CN103046595A

CN103046595A - 挖掘机及其快换装置

Info

Publication number: CN103046595A
Application number: CN2012105664739A
Authority: CN
Inventors: 祝世丰; 康晓明; 王林刚
Original assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Current assignee: Sany Heavy Machinery Ltd
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-24
Also published as: CN103046595B

Abstract

本发明公开了一种挖掘机及其快换装置。其中，快换装置用于连接挖掘机的铲斗和斗杆，该快换装置包括快换体、滑块和驱动机构；其中，滑块的底面与快换体滑动连接；驱动机构与滑块相连接，用于驱动滑块伸出或收回快换体；滑块的伸出端设置有与底面成夹角布置的斜面，斜面用于抵压铲斗的连接销轴，夹角在驱动机构对滑块的作用力为零时，能够控制滑块自锁。本发明中的快换装置，通过选择滑块的底面和斜面之间的夹角，以在驱动机构对滑块的作用力为零时，使滑块能够自锁，该种锁紧方式结构简单，易于实现，并具有较高的可靠性。

Description

挖掘机及其快换装置

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种挖掘机及其快换装置。

背景技术

目前，液压式挖掘机的铲斗和斗杆之间一般通过快换装置相连接。如图1所示，快换装置一般包括快换换体1’、锁舌2’、弹簧7’和油缸3’；其中，锁舌2’与快换体1’之间滑动连接，油缸3’与锁舌2’相连接，油缸3’控制锁舌2’伸出或收回快换体1’。弹簧7’对锁舌2’的作用方向与油缸3’外伸方向一致，当油缸3’失效时，该快换装置通过弹簧7’控制锁舌2’锁紧。当油缸3’失效且锁舌端面受到的推力较大时，对弹簧7’的性能要求比较高，当推力超过弹簧7’允许负荷时，该快换装置将失效，故存在较严重的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种挖掘机及其快换装置，该快换装置中的滑块在油缸失效时，具有自锁功能。

一方面，本发明提供了一种快换装置，用于连接挖掘机的铲斗和斗杆，该快换装置包括快换体、滑块和驱动机构；其中，滑块的底面与快换体滑动连接；驱动机构与滑块相连接，用于驱动滑块伸出或收回快换体；滑块的伸出端设置有与底面成夹角布置的斜面，斜面用于抵压铲斗的连接销轴，夹角在驱动机构对滑块的作用力为零时，能够控制滑块自锁。

进一步地，上述快换装置中，夹角的取值范围为：小于等于arctan〔2μ/(1-μ²)〕；其中，μ为滑块与快换体之间的静摩擦系数。

进一步地，上述快换装置中，驱动机构为油缸。

进一步地，上述快换装置还包括单向阀；其中，单向阀的进油端与油箱相连通，单向阀的出油端与油缸的无杆腔相连通。

进一步地，上述快换装置中，单向阀为液控单向阀。

进一步地，上述快换装置还包括固定销；其中，固定销用于在滑块伸出快换体时，将滑块与快换体固定连接。

本发明中的快换装置，通过选择滑块的底面和斜面之间的夹角（摩擦角），以在驱动机构失效（即对滑块的作用力为零）时，使滑块能够自锁，与现有技术相比，该种锁紧方式结构简单，易于实现，并具有较高的可靠性，避免了现有技术中的弹簧锁紧方式导致的快换装置失效的问题。

另一方面，本发明还提供了一种挖掘机，包括斗杆和铲斗，斗杆和铲斗通过上述任一种快换装置相连接。

由于快换装置具有上述效果，所以具有该快换装置的挖掘机也具有相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中快换装置的结构示意图；

