CN104674866A - 一种振幅和频率可调的振动挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明提供的振幅和频率可调的振动挖掘机，对于将原有挖掘机上两端分别与铲斗和铲斗油缸活塞杆头部铰接的连杆替换为一个耳板和一个振动油缸的振动挖掘机，新增一调压阀和高速换向阀，通过调压阀调节流经高速换向阀的油压进而调节推动振动油缸活塞杆的油压，通过高速换向阀的方向切换频率来控制振动油缸活塞杆的伸缩频率，所述振动油缸活塞杆的油压及伸缩频率不同可得到不同的铲斗振动的振幅和频率。在不改变原有挖掘机液压系统和电路连接系统的基础上，利用新增的调压阀和高速换向阀通过控制与铲斗铰接的振动油缸活塞杆的伸缩行程和伸缩频率来实现铲斗振动的振幅和频率的调节，操作直接方便，提高挖掘机的机械效率，降低挖掘机的能耗。

Description

一种振幅和频率可调的振动挖掘机

技术领域

本发明涉及一种挖掘机，特别涉及一种振幅和频率可调的振动挖掘机。

背景技术

液压挖掘机以其应用广泛、创造价值高而在工程机械中占据着首要地位，是土石方开挖的主要施工机械，在能源、交通、农田水利、城镇建设以及现代化军事工程等领域发挥着重要的作用。与此同时，挖掘机作业条件比较恶劣，载荷变化大，并且作业过程中的受力情况十分复杂，多变的受力使得铲斗的斗齿极易磨钝、受损，铲斗的失效会增大铲斗的入土力及挖掘阻力，从而降低挖掘效率，加大能耗，因此在挖掘过程中要消耗大量的挖掘功率，且能量的利用率比较低。

在挖掘机挖掘过程中对铲斗施加入土方向的附加振动，可降低作业过程中铲斗挖掘入土阻力，提高挖掘机的挖掘效率，降低挖掘机能耗。现有实现挖掘机铲斗振动是利用液压系统或者电气与液压系统结合的方式通过控制铲斗油缸活塞杆的形成和伸缩频率来实现，没有对挖掘机结构的改造。铲斗油缸活塞杆端部与第一连杆和第二连杆在同一根轴上铰接，第一连杆另一端与动臂铰接，第二连杆另一端与铲斗铰接，铲斗通过铲斗上和第二连杆不同的铰接点与动臂铰接，在这种结构下，由铲斗油缸活塞杆伸缩产生的动力经过由第一连杆、第二连杆、动臂、铲斗围成的四连杆机构后传递至铲斗，机械效率仍有大量减损，另四连杆机构运动时由于其本身的惯性力不易平衡，因此不适宜速度和振动频率高的场合。其次，利用液压系统或者电气与液压系统结合的方式通过控制铲斗油缸活塞杆的形成和伸缩频率来实现挖掘机铲斗振动的方式改变了挖掘机原有的液压系统和电路连接系统，也就改变了原有的操作方式，操作人员需要熟悉新的操作方式，对操作人员的要求有所提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不改变原有挖掘机操作方式来实现铲斗振动的振幅和频率可调的振动挖掘机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为提供了一种振幅和频率可调的振动挖掘机，所述振动挖掘机包括振动油缸、耳板、铲斗油缸、铲斗、第一连杆、动臂、第一铰轴、第二铰轴、第三铰轴、第四铰轴，所述铲斗油缸尾部铰接在动臂上，铲斗油缸活塞杆头部与第一连杆一端和耳板一端在第一铰轴处铰接，第一连杆另一端通过第四铰轴与动臂铰接，动臂末端通过第三铰轴与铲斗铰接，所述耳板另一端与所述振动油缸尾部连接，振动油缸活塞杆头部通过第二铰轴与铲斗铰接；

所述振动挖掘机还包括调压阀和高速换向阀，所述振动挖掘机的液压油泵依次与所述调压阀、高速换向阀和振动油缸连接，通过调压阀调节流经高速换向阀的油压进而调节推动振动油缸活塞杆的油压，通过高速换向阀的方向切换频率来控制振动油缸活塞杆的伸缩频率，所述振动油缸活塞杆的油压及伸缩频率不同可得到不同的铲斗振动的振幅和频率。

