CN110453742A - 一种液压挖掘机全自动快换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压挖掘机全自动快换装置，包括上耦合件和下耦合件；上耦合件包括快速母接头组件、可由伸缩油缸驱动运动的销杆；下耦合件包括快速公接头组件、销轴组件、与销杆相配合的锥销配合套、弹簧下导柱；上耦合件可通过其一端的钩形部，钩于所述下耦合件一端的销轴组件上，并绕销轴组件中心轴旋转，使上耦合件另一端的快速母接头与下耦合件另一端的快速公接头对应地连通，并通过伸缩油缸驱动所述销杆伸入锥销配合套中实现上耦合件和下耦合件的机械锁定。通过快速公接头组件和快速母接头组件耦合实现液压连接，通过导向柱导向和调整弹簧调整姿态，确保连接准确可靠，操作安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压挖掘机全自动快换装置，属于工程机械技术领域。
背景技术
随着工程机械行业的不断发展，工程机械作业机具正日益受到高度重视，逐渐成为行业中一个新兴的发展领域。液压挖掘机作为应用最广泛的工程机械之一，其作业机具发展最快，机具的功能性最强，技术含量相对也很高，液压挖掘机已由配备单一挖斗的“挖土机”发展成为具有机械手作用的多功能工程施工机械。为了高效、简便、安全可靠地实现挖掘机作业机具之间的快速更换，世界各国相继研究开发出了各种作业机具快换装置。
快换装置是在挖掘机斗杆和连杆与作业机具之间增加的一个中间连接装置，主要用于实现不同功能作业机具的快速更换，可以提高液压挖掘机的作业范围和作业效率，同时确保作业过程中的安全性和可靠性，目前与快换装置配套，常用的作业机具有挖斗、液压剪、破碎锤、抓斗、液压夯、松土铲、岩石锯和铣刨器等。根据使用自动化程度，快换装置可分为手动型、半自动型和全自动型三大类，其中全自动型快换装置代表了该装置较领先的技术，全自动快换装置在进行液压类作业机具更换时，不需要人为参与锁紧或解锁机具的同时，也不需要人为参与液压管路接头的接通或断开，整个作业机具的更换过程，仅需一人在操纵室即可完成，全自动快换装置在液压挖掘机上的应用，更进一步节省了人力、物力和时间的耗费，提高了挖掘机的工作效率，扩大了液压挖掘机的应用范围。
目前，与本发明相关的现有技术，具有代表性的主要体现在以下专利：
（1）挖掘机及其快换装置
授权公告号：CN103046595B，该专利公开的快换装置采用斜面抵压铲斗的连接销轴实现机械连接和锁紧，通过调整滑块底面和斜面之间的夹角使滑块实现自锁，该种锁紧方式结构简单，易于实现，在滑块油缸失效时具有自锁功能。
（2）一种挖掘机快换连接器
授权公告号：CN207260224U，该专利公开的挖掘机快换连接器利用油缸伸缩带动前钩部旋转，进而实现与作业机具的卡合，为了确保工作过程中前钩部松钩的风险，设有安全插销，同时设有安全插销不用时的归置位置，防止丢失。
（3）挖掘机工作机具的液压快换装置
授权公告号：CN203684301U，该专利公开的液压快换装置利用油缸伸缩带动导向锁紧块在锁紧板中滑动，从而实现快换装置与作业机具的锁紧，同时快换油缸液压连接液压锁，整个快换装置结构简单，易于加工制作，操作方便可靠。
分析现有不同结构的快换装置，主要存在以下缺点：
（1）机械连接和锁紧结构复杂，使用过程中安全可靠性低，部分快换装置为了确保可靠性，需要人工拔插销轴，增加了操作复杂性。
（2）大部分快换装置均不能实现液压接头的自动连接，在与液压类作业机具（如液压剪、抓斗、岩石锯等）连接时，需要人工手动拔插快速接头，操作过程存在安全隐患，无法实现整个过程的全自动更换，作业机具更换效率低，同时增加了人工成本。
（3）快换装置通用性不强，在与多种挖掘机作业机具连接时，无法统一液压连接接口，在与多液压回路的作业机具配套使用时，挖掘臂上液压管路布置较为复杂，且液压接头对接过程中容易犯错，降低了整个工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：
