CN107954281A - 液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卷绕机构，属于工程设备领域，具体涉及一种大型电力驱动的液压挖掘机电缆卷筒的卷绕机构。本发明包括：驱动电机通过联轴器连接在行星减速器上；减速器与电缆卷筒的卷筒轴相连；卷筒轴固定在调心球轴承上，轴承由轴承座固定在机架上；卷筒轴上安装有扭力测试器装置；卷筒体则由花键法兰和轴套连接在卷筒轴上。本发明用于电力驱动的液压挖掘机上，采用扭力测试器装置，反馈调节输入端的力矩电机，从而避免了电缆在卷绕过程中因拉力过大而损坏或过度磨损。同时由于本发明采用单电机和单卷筒结构，卷筒直径减小，使得整个机构结构简单、运行稳定，重量轻，体积小，易装配，大大降低了制造成本。

Description

液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构及控制方法
技术领域
本发明涉及一种电缆卷筒的卷绕机构，属于工程机械领域，具体涉及一种电力驱动的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构。
背景技术
随着大型露天矿山的逐渐开采，大型电力驱动的液压挖掘机的需求和使用的用户越来越多，用户对挖掘机的各个性能及人机安全都有了更高的认识和要求。以前的大型电力驱动的液压挖掘机尾部是不存在电缆卷筒的卷绕机构的，但是随着我国现代化建设的快速发展，大型电力驱动的液压挖掘机设备的运用也越来越广泛。为了实现电缆拖动机械化、自动化、提高挖掘机的效率，同时保护施工人员的生命安全，对于大型电力驱动的液压挖掘机尾部电缆的自动收放装置的需求越来越强烈。
电缆是挖掘机不可缺少的一部分，电缆主要也是缠绕在卷筒上进行卷放。现有的电缆卷筒卷绕机构是由电机连接减速器，然后减速器连接卷筒轴。挖掘机在特定速度的后退工作情况下，电缆卷筒卷绕电缆，往往会出现电缆线崩的太紧或者当太松的时候，电缆线堆积成堆，导致卷筒上电缆出现脱槽的现象，常常会使得电缆缠死在卷筒上，导致电缆被拉断或磨损的事故时常发生，需要经常更换电缆，即影响生产又增加成本，还存在一定的安全隐患。因此，设计一种结构简单，安全可靠，运行平稳，减少电缆在移动过程中，由于缠死导致的磨损或拉断的电缆卷筒卷绕的机构是具有非常重要的作用和意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷和不足，解决以上1)电缆实现柔性卷绕，防止在收放过程中出现过度磨损和拉断的现象；2)解决目前大型电力驱动的液压挖掘机尾部电缆卷筒卷绕机构的结构复杂，体积大等缺点。
本发明按以下技术方案实现：
一种液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，包括：卷筒体，用于卷绕或放开电缆，所述卷筒体通过连接件安装在卷筒轴上；行星减速器，与所述卷筒轴连接，用于动力输入的减速；驱动电机，通过联轴器与所述行星减速器相连，用于卷筒体转动的动力源；机架，所述卷筒体、行星减速器和驱动电机安装在该机架上；以及扭力测量器装置，安装在所述卷筒轴的输出端，用以监控卷筒轴上传输过来的扭力。
优选的是，所述卷筒轴通过位于其两端的调心球轴承Ⅰ和调心球轴承Ⅱ支撑；所述调心球轴承Ⅰ通过轴承座Ⅰ固定，在轴承座Ⅰ右端设有透盖Ⅰ，在透盖Ⅰ和轴承座Ⅰ上均由毡圈进行密封；所述调心球轴承Ⅱ通过轴承座Ⅱ固定，在轴承座Ⅱ右端设有油杯，在轴承座Ⅱ左端通过透盖Ⅱ进行密封，且固定在轴承座Ⅱ上。
优选的是，所述轴承座Ⅰ和轴承座Ⅱ均通过紧固件固定在机架上。
优选的是，在卷筒轴的轴向面上通过螺栓Ⅳ固接有连接板，所述连接板又通过弹性销与联轴节相连；所述扭力测量器装置通过螺栓Ⅲ固定在扭力测量器支架上，扭力测量器装置与联轴节配合，实现扭力测量。
优选的是，所述连接件包括花键法兰、轴套Ⅰ和轴套Ⅱ；所述轴套Ⅰ和轴套Ⅱ均紧密套在卷筒轴上，且轴套Ⅱ的径向外壁与卷筒体的一轴向面相焊接，轴套Ⅰ通过的径向外壁与花键法兰相焊接，所述花键法兰(11)通过螺钉与卷筒体的另一轴向面相连。
优选的是，所述驱动电机通过螺栓Ⅰ与联轴器连接，所述联轴器通过螺栓Ⅱ与行星减速器连接。
优选的是，所述驱动电机采用力矩电机。