本发明的有益效果在于提供的振幅和频率可调的振动挖掘机，在不改变原有挖掘机液压系统和电路连接系统的基础上，利用新增的调压阀和高速换向阀通过控制与铲斗铰接的振动油缸活塞杆的行程和伸缩频率来实现铲斗振动的振幅和频率的调节，操作直接方便，降低了对操作人员的要求，提高挖掘机的机械效率，降低挖掘机的能耗。

附图说明

图1为本发明实施例的振动挖掘机的振动铲斗部分结构示意图；

图2为本发明实施例的振动挖掘机的振动油缸液压系统示意图。

标号说明：

1、铲斗油缸；2、第一铰轴；3、耳板；4、振动油缸；5、第二铰轴；6、铲斗；7、第三铰轴；8、第一连杆；9、第四铰轴；10、动臂；13、高速换向阀；14、调压阀；15、液压油泵。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于在不改变原有挖掘机液压系统和电路连接系统的基础上，新增一高速换向阀通过控制与铲斗铰接的振动油缸活塞杆的行程和伸缩频率来实现铲斗振动的振幅和频率的调节。

请参照图1以及图2，本发明提供的振幅和频率可调的振动挖掘机，所述振动挖掘机包括振动油缸4、耳板3、铲斗油缸1、铲斗6、第一连杆8、动臂10、第一铰轴2、第二铰轴5、第三铰轴7、第四铰轴9，所述铲斗油缸1尾部铰接在动臂10上，铲斗油缸1活塞杆头部与第一连杆8一端和耳板3一端在第一铰轴2处铰接，第一连杆8另一端通过第四铰轴9与动臂10铰接，动臂10末端通过第三铰轴7与铲斗6铰接，所述耳板3另一端与所述振动油缸4尾部连接，振动油缸4活塞杆头部通过第二铰轴5与铲斗6铰接；

所述振动挖掘机还包括调压阀14和高速换向阀13，所述振动挖掘机的液压油泵15依次与所述调压阀14、高速换向阀13和振动油缸4连接，通过调压阀14调节流经高速换向阀13的油压进而调节推动振动油缸4活塞杆的油压，通过高速换向阀13的方向切换频率来控制振动油缸4活塞杆的伸缩频率，所述振动油缸4活塞杆的油压及伸缩频率不同可得到不同的铲斗6振动的振幅和频率。高速换向阀13的方向切换频率与振动油缸4活塞杆的伸缩频率始终是相同的，在调压阀14调节的油压一定的情况下，高速换向阀13的方向切换频率越高，则高速换向阀13每次的方向切换时间越短，振动油缸4活塞杆每次伸出的时间越短，所述振动油缸4的行程就越小，则所述铲斗6的振幅越小；反之高速换向阀13的方向切换频率越小，则高速换向阀13每次的方向切换时间越长，则所述振动油缸4活塞杆每次伸出的时间越长，振幅越大。在高速换向阀13的方向切换频率一定的情况下，振动油缸4活塞杆每次伸出的时间是一定的，调压阀14调节的油路压力越大，所述振动油缸4活塞杆伸出的行程越大；反之，调压阀14调节的油路压力越小，所述振动油缸4活塞杆伸出的行程越小。所述振动油缸4活塞杆伸出的行程越大，所述铲斗6的振幅越大，反之则越小；所述振动油缸4活塞杆伸缩的频率越高，所述铲斗6的振动频率越高，反之则越低。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于提供的振幅和频率可调的振动挖掘机，在不改变原有挖掘机液压系统和电路连接系统的基础上，利用新增的调压阀14和高速换向阀13通过控制与铲斗6铰接的振动油缸4活塞杆的行程和伸缩频率来实现铲斗6振动的振幅和频率的调节，操作直接方便，降低了对操作人员的要求，提高挖掘机的机械效率，降低挖掘机的能耗。

进一步的，所述铲斗6的振动调节振幅为0～20mm。

进一步的，所述铲斗6的振动调节频率为0～30Hz。

由上述描述可知，对于将原有挖掘机上两端分别与铲斗6和铲斗油缸1活塞杆头部铰接的连杆替换为一个耳板3和一个振动油缸4的振动挖掘机，铲斗6本身的振动振幅不需要很大，振动油缸4的活塞杆的伸缩运动直接作用在铲斗6上，振动频率可以达到30Hz，振动频率有所提高，铲斗6本身的振动有利于实现更好的破土，提高了振动挖掘机的整体机械效率，降低了挖掘机的能耗。