针对现有技术的缺点，本发明主要解决目前快换装置机械连接复杂和可靠性低的问题。进一步可解决目前快换装置连接作业机具效率低的问题。进一步还可解决目前快换装置通用性低的问题。
本发明提供的完整技术方案：
一种液压挖掘机全自动快换装置，包括上耦合件和下耦合件；
所述上耦合件包括快速母接头组件、可由伸缩油缸驱动运动的销杆；所述上耦合件一端具有钩形部，另一端设置快速母接头组件；快速母接头组件包括设置在快速母接头安装板上的多个快速母接头，快速母接头安装板上设置两个导向孔/导向柱；
所述下耦合件包括快速公接头组件、销轴组件、与销杆相配合的锥销配合套；所述下耦合件一端设置销轴组件，另一端设置快速公接头组件；快速公接头组件包括设置在快速公接头安装板上并可与快速母接头相对应连接的快速公接头，快速公接头安装板上设置有与对应的导向孔/导向柱相配合的导向柱/导向孔；
所述上耦合件可通过其一端的钩形部，钩于所述下耦合件一端的销轴组件上，并绕销轴组件中心轴旋转，使上耦合件另一端的快速母接头与下耦合件另一端的快速公接头对应地连通，并通过伸缩油缸驱动所述销杆伸入锥销配合套中实现上耦合件和下耦合件的机械锁定。
进一步地，快速公接头组件通过调整弹簧设置在所述下耦合件的基体上。
进一步地，所述上耦合件和/或下耦合件上设置限制上耦合件与下耦合件相对运动的极限耦合位置的限位块。
进一步地，所述伸缩油缸固定在上耦合件的基体上，伸缩油缸的缸杆铰接在一连接架上；所述销杆安装在连接架上，并由上耦合件的基体上设置的导套对销杆的运动进行支撑和导向。
进一步地，在朝向伸缩油缸的连接架一侧的所述销杆上套设有弹簧。
进一步地，所述销杆朝向锥销配合套的前端部为圆锥状、圆台状或楔状。
进一步地，所述锥销配合套与所述销杆相配合且至少可容纳所述销杆前端部。
进一步地，所述伸缩油缸配备液压锁。
进一步地，上耦合件通过上部设置的第一销轴与挖掘臂的斗杆和连杆连接。
进一步地，下耦合件的下部与作业机具连接。
本发明所达到的有益效果：
（1）本发明提供的全自动快换装置在机械结构上采用后部钩销连接和前部圆锥销配合方式，圆锥销配合通过直线伸缩运动实现，具有自动定心和自锁性能，伸缩机构安装有防松压缩弹簧，同时伸缩油缸配备液压锁，整个机械连接在液压和机械结构上同时保证连接可靠性，整体确保了与作业机具连接时的安全性。
（2）本发明提供的全自动快换装置可实现液压油路的自动连接，在与液压类作业机具更换过程中，通过前端设置的快速公接头组件和快速母接头组件，在进行机械连接时，同时进行液压快速接头的对接，省去了传统快换装置人工拔插快速接头的过程，在确保操作安全性的同时，极大地提高了作业效率，减少了人工成本。
（3）本发明提供的全自动快换装置统一了液压连接接口，在油路布局上统一进出油口位置，均布置在快换装置前端，方便挖掘臂端和作业机具端的油管布置，可适用于各种液压类作业机具，提高了快换装置的通用性。
附图说明
图1为全自动快换装置结构示意图；
图2为上耦合件结构分解示意图；
图3为上耦合件基体结构俯视示意图；
图4为上耦合件基体结构仰视示意图；
图5为快速母接头组件结构分解示意图；
图6为圆锥销锁紧组件结构分解示意图；
图7为下耦合件结构分解示意图；
图8为下耦合件基体结构装配示意图；
图9为快速公接头组件结构分解示意图；
图10为全自动快换装置连接作业机具和挖掘臂结构示意图。
