CN104878798B - 挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挖掘机，为解决现有挖掘机重心随动臂升降而前后移动的缺点，本发明提供一种挖掘机，包括上部机构和下部的行走机构，上部机构包括可回转地安装在行走机构上的回转平台，在回转平台的后部安装有配重，另外还包括配重油缸，配重顶部与回转平台可转动连接，配重油缸的一端与配重的下部铰接，配重油缸的另外一端与回转平台铰接。在本发明中，当挖掘机的动臂下降时，配重油缸对配重进行顶推，使得配重的下部向后方移动，从而避免因动臂下降而导致机器中心前移造成稳定性下降的问题；当动臂抬升时，则配重油缸回缩，配重下部绕其上部转动而向前摆动，从而能够调节机器的重心因动臂升降引起的变化，使机器的重心位置保持相对稳定。

Description

挖掘机

技术领域

本发明涉及一种工程机械，尤其涉及一种挖掘机。

背景技术

现有挖掘机下部为行走机构，上部为回转机构，回转机构可回转地安装在行走机构上。在回转机构上安装有动力系统，动力系统驱动挖掘机的液压系统，在回转机构的前部安装有挖掘机的动臂，后部固定有配重，动臂后端与回转机构铰接，并由液压油缸链接，液压油缸的伸缩而推动动臂绕铰接端上下转动。

目前，挖掘机上的配重基本是整体式，安装完毕后其重心位置不可调，在挖掘机的作业过程中，当动臂下降时，动臂和斗杆等组成的工作装置的重心前移，导致挖掘机整机的重心前移，偏移回转中心，对挖掘机的平稳性产生较大影响，在一些大半径作业和超重量挖掘的条件下，容易产生倾覆，导致车辆损坏并危及司机的生命安全。另外，在挖掘机的挖掘作业过程中，当动臂下降时，为了避免在动臂和斗杆等组成的工作装置的重力作用下导致动臂下降过快，通常在动臂油缸的大腔入口管道安装一个单向节流阀，通过动臂油缸大腔的回油节流作用，降低动臂下降的速度，而在动臂油缸大腔的回油节流过程中不可避免地产生热量，促使液压油温度的升高。因此，动态地调整挖掘机配重的重心，进而使挖掘机整体的重心基本维持在回转中心，对提高挖掘机的平稳性以及提高车辆和司机的安全性具有重要的作用。另外，将动臂下降时产生的重力势能进行回收，作为其他有用的动力源，对于提高能源利用率和降低液压油温度的升高有着重大的作用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有整体式固定配重的挖掘机在作业过程中动臂的上下移动导致挖掘机重心前后变化而造成机机器失稳的问题，而构造一种可用于调节挖掘机重心的可移动式配重的挖掘机。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种挖掘机，包括上部机构和下部的行走机构，上部机构包括可回转地安装在行走机构上的回转平台，在回转平台的后部安装有配重，另外还包括配重油缸，配重顶部与回转平台可转动连接，配重油缸的一端与配重的下部铰接，配重油缸的另外一端与回转平台铰接。在本发明中，当挖掘机的动臂下降时，配重油缸对配重进行顶推，使得配重的下部向后方移动，从而避免因动臂下降而导致机器中心前移造成稳定性下降的问题；当动臂抬升时，则配重油缸回缩，配重下部绕其上部转动而向前摆动，从而能够调节机器的重心因动臂升降引起的变化，使机器的重心位置保持相对稳定。

在上述发明中的挖掘机中，回转平台后部具有向后伸出的悬挂部，配重悬挂安装在悬挂部的下方。配重顶部呈半圆柱状，其圆心部位设有与所述回转平台转动连接的枢轴；顶部呈半圆状能够充分利用顶部空间，顶部圆心设置枢轴，系统稳定。

