CN103046595B - 挖掘机及其快换装置 - Google Patents

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以及所述滑块与所述铲斗的连接销轴之间的静摩擦系数。

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，α≤arctan〔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 (7)

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)之间的静摩擦系数以及所述滑块(2)与所述铲斗(4)的连接销轴之间的静摩擦系数。

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。