进一步的，所述振动挖掘机的控制系统处理器为PLC。

由上述描述可知，所述振动挖掘机通过PLC控制高速换向阀13的方向切换，进而控制振动油缸4活塞杆的伸缩频率，新增的振动油缸4的控制对于原有的挖掘机的PLC只是新增一个输出控制点，不改变原有的PLC硬件连接方式，改造方便。

请参照图1以及图2，本发明的实施例一为：

所述振动挖掘机包括振动油缸4、耳板3、铲斗油缸1、铲斗6、第一连杆8、动臂10、第一铰轴2、第二铰轴5、第三铰轴7、第四铰轴9，所述铲斗油缸1尾部铰接在动臂10上，铲斗油缸1活塞杆头部与第一连杆8一端和耳板3一端在第一铰轴2处铰接，第一连杆8另一端通过第四铰轴9与动臂10铰接，动臂10末端通过第三铰轴7与铲斗6铰接，所述耳板3另一端与所述振动油缸4尾部连接，振动油缸4活塞杆头部通过第二铰轴5与铲斗6铰接；

所述振动挖掘机还包括调压阀14和高速换向阀13，所述振动挖掘机的液压油泵15依次与所述调压阀14、高速换向阀13和振动油缸4连接，通过调压阀14调节流经高速换向阀13的油压，通过调压阀14和高速换向阀13的方向切换时间来控制振动油缸4活塞杆的伸缩行程，通过高速换向阀13的方向切换频率来控制振动油缸4活塞杆的伸缩频率。在调压阀14调节的油路压力一定的情况下，高速换向阀13的方向切换频率越高，所述振动油缸4的频率越高，振幅越小，反之所述振动油缸4的频率越小，振幅越大；在高速换向阀13的方向切换频率一定的情况下，调压阀14调节的油路压力越大，所述振动油缸4的频率一定，振幅越大，反之所述振动油缸4的频率一定，振幅越小。

综上所述，本发明提供的振幅和频率可调的振动挖掘机，主要针对将原有挖掘机上两端分别与铲斗6和铲斗油缸1活塞杆头部铰接的连杆替换为一个耳板3和一个振动油缸4的振动挖掘机，在不改变原有挖掘机液压回路和电路系统的基础上，利用新增的调压阀14和高速换向阀13通过控制与铲斗6铰接的振动油缸4活塞杆的行程和伸缩频率来实现铲斗6振动的振幅和频率的调节，振动油缸4活塞杆的伸缩运动不影响挖掘机其他部位的运动、操作及平衡性，振动频率有所提高，操作直接方便，降低了对操作人员的要求，提高挖掘机的机械效率，降低挖掘机的能耗。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种振幅和频率可调的振动挖掘机，其特征在于，所述振动挖掘机包括振动油缸、耳板、铲斗油缸、铲斗、第一连杆、动臂、第一铰轴、第二铰轴、第三铰轴、第四铰轴，所述铲斗油缸尾部铰接在动臂上，铲斗油缸活塞杆头部与第一连杆一端和耳板一端在第一铰轴处铰接，第一连杆另一端通过第四铰轴与动臂铰接，动臂末端通过第三铰轴与铲斗铰接，所述耳板另一端与所述振动油缸尾部连接，振动油缸活塞杆头部通过第二铰轴与铲斗铰接；

所述振动挖掘机还包括调压阀和高速换向阀，所述振动挖掘机的液压油泵依次与所述调压阀、高速换向阀和振动油缸连接，通过调压阀调节流经高速换向阀的油压进而调节推动振动油缸活塞杆的油压，通过高速换向阀的方向切换频率来控制振动油缸活塞杆的伸缩频率，所述振动油缸活塞杆的油压及伸缩频率不同可得到不同的铲斗振动的振幅和频率。

2.根据权利要求1所述的一种振幅和频率可调的振动挖掘机，其特征在于，所述铲斗的振动调节振幅为0～20mm。

3.根据权利要求1所述的一种振幅和频率可调的振动挖掘机，其特征在于，所述铲斗的振动调节频率为0～30Hz。

4.根据权利要求1所述的一种振幅和频率可调的振动挖掘机，其特征在于，所述振动挖掘机的控制系统处理器为PLC。