其中，1、上耦合件，1.1、上耦合件基体，1.1-1、支撑板，1.1-2、第一连接板，1.1-3、第二连接板，1.1-4、组件安装板，1.1-5、前导套安装座，1.1-6、后导套安装座，1.1-7、油缸安装座，1.1-8、钩板，1.1-9、加强板，1.1-10、安装块，1.1-11、限位块，1.1-12、销轴固定套，1.2、快速母接头组件，1.2-1、快速母接头安装板，1.2-2、快速母接头，1.3、圆锥销锁紧组件，1.3-1、圆锥销杆，1.3-2、连接架，1.3-3、锁紧螺母，1.3-4、隔垫，1.3-5、防松弹簧，1-1、前导套，1-2、防护罩，1-3、防护底板，1-4、导套固定板，1-5、伸缩油缸压板，1-6、后导套，1-7、伸缩油缸组件，1-8、第二销轴，1-9、第一销轴，2、下耦合件，2.1、下耦合件基体，2.1-1、第一侧板，2.1-2、底板，2.1-3、第二侧板，2.1-4、立板，2.1-5、锥销配合套，2.1-6、弹簧安装座，2.1-7、加强筋板，2.1-8、加强弯板，2.1-9、固定弯板，2.2、快速公接头组件，2.2-1、快速公接头安装板，2.2-2、快速公接头，2.2-3、导向柱，2.2-4、调整弹簧，2.2-5、弹簧上导柱，2-1、销轴组件，2-2、压块，2-3、弹簧下导柱，2-4、下限位块，2-5、挡柱，2-6、防护板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种液压挖掘机全自动快换装置，包括上耦合件1和下耦合件2两大部分，其中上耦合件1可与挖掘臂上的斗杆和连杆连接，下耦合件2可与作业机具（液压剪、破碎锤、抓斗、液压夯、松土铲等）相连接。
如图2所示，所述的上耦合件1包括上耦合件基体1.1和安装在上耦合件基体1.1上的快速母接头组件1.2、圆锥销锁紧组件1.3、前导套1-1、防护罩1-2、防护底板1-3、导套固定板1-4、伸缩油缸压板1-5、后导套1-6、伸缩油缸组件1-7、第二销轴1-8、第一销轴1-9。上耦合件1通过两个穿于上耦合件基体1.1上的第一销轴1-9与挖掘臂的斗杆和连杆相连接；快速母接头组件1.2通过螺钉安装到上耦合件基体1.1的前端，防护罩1-2通过螺栓安装到上耦合件基体1.1上并罩于快速母接头组件1.2外，防护整个快速母接头组件1.2，防护罩1-2上的方形开口便于快速母接头组件1.2上液压管路的安装和布置；前导套1-1和后导套1-6分别安装到上耦合件基体1.1上，其中前导套1-1为过盈连接方式，后导套1-6通过导套固定板1-4固定压紧，前导套1-1和后导套1-6组成前后支撑，用于支撑和导向圆锥销锁紧组件1.3的前后运动；伸缩油缸组件1-7通过螺栓安装到上耦合件基体1.1的后部，同时用伸缩油缸压板1-5压紧，圆锥销锁紧组件1.3与伸缩油缸组件1-7中的缸杆通过第二销轴1-8铰接，伸缩油缸组件1-7可带动圆锥销锁紧组件1.3在前导套1-1和后导套1-6中前后运动，伸缩油缸组件1-7配备液压锁，可实现运动到位后的位置不变；防护底板1-3最后通过螺栓安装到上耦合件基体1.1上，用于防护上耦合件基体1.1内部的所有零部件。
如图3和图4所示，所述的上耦合件基体1.1为焊接结构件。在两个支撑板1.1-1的中间焊接有第一连接板1.1-2和第二连接板1.1-3，支撑板1.1-1上设有钩型结构，可作为钩子用于起吊重物；所述的第一连接板1.1-2横向布置，上下面焊接有组件安装板1.1-4、后导套安装座1.1-6和油缸安装座1.1-7，第一连接板1.1-2上开有一个圆孔用于第二销轴1-8的安装，同时开有方形孔用于伸缩油缸组件1-7进出油路的安装布置，组件安装板1.1-4用于安装快速母接头组件1.2，后导套安装座1.1-6用于安装后导套1-6和导套固定板1-4，油缸安装座1.1-7用于安装伸缩油缸组件1-7；所述的第二连接板1.1-3纵向布置，与两个支撑板1.1-1和第一连接板1.1-2同时焊接，第二连接板1.1-3上对称的焊接有两个前导套安装座1.1-5，前导套安装座1.1-5用于安装前导套1-1；钩板1.1-8焊接到两个支撑板1.1-1的孔槽中，同时两边焊接有加强板1.1-9，上耦合件1与下耦合件2耦合时，首先通过钩板1.1-8与下耦合件2相连接；两个支撑板1.1-1的侧面对称的焊接有两个限位块1.1-11，用于限制上耦合件1与下耦合件2耦合时的位置，其中一个支撑板1.1-1的外侧面焊接有两个销轴固定套1.1-12，用于上耦合件1中两个第一销轴1-9的安装和固定，两个支撑板1.1-1的内侧面焊接有四个安装块1.1-10，防护底板1-3可通过螺栓安装到四个安装块1.1-10、第二连接板1.1-2和两个加强板1.1-9形成的安装平面上。