一液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构的控制方法，该方法为：
扭力测量器装置监控当前卷筒轴所承受到的扭力值，是否达到设定的最高临界值和最低临界值；如若达到最高临界值，则控制驱动电机停下或减缓运转速度，从而能够人工检查问题症结所在；如若该扭力测量装置测得实际扭力值低于最低临界值，则控制驱动电机加快速度，防止电缆积堆或预紧力不足导致电缆出现脱槽的现象。
本发明有益效果：
1)所用电机采用力矩电机，具有软的机械特性，可以堵转。当负载转矩增大时能自动降低转速，同时加大输出转矩；
2)选用调心球轴承，当挖掘机移动时，抗震性能好，减轻冲击负载所带来的伤害；
3)卷筒体和卷筒轴采用花键法兰配合连接，增加了连接的可靠性；
4)选用扭力测试器装置，可以时时监控当前电缆所承受到的力是多少，是否达到设定的最高临界值和最低临界值。如若达到最高临界值，则控制力矩电机的停下来或减缓运转速度，从而可以人工检查问题症结所在，如若该扭力测试器装置测得实际扭力值低于最低临界值，则控制力矩电机加快速度，防止在拉伸过程中由于预紧力不足导致电缆出现脱槽的现象；
因此，通过这一装置，避免了电缆在卷绕或放开的过程中因拉力过大而损坏或过度磨损。
附图说明
图1 为本发明的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构主体图；
图2 为卷筒轴、卷筒体、扭力测量器装置之间装配示意放大图；
图3 为基于扭力测量器装置的电机控制反馈调节图；
图4为机架主视图；
图5为机架俯视图。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图4、图5所示，一种液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，包括：驱动电机1、行星减速器3、机架4、卷筒轴5、卷筒体9和扭力测量器装置18；卷筒体9、行星减速器3和驱动电机1安装在该机架4上，驱动电机1通过螺栓Ⅰ1-1 与联轴器2连接，联轴器2通过螺栓Ⅱ2-1 与行星减速器3连接，行星减速器3与卷筒轴5连接，卷筒体9通过连接件安装在卷筒轴5上；扭力测量器装置18，安装在卷筒轴5的输出端，用以监控卷筒轴5上传输过来的扭力。驱动电机1采用力矩电机。
如图2所示，卷筒轴5通过位于其两端的调心球轴承Ⅰ7和调心球轴承Ⅱ19支撑；调心球轴承Ⅰ7通过轴承座Ⅰ8固定，在轴承座Ⅰ8右端设有透盖Ⅰ6，该透盖Ⅰ6通过螺栓Ⅴ6-1与在轴承座Ⅰ8相连，在透盖Ⅰ6和轴承座Ⅰ8上均由毡圈进行密封；调心球轴承Ⅱ19 通过轴承座Ⅱ13固定，在轴承座Ⅱ13右端设有油杯12，在轴承座Ⅱ13左端通过透盖Ⅱ14进行密封，透盖Ⅱ14 通过螺栓Ⅵ14-1与轴承座Ⅱ13相连。轴承座Ⅰ8和轴承座Ⅱ13均通过紧固件固定在机架4上。
在卷筒轴5的轴向面上通过螺栓Ⅳ21固接有连接板15，连接板15又通过弹性销22与联轴节17相连；扭力测量器装置18通过螺栓Ⅲ20固定在扭力测量器支架16上，扭力测量器装置18 与联轴节17配合，实现扭力测量。
连接件包括花键法兰11、轴套Ⅰ10-1和轴套Ⅱ10-2；轴套Ⅰ10-1和轴套Ⅱ10-2均紧密套在卷筒轴5上，且轴套Ⅱ10-2的径向外壁与卷筒体9的一轴向面相焊接，轴套Ⅰ10-1通过的径向外壁与花键法兰11相焊接，花键法兰11通过螺钉与卷筒体9的另一轴向面相连。
如图3所示，一种液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构的控制方法，该方法为：扭力测量器装置18监控当前卷筒轴5所承受到的扭力值，是否达到设定的最高临界值和最低临界值；如若达到最高临界值，则控制驱动电机1停下或减缓运转速度，从而能够人工检查问题症结所在；如若该扭力测量装置18测得实际扭力值低于最低临界值，则控制驱动电机1加快速度，防止电缆积堆或预紧力不足导致电缆出现脱槽的现象。