在上述发明中的挖掘机中，挖掘机还包括动力系统和由动力系统驱动的液压系统，在回转平台的前部安装有动臂，动臂与回转平台之间连接有动臂油缸，配重油缸和动臂油缸的大腔经管路与控制装置连接，当动臂下降时动臂油缸的大腔与配重油缸的大腔经控制装置相连通，当动臂上升时配重油缸的大腔经控制装置与液压系统的油箱回路导通，当动臂静止不动时配重油缸的大腔连接管路关闭。在本技术方案中，动臂下降，动臂油缸回缩，其内部的液压油通过管路输送到配重油缸的大腔，实现配重油缸伸出，将配重向后推出；利用动臂下降的重力势能移动配重的重心；同时在动臂提升时，配重在自身的重力下复位，无需额外提供能源，因此该挖掘机在改变配重重心位置是充分利用了机器的势能，实现能源节约。

在上述发明中的挖掘机中，控制装置包括正反转液压泵、三位三通液控阀，正反转液压泵的两个油口各自与三位三通液控阀两端的液控端连接，配重油缸的大腔、动臂油缸的大腔、油箱回路各自连接通于三位三通液控阀的A油口、P油口、T油口，三位三通液控阀的阀芯处于左位时A油口与P油口导通，处于右位时A油口与T油口导通，处于中位时A油口、P油口、T油口相互截止。在该技术方案中，正反转液压泵的转动方向与动臂的上升和下降各自对应，正反转液压泵的正传、反转、停止分别与三位三通液控阀的左位、右位、中位相对应，从而实现，从而实现配重向后、向前复位、停止三种状态与动臂的下降、抬升、停止三种动作状态相一致。

在上述发明中的挖掘机中，正反转液压泵的两个油口各自与液压油箱回路之间连接有溢流阀和\或节流阀。油箱回路与正反转液压泵的两个油口之间设有向正反转液压泵的单向阀。溢流阀用于保护作用，节流阀用于产生压力差推动三位三通液控阀工作，单向阀用于向正反转液压泵和三位三通液控阀液控端之间的油路进行补充液压油。

在上述发明中的挖掘机中，动臂油缸大腔的管路上设置有向动臂油缸大腔单向导通的单向节流阀。在动臂抬升时，单向节流阀导通，液压系统驱动液压油通过单向节流阀流向动臂油缸的大腔，当动臂下降时，单向节流阀中的单向阀截止，单向节流阀中的节流阀建立推动配重向后摆动的压力。单向节流阀是节流开度液控可调的单向节流阀，所述单向节流阀的液控端与三位三通液控阀的左位液控端连通。

在上述发明中的挖掘机中，还包括变速机构，变速机构的动力输出轴与正反转液压泵的动力输入轴连接，动臂的后端设有与动臂一同转动的齿轮，齿轮与变速机构的动力输入轴连接。在该技术方案中，正反转液压泵通过变速机构与动臂连接，由动臂直接驱动联动控制，避免了复杂的电控系统。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1、配重可随动臂升降而前后摆动，起到调节重心的作用，使得机器工作稳定。

2、配重的向后摆动是利用动臂的重力势能，向前复位是利用自身的重力势能，无需额外的能源输入，能够起到节能的作用。

附图说明

图1是本发明随动臂提升位置改变重心位置的挖掘机配重及其液压系统的原理图。

图2是本发明挖掘机配重移动的结构示意图。

图3是本发明挖掘机配重的支撑架的结构示意图。

图4是本发明挖掘机的配重的结构示意图。

图中标记为：

1、单向节流阀，2、三位三通液控阀，3、第一溢流阀，4、第一单向阀，5、第一节流阀，6、第二溢流阀，7、第二节流阀，8、第二单向阀，9、正反转液压泵，10、变速机构，11、圆柱齿轮，12、动臂油缸，13、动臂，14、配重油缸，15、配重，16、支撑架，17、配重枢轴，18、销轴。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

挖掘机下部为行走机构，上部机构可回转地安装在下部行走机构上。上部机构包括回转平台，在回转平台上安装有动力系统如发动机系统，动力系统驱动挖掘机的液压系统，液压系统包括位于回转平台上的液压泵、控制阀、以及位于行走机构上的行走马达，行走马达通过管路与液控阀、液压油箱、液压泵等连接，实现下部行走机构的行走驱动，在回转平台的前部安装有挖掘机的动臂，后部安装有配重，动臂后端与回转平台铰接，并由动臂油缸链接，动臂油缸的伸缩而推动动臂绕铰接端上下转动。