如图5所示，所述的快速母接头组件1.2主要包含快速母接头安装板1.2-1和五个快速母接头1.2-2。五个快速母接头1.2-2直接安装到快速母接头安装板1.2-1上，可提供五个油路，包括两组不同流量和压力的进出油路和一个泄油回路。
如图6所示，所述的圆锥销锁紧组件1.3为机械装配件。连接架1.3-2上对称的安装有两个圆锥销杆1.3-1，锁紧螺母1.3-3锁紧圆锥销杆1.3-1，圆锥销杆1.3-1后部安装隔垫1.3-4和防松弹簧1.3-5，所述的隔垫1.3-4主要提供防松弹簧1.3-5的安装平面，防松弹簧1.3-5与上耦合件基体1.1配合，用于防止圆锥销杆1.3-1的松脱。实际使用时，连接架1.3-2与伸缩油缸组件1-7中的缸杆铰接，圆锥销杆1.3-1的前部与下耦合件2中的零部件配合锁紧。
如图7所示，所述的下耦合件2包括下耦合件基体2.1和安装在下耦合件基体2.1上的快速公接头组件2.2、销轴组件2-1、压块2-2、弹簧下导柱2-3、下限位块2-4、挡柱2-5和防护板2-6。快速公接头组件2.2安装到下耦合件基体2.1的前端，底部通过下限位块2-4限制位置，顶部通过挡柱2-5限制位置，防护板2-6通过螺栓安装到下耦合件基体2.1上并罩于快速公接头组件2.2外部，用于防护快速公接头组件2.2，防护板2-6底部的槽口便于快速公接头组件2.2上液压管路的安装和布置；弹簧下导柱2-3通过螺栓安装到下耦合件基体2.1上，用于弹簧的运动导向；销轴组件2-1安装到下耦合件基体2.1的后端，通过压块2-2限制位置，实际使用时，上耦合件1中的钩板1.1-8首先钩住下销轴组件2-1中的销轴。
如图8所示，所述的下耦合件基体2.1为焊接结构件。下耦合件基体2.1的整体框架由两个第一侧板2.1-1、底板2.1-2、两个第二侧板2.1-3和立板2.1-4共同焊接组成，加强筋板2.1-7焊接到底板2.1-2和立板2.1-4上，加强弯板2.1-8与第一侧板2.1-1、底板2.1-2和第二侧板2.1-3焊接；所述的两个第一侧板2.1-1上开有安装孔，用于安装销轴组件2-1，其中一个第一侧板2.1-1上焊接有固定弯板2.1-9，用于安装下耦合件2中的压块2-2，实现销轴组件2-1的位置限制；所述的底板2.1-2在实际使用时通过螺栓连接或焊接的方式与作业机具连接固定；所述的第二侧板2.1-3侧面焊接两个弹簧安装座2.1-6，用于安装弹簧下导柱2-3和快速公接头组件2.2；所述的立板上2.1-4对称的焊接两个锥销配合套2.1-5，实际使用时与上耦合件1中的圆锥销杆1.3-1实现圆锥配合。
如图9所示，所述的快速公接头组件2.2由快速公接头安装板2.2-1、快速公接头2.2-2、导向柱2.2-3、调整弹簧2.2-4和弹簧上导柱2.2-5组成。快速公接头组件2.2与快速母接头组件1.2耦合实现全自动快换装置的液压油路连接，其中快速公接头2.2-2与快速母接头1.2-2对应连接，提供两组不同流量和压力的进出油路和一个泄油回路；导向柱2.2-3通过螺母固定到快速公接头安装板2.2-1上，用于与快速母接头安装板1.2-1上的孔实现导向和配合；弹簧上导柱2.2-5通过螺钉安装到快速公接头安装板1.2-1上，同时插入调整弹簧2.2-4中，四个调整弹簧2.2-4在实际使用时，用于实现整个快速公接头组件2.2的姿态调整。