本发明所用电机采用力矩电机，具有软的机械特性，可以堵转。当负载转矩增大时能自动降低转速，同时加大输出转矩；选用调心球轴承，当挖掘机移动时，抗震性能好，减轻冲击负载所带来的伤害；卷筒体9和卷筒轴5采用花键法兰11配合连接，增加了连接的可靠性；选用扭力测试器装置18，可以时时监控当前电缆所承受到的力是多少，是否达到设定的最高临界值和最低临界值。如若达到最高临界值，则控制力矩电机的停下来或减缓运转速度，从而可以人工检查问题症结所在，如若该扭力测试器装置18测得实际扭力值低于最低临界值，则控制力矩电机加快速度，防止在拉伸过程中由于预紧力不足导致电缆出现脱槽的现象。因此，通过这一装置，避免了电缆在卷绕或放开的过程中因拉力过大而损坏或过度磨损。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，其特征在于，包括：
卷筒体（9），用于卷绕或放开电缆，所述卷筒体（9）通过连接件安装在卷筒轴(5)上；
行星减速器(3)，与所述卷筒轴(5)连接，用于动力输入的减速；
驱动电机(1)，通过联轴器(2)与所述行星减速器(3)相连，用于卷筒体（9）转动的动力源；
机架（4），所述卷筒体（9）、行星减速器(3)和驱动电机(1)安装在该机架（4）上；以及
扭力测量器装置(18)，安装在所述卷筒轴(5)的输出端，用以监控卷筒轴（5）上传输过来的扭力。
2.根据权利要求1所述的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，其特征在于：
所述卷筒轴(5)通过位于其两端的调心球轴承Ⅰ(7)和调心球轴承Ⅱ(19)支撑；
所述调心球轴承Ⅰ(7)通过轴承座Ⅰ(8)固定，在轴承座Ⅰ(8)右端设有透盖Ⅰ(6)，在透盖Ⅰ(6)和轴承座Ⅰ(8)上均由毡圈进行密封；
所述调心球轴承Ⅱ(19) 通过轴承座Ⅱ(13)固定，在轴承座Ⅱ(13)右端设有油杯(12)，在轴承座Ⅱ(13)左端通过透盖Ⅱ(14)进行密封，且固定在轴承座Ⅱ(13)上。
3.根据权利要求2所述的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，其特征在于：
所述轴承座Ⅰ(8)和轴承座Ⅱ(13)均通过紧固件固定在机架（4）上。
4.根据权利要求1所述的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，其特征在于：
在卷筒轴(5)的轴向面上通过螺栓Ⅳ(21)固接有连接板(15)，所述连接板(15)又通过弹性销(22)与联轴节(17)相连；
所述扭力测量器装置(18)通过螺栓Ⅲ（20）固定在扭力测量器支架(16)上，扭力测量器装置(18) 与联轴节(17)配合，实现扭力测量。
5.根据权利要求1所述的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，其特征在于：
所述连接件包括花键法兰(11)、轴套Ⅰ（10-1）和轴套Ⅱ（10-2）；
所述轴套Ⅰ（10-1）和轴套Ⅱ（10-2）均紧密套在卷筒轴(5)上，且轴套Ⅱ（10-2）的径向外壁与卷筒体（9）的一轴向面相焊接，轴套Ⅰ（10-1）通过的径向外壁与花键法兰(11)相焊接，所述花键法兰(11)通过螺钉与卷筒体（9）的另一轴向面相连。
6.根据权利要求1所述的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，其特征在于：
所述驱动电机(1)通过螺栓Ⅰ(1-1) 与联轴器(2)连接，所述联轴器(2)通过螺栓Ⅱ(2-1)与行星减速器(3)连接。
7.根据权利要求1所述的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构，其特征在于：所述驱动电机(1)采用力矩电机。
8.一种基于权利要求1所述的液压挖掘机尾部电缆卷筒的卷绕机构的控制方法，该方法为：
扭力测量器装置(18)监控当前卷筒轴(5)所承受到的扭力值，是否达到设定的最高临界值和最低临界值；
如若达到最高临界值，则控制驱动电机(1)停下或减缓运转速度，从而能够人工检查问题症结所在；
如若该扭力测量装置（18）测得实际扭力值低于最低临界值，则控制驱动电机(1)加快速度，防止电缆积堆或预紧力不足导致电缆出现脱槽的现象。
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