在图1至图3所示，回转平台的后部固定安装有Z字形的支撑架16，支撑架16的后部顶端向后悬空伸出，形成悬挂部，配重15悬挂安装在悬挂部的下方，如图4所示，配重15的顶部呈半圆柱状，在其圆心部位设置有配重枢轴17，用于与配重支撑架16转动连接。配重油缸14的一端通过销轴与配重15的下部转动连接，配重油缸14的另外一端与回转平台铰接，配重油缸14的伸缩使得配重15绕其顶部的配重枢轴17而前后摆动。

如图1所示，固联在动臂13后支座的圆柱齿轮11与变速机构的动力输入轴上的输入齿轮啮合，变速机构10的动力输出轴齿轮与正反转液压泵9的动力输入轴齿轮啮合，动臂13的抬升或下降通过圆柱齿轮11、变速机构10驱动正反转液压泵9正转或反转。

如图1所示，正反转液压泵9的两个油口中，第一油口与三位三通液控阀2的液控左端连通，第二油口与三位三通阀2的液控右端连通，在第一油口与液压油箱之间连接有第一溢流阀3、第一节流阀5、第一单向阀4，第一溢流阀3、第一节流阀5、第一单向阀4三者的关系为相互并联；在第二油口与液压油箱之间连接有第二溢流阀6、第二节流阀7、第二单向阀8，第二溢流阀6、第二节流阀7、第二单向阀8三者的关系为相互并联；三位三通液控阀2上有三个油口，分别是A油口、P油口、T油口，其中T油口通过管路与液压油箱连通，P油口通过管路与动臂油缸的大腔连通，A油口与配重油缸的大腔连通。配重油缸的小腔、动臂油缸的小腔通过管路与液压系统的工作油路连通，动臂油缸12的大腔同时也通过管路和单向节流阀与液压系统的工作油路连通，当举升动臂时，液压系统压力油通过单向节流阀1流向动臂油缸12的大腔。第一溢流阀3和第二溢流阀6用于控制正反转液压泵9的最大输出压力，避免系统压力过大，损坏液压原件；第一节流阀5和第二节流阀7用于在正反转液压泵9有流量输出时，产生压差，控制三位三通液控阀2的工作。

当动臂13下降致使重心前移时，固联在动臂13后支座的圆柱齿轮11通过变速机构传动带动正反转液压泵9正转，液压油由液压油箱并经过第二单向阀8从第二油口吸收到正反转液压泵9并从第一油口排出，进而通过节流阀5被排放回液压油箱，液压油经过第一节流阀5时，产生节流作用，并在第一节流阀5进出口两端产生压力差，该压力差作用在三位三通液控阀2的液控左端，推动三位三通液控阀2的阀芯移动，使三位三通液控阀2处于左位，动臂油缸12的大腔与配重油缸14的大腔连通，在单向节流阀1的节流作用下，动臂油缸12大腔的液压油进入配重油缸14的大腔，配重油缸14活塞杆伸出推动配重15向后偏转，使挖掘机配重的重心后移，从而实现挖掘机整机的重心基本保持在回转中心上。在动臂下降的过程中，正反转液压泵9的输出流量随着下降速度的增大而增加，随着流量的增加，第一节流阀5进出口两端产生的压力差也随之增大，三位三通液控阀2的开口也随之增大，单向节流阀1的节流开口也越小，进入配重油缸14大腔的液压油流量也随着增多，配重15向后偏转的速度也随之增大，能够较好地跟踪动臂的运动，使保持掘机整机的重心基本保持回转中心上。

当动臂13静止不动，停留任何一位置时，固联在动臂13后支座的圆柱齿轮11静止不动，正反转液压泵9不运转，不输出液压油，第一节流阀5和第二节流阀7进出口两端等于油箱压力，进入三位三通液控阀2液控左端和液控右端的压力同为油箱压力，三位三通液控阀2的阀芯在弹簧的回复力作用下处于中位，配重油缸14大腔的油道被截止，配重15保持在某一固定位置上，保持挖掘机整机的重心基本保持回转中心上。