如图10所示，全自动快换装置连接作业机具和挖掘臂，全自动快换装置具体的工作过程如下：首先控制上耦合件1中的伸缩油缸组件1-7，使其处于全缩状态，调整上耦合件1的姿态和位置，使上耦合件1中的钩板1.1-8钩住下耦合件2销轴组件2-1中的销轴；然后操纵上耦合件1使其绕着下耦合件2旋转，这个过程中，下耦合件2中的导向柱2.2-3与上耦合件1中快速母接头安装板1.2-1上的孔实现导向和配合，同时调整弹簧2.2-4调整快速公接头组件2.2的姿态，上耦合件1中的两个限位块1.1-11和下耦合件2中的两个下限位块2-4共同限位，直到上耦合件1相对下耦合件2运动到位，此时快速母接头组件1.2和快速公接头组件2.2完成耦合，实现液压连接；最后控制上耦合件1中的伸缩油缸组件1-7，使其推动圆锥销锁紧组件1.3，实现两个圆锥销杆1.3-1与两个锥销配合套2.1-5圆锥配合，完成全自动快换装置与作业机具的机械连接。
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 (10)
1.一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，包括上耦合件和下耦合件；
所述上耦合件包括快速母接头组件、可由伸缩油缸驱动运动的销杆；所述上耦合件一端具有钩形部，另一端设置快速母接头组件；快速母接头组件包括设置在快速母接头安装板上的多个快速母接头，快速母接头安装板上设置两个导向孔/导向柱；
所述下耦合件包括快速公接头组件、销轴组件、与销杆相配合的锥销配合套；所述下耦合件一端设置销轴组件，另一端设置快速公接头组件；快速公接头组件包括设置在快速公接头安装板上并可与快速母接头相对应连接的快速公接头，快速公接头安装板上设置有与对应的导向孔/导向柱相配合的导向柱/导向孔；
所述上耦合件可通过其一端的钩形部，钩于所述下耦合件一端的销轴组件上，并绕销轴组件中心轴旋转，使上耦合件另一端的快速母接头与下耦合件另一端的快速公接头对应地连通，并通过伸缩油缸驱动所述销杆伸入锥销配合套中实现上耦合件和下耦合件的机械锁定。
2.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，快速公接头组件通过调整弹簧设置在所述下耦合件的基体上。
3.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，所述上耦合件和/或下耦合件上设置限制上耦合件与下耦合件相对运动的极限耦合位置的限位块。
4.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，所述伸缩油缸固定在上耦合件的基体上，伸缩油缸的缸杆铰接在一连接架上；所述销杆安装在连接架上，并由上耦合件的基体上设置的导套对销杆的运动进行支撑和导向。
5.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，在朝向伸缩油缸的连接架一侧的所述销杆上套设有弹簧。
6.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，所述销杆朝向锥销配合套的前端部为圆锥状、圆台状或楔状。
7.根据权利要求6所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，所述锥销配合套与所述销杆相配合且至少可容纳所述销杆前端部。
8.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，所述伸缩油缸配备液压锁。
9.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，上耦合件通过上部设置的第一销轴与挖掘臂的斗杆和连杆连接。
10.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机全自动快换装置，其特征是，下耦合件的下部与作业机具连接。
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