖（12）分别通过螺钉（4）与两端的上连接架（6）连接。

2.根据权利要求1所述的多功能液压手腕，其特征是：它还包括与壳体（1）通过螺钉（23）固定连接在摆动装置下方的附加装置。

3.根据权利要求2所述的多功能液压手腕，其特征是：附加装置包括回转减速装置、快换装置、液压控制阀组（3）；回转减速装置与壳体（1）相连，它由箱体（2）、固定在箱体（2）外部的液压马达（24）、箱体（2）内的蜗杆（21）、蜗轮（19）、 滑动支撑（15）、滑动轴承（22），铜滑动面（14）等组成；蜗杆（21）与蜗轮（19）相啮合，蜗杆（21）与液压马达（24）相连，其与箱体（2）内的滑动轴承（22）相配合；蜗杆（19）与其上面的滑动支撑（15）通过螺栓固定成一体；铜滑动面（14）设置在滑动支撑（15）的台阶下平面与箱体（2）之间，其上开有润滑油槽；滑动支撑（15）位于箱体（2）的回转中心线上；快换装置固定在回转减速装置的下方，它包括下连接架（5）、设置下连接架（5）内的回转盘（16）、快换油缸（17）和快换月牙头（20）；回转盘（16）通过螺钉固接在蜗轮（19）的下面；控制阀组（3）设置在快换装置的上表面，它由电磁换向阀及回转接头（18）等组成，回转接头（18）位于滑动支撑（15）的中心孔内，并与回转盘（16）固定连接。

4. 根据权利要求2所述的多功能液压手腕，其特征是：附加装置为液压破碎锤（25）或者液压振动夯等带有冲击载荷的属具。

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