当动臂13提升致使重心后移时，固联在动臂13后支座的圆柱齿轮11通过与变速机构10传动带动正反转液压泵9反转，液压油由液压油箱并经过第一单向阀4从第一油口被吸收到正反转液压泵9并从第二油口排出，进而通过第二节流阀7被排放回液压油箱，液压油经过第二节流阀7时，产生节流作用，并在第二节流阀7进出口两端产生压力差，该压力差作用在三位三通液控阀2的液控右端，推动三位三通液控阀2的阀芯移动，使三位三通液控阀2处于右位，配重油缸14的大腔经三位三通液控阀的A油口和T油口与油箱连通，在配重15自身重力和动臂油缸小腔管道上液压油的作用下，配重油缸14大腔的液压油流入液压油箱，配重油缸14的活塞杆缩回，配重15向前偏转，使挖掘机配重的重心前移，从而实现挖掘机整机的重心基本保持回转中心上。在动臂提升的过程中，正反转液压泵9的输出流量随着下降速度的增大而增加，随着流量的增加，第二节流阀7进出口两端产生的压力差也随之增大，三位三通液控阀2的开口也随之增大，在重力的作用下，由配重油缸14大腔流入液压油箱的液压油流量也随着增多，配重15向前偏转的速度也随之增大，能够较好地跟踪动臂的运动，使保持掘机整机的重心基本保持回转中心上。

在图2中，配重油缸14的活塞杆端通过销轴18与配重15相连接，缸筒端采用销轴与挖掘机回转平台进行连接，支撑架16采用螺栓与挖掘机回转平台进行固接，配重15与支撑架16通过配重枢轴17相连接，在配重油缸14的驱动下，配重15可以前后摆动，实现配重重心的前后移动。

Claims (7)

1.一种挖掘机，包括上部机构和下部的行走机构，所述上部机构包括可回转地安装在行走机构上的回转平台，在回转平台的后部安装有配重，其特征在于还包括配重油缸、动力系统和由动力系统驱动的液压系统、变速机构，所述配重顶部与所述回转平台可转动连接，所述配重油缸的一端与所述配重的下部铰接，所述配重油缸的另外一端与所述回转平台铰接；在回转平台的前部安装有动臂，动臂与回转平台之间连接有动臂油缸，所述配重油缸和动臂油缸的大腔经管路与控制装置连接，当动臂下降时所述动臂油缸的大腔与所述配重油缸的大腔经控制装置相连通，当所述动臂上升时所述配重油缸的大腔经控制装置与液压系统的油箱回路导通，当所述动臂静止不动时所述配重油缸的大腔连接管路关闭；所述控制装置包括正反转液压泵、三位三通液控阀，所述正反转液压泵的两个油口各自与三位三通液控阀的液控端连接，配重油缸的大腔、动臂油缸的大腔、油箱回路各自连接通于所述三位三通液控阀的A油口、P油口、T油口，所述三位三通液控阀的阀芯处于左位时A油口与P油口导通，处于右位时A油口与T油口导通，处于中位时A油口、P油口、T油口相互截止；还包括，所述变速机构的动力输出轴与所述正反转液压泵的动力输入轴连接，所述动臂的后端设有与动臂一同转动的齿轮，所述齿轮与所述变速机构的动力输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的挖掘机，其特征在于所述回转平台后部具有向后伸出的悬挂部，所述配重悬挂安装在所述悬挂部的下方。

3.根据权利要求1所述的挖掘机，其特征在于所述配重顶部呈半圆柱状，其圆心部位设有与所述回转平台转动连接的枢轴。

4.根据权利要求1所述的挖掘机，其特征在于所述正反转液压泵的两个油口各自与液压油箱回路之间连接有溢流阀和\或节流阀。

5.根据权利要求1所述的挖掘机，其特征在于所述油箱回路与正反转液压泵的两个油口之间设有向正反转液压泵的单向阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述的挖掘机，其特征在于所述动臂油缸大腔的管路上设置有向动臂油缸大腔单向导通的单向节流阀。

7.根据权利要求6所述的挖掘机，其特征在于所述单向节流阀是节流开度液控可调的单向节流阀，所述单向节流阀的液控端与三位三通液控阀的左位液控端连通。