图2为本发明快换装置实施例的立体结构示意图；

图3为本发明快换装置实施例的又一立体结构示意图；

图4为本发明快换装置实施例的正视图；

图5为图4所示结构的A-A剖视图；

图6为本发明快换装置实施例中，滑块的立体结构示意图；

图7为本发明快换装置实施例中，铲斗的立体结构示意图；

图8为本发明快换装置实施例的安装结构示意图；

图9为本发明快换装置实施例中，滑块所受作用力的分析图；

图10为本发明快换装置实施例中，油缸的油路结构路。

附图标记说明：

1 快换体

11 铰接孔

12 连接孔

13 收纳通道

14 抵压部

2 滑块

21 斜面

22 底面

23 连接部

3 油缸

31 油缸的无杆腔

4 铲斗

41 连接销轴

5 斗杆

6 快换装置

7 单向阀

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图2至图10，图中示出了本发明快换装置6的优选实施例。本实施例中的快换装置6用于连接挖掘机中的铲斗4和斗杆5。如图所示，该快换装置至少包括快换体1、滑块2和驱动机构。

其中，快换体1的结构如图2所示，其顶部（图1中的上部）设置有用于与斗杆5相铰接的铰接孔11。快换体1的第一端（图1中的左端）和第二端（图1中的右端）分别用于与铲斗5上的第一销轴（连接销轴，图中未示出）和第二销轴41相连接。

具体而言，快换体1的第二端（图1中的右端）开设有一端开口的连接孔12，连接时，铲斗5上的第二销轴41卡设在该连接孔12中。快换体1的内部开设有收纳通道13，该收纳通道13贯穿该快换体2的第一端（图1中的左端）。滑块2和驱动机构设置在该收纳通道13内，滑块2的底面22与该收纳通道13滑动连接，驱动机构与该滑块2相连接，驱动机构用于驱动该滑块2相对该收纳通道13滑动，以使滑块2伸出该收纳通道13或收回至该收纳通道13中。

再参见图2和图4，滑块2伸出端（伸出收纳通道13的一端）的顶面设置有与底面22成夹角布置的斜面21。收纳通道13的顶壁向外延伸有抵压部14，滑块2伸出时，滑块2上的斜面21抵压在铲斗4的第一销轴上，使第一销轴卡持在抵压部14和斜面21之间。本实施例中，当驱动机构对滑块2的作用力为零时，斜面21与底面22之间的夹角能够使滑块2自锁。

具体而言，当驱动机构对滑块2的作用力为零时，对滑块2受到的力在水平方向进行分解，使滑块2受到的向外方向（图8所示的左方）的水平力大于向内方向（收纳通道13方向，即图8所示的右方）的水平力，使滑块2不会向收纳通道13方向收回，处于自锁状态。

本实施例中的快换装置，通过选择滑块2的底面22和斜面21之间的夹角（摩擦角），以在驱动机构失效（即对滑块2的作用力为零）时，使滑块2能够自锁，与现有技术相比，该种锁紧方式结构简单，易于实现，并具有较高的可靠性，避免了现有技术中的弹簧锁紧方式导致的快换装置容易失效的问题。

下面对上述实施例中滑块2的底面22与斜面21之间的夹角进行说明：

参见图9，以滑块2为研究对象，图中，F_q为驱动机构对滑块2的作用力，F₂′为铲斗4的第一销轴对滑块2的抵压力，F_f′为滑块2与铲斗4的第一销轴之间的摩擦力，F_f为滑块2与收纳通道13之间的摩擦力，N为收纳通道13对滑块2的支持力，α为底面22与斜面21之间的夹角。

假设驱动机构作用F_q为0，滑块2与该收纳通道之间的静摩擦系数与第一销轴与滑块2之间的静摩擦系数均为μ，不考虑滑块2自重，将此时滑块2所受到的力在水平方向（图9中的X方向）和竖直方向（图10中的Y方向）进行分解，利用物理学力的平衡原理，可以得出：

F_q+F_f+F_f’×cosα≥F₂’×sinα

F_f=μ×N

F_f′=μ×F₂′

N=F₂′cosα+F_f′×sinα

通过上述各式可以得出：α≤arctan〔2μ/(1-μ²)〕

可以看出，当滑块2的α≤arctan〔2μ/(1-μ²)〕时，无论铲斗4的第一销轴对滑块2的抵压力F₂′多大，滑块2均不会滑动，实现滑块2的自锁保护功能。

需要说明的是，从理论上而言，αarctan〔2μ/(1-μ²)〕时，滑块便可以实现自锁，但在实际操作中，考虑到滑块2的重量，以及加工误差等，对α角的取值范围可以做适当调整，本发明对其具体取值不做限定。

上述各实施例中，驱动机构可以选择油缸3，油缸3的活塞杆通过销钉与滑块2上的连接部23相连接。另外，为了防止油缸3的活塞杆意外缩回，在油缸3和油箱之间还可以设置单向阀7。单向阀7连接于油缸3的无杆腔与油箱之间，单向阀7的进油端与油箱相连通，单向阀7的出油端与油缸3的无杆腔31相连通，单向阀7用于控制液压油从油箱流向油缸3的无杆腔。优选地，单向阀为液控单向阀。

具体而言，参见图10，图中P为进油口，T为回油口，油缸3的有杆腔32通过二位三通电磁阀9与油箱相连通，油缸3的无杆腔31通过二位三通电磁阀8与油箱相连通。单向阀7设置在无杆腔31与二位三通电磁阀8之间，单向阀7的出油端与无杆腔31相连通，单向阀7的进油端与二位三通电磁阀8相连通。当控制二位三通电磁阀8接通时，滑块2处于伸出状态；当控制二位三通电磁阀9接通时，滑块2处于缩回状态。液控单向阀8的作用是当液压系统不工作时，防止液压油由无杆腔31流回油箱，进而防止油缸3意外缩回，起到锁紧的作用，对滑块2实现双重保护。

需要说明的是，上述实施例中的驱动机构可以采用油缸，也可以选用气缸等其他驱动机构，本发明对驱动机构的具体形式不做限定。

此外，还可以对上述各实施例作进一步改进，增设固定销（图中未示出）。当滑块2伸出收纳通道13时，通过固定销将滑块2与快换体1固定连接，以对滑块2做进一步锁紧。

本发明还提出了一种挖掘机，该挖掘机包括斗杆和铲斗，其中，斗杆和铲斗通过上述任一种快换装置相连接。快换装置的具体实施过程参见上述说明即可，本发明在此不再赘述。

由于快换装置具有上述效果，所以具有上述快换装置的挖掘机也具有相应的技术效果。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种快换装置，用于连接挖掘机的铲斗（4）和斗杆（5），该快换装置包括快换体（1），其特征在于，还包括滑块（2）和驱动机构；其中，

所述滑块（2）的底面（22）与所述快换体（1）滑动连接；

所述驱动机构与所述滑块（2）相连接，用于驱动所述滑块（2）伸出或收回所述快换体（1）；

所述滑块（2）的伸出端设置有与所述底面（22）成夹角布置的斜面（21），所述斜面（21）用于抵压所述铲斗（4）的连接销轴，当所述驱动机构对所述滑块（2）的作用力为零时，所述夹角控制所述滑块（2）处于自锁状态。

2.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述夹角的取值范围为：小于等于arctan〔2μ/(1-μ²)〕；其中，μ为所述滑块（2）与所述快换体（1）之间的静摩擦系数。

3.根据权利要求2所述的快换装置，其特征在于，所述驱动机构为油缸（3）。

4.根据权利要求3所述的快换装置，其特征在于，还包括单向阀（7）；其中，所述单向阀（7）的进油端与油箱相连通，所述单向阀（7）的出油端与所述油缸（3）的无杆腔（31）相连通。

5.根据权利要求4所述的快换装置，其特征在于，所述单向阀（7）为液控单向阀。

6.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，还包括固定销；其中，所述固定销用于在所述滑块（2）伸出所述快换体（1）时，将所述滑块（2）与所述快换体（1）销接。

7.一种挖掘机，包括斗杆和铲斗，其特征在于，所述斗杆和所述铲斗通过权利要求1至6中任一项所述的快换装置相连接。