[实用新型]一种液压挖掘机回转力矩限制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及挖掘机械领域，具体是一种液压挖掘机回转力矩限制装置。

背景技术

如图1所示，液压挖掘机主要由下车部分1、回转装置2、上部转台3及工作装置组成。工作装置主要包括动臂油缸4、动臂5、斗杆油缸6、斗杆7、铲斗油缸8、铲斗9及摇臂连杆机构。液压挖掘机回转装置采用液压驱动技术，由发动机带动液压泵提供液压动力，驱动液压马达通过减速机构驱动挖掘机上部转台3旋转。上部转台3与工作装置联接，带动工作装置旋转。挖掘时，斗杆油缸6和铲斗油缸7驱动斗杆7和铲斗8运动进行挖掘，动臂油缸4驱动动臂5进行辅助挖掘，回转装置处于液压制动状态，保证工作装置在确定的位置进行有效的挖掘作业。

如图2所示，液压挖掘机的回转液压系统，主要包括液压马达1、主控换向阀5、先导操纵阀6、过载补油阀组，其中过载补油阀组由单向阀2和过载阀3组成，先导操纵阀6由2个先导阀和操纵手柄构成。工作时，搬动先导阀的操纵手柄打开先导阀，驱动主控换向阀5移位到左位或右位使液压油进入并驱动液压马达1旋转，通过减速机构7，驱动上部转台绕回转齿圈8左转或右转。例如主控换向阀5移位至左位时，由液压泵(图中未标示)来的油通过管路P经主控换向阀5进入右侧的油路，驱动马达1旋转，排出的油经左侧油路经主控换向阀5回到油箱。油的工作压力为液压系统安全阀设定压力和回转系统过载阀3调定压力两者中的较小值，驱动力矩为Mq＝M·(η1·η2·η3)，式中：M为理论回转驱动力矩，η1为液压马达的效率，η2为液压系统效率，η3为减速机构的效率。制动时，先导阀手柄回到中位，主控换向阀5回到中位，液压马达1在惯性力驱动下变成泵，泵出的油打开左侧过载阀3回油到油箱4，右侧单向阀2打开补油进入马达1，此时的压力为过载阀3的调定压力，由于效率值的作用，制动力矩远大于启动力矩，液压制动力矩为：Mz＝M/(η1·η2·η3)；启动力矩与制动力矩的比值C＝Mq/Mz＝(η1·η2·η3)2。一般轴向柱塞马达的总效率η1＝0.8～0.9，假定取η1＝0.9；η2＝0.95；η3＝0.95；则C＝0.63。一般制动力矩Mz比启动力矩Mq大60％左右。图2所示回转液压系统中的Mz是由Mq决定的，两者成一定比例关系。Mq是根据回转性能要求设计的，按照保证足够的回转速度、加速度和最小的回转时间来设计Mq，而Mz虽然也影响回转时间，但实际上为了防止制动时较大制动力会引起震动，常采用节流缓冲的方法干预制动加速度来减缓冲击，因此Mz主要是一个被确定量，不是人为追求的理想值。

如图3所示，为挖掘作业时铲斗的载荷状况。当斗杆或铲斗挖掘作业时，主控换向阀5在中位封住油路，马达1被液压制动，此时上部转台处于静态制动状态，最大的静态制动力矩为Mz。挖掘时，铲斗常会出现偏载的情况，若铲斗一侧的斗刃碰到障碍物时，铲斗会同时受到切向阻力W和横向阻力WK。WK受过载阀3的限制，如果挖掘时产生的横向力WK过大，过载阀3会被迫打开溢流起到保护作用。横向力的最大值WK＝Mz/R，式中：R为铲斗斗齿到回转中心的距离(参见图1)。

挖掘机的工作装置，主要是动臂和斗杆，常常因WK值太大而导致结构损坏，很多挖掘机结构破坏的案例分析表明，动臂或斗杆因为扭矩太大而导致强度不足，而结构件的扭矩负荷主要是由于WK引起的。挖掘机工作装置的设计要求重量轻，运动敏捷，有利于生产效率提高。而过大的WK必然导致结构设计上加大加厚，使结构笨重。WK与Mz大小有关，因此过大的Mz对结构强度会产生极为不利的影响。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本实用新型提供一种液压挖掘机回转力矩限制装置，附加安装在现有的回转液压系统上，在保持原有的回转启动性能不变的同时，使回转制动力矩Mz降至合理水平，当挖掘作业时，有效降低作业时的横向载荷WK，保护工作装置结构免遭破坏。

本实用新型技术方案如下：

一种液压挖掘机回转力矩限制装置，包括挖掘机回转液压系统，该回转液压系统包括主控换向阀、过载补油阀组、液压马达、先导操纵阀，所述过载补油阀组由2个单向阀和2个过载阀构成，所述先导操纵阀包括了2个先导阀；该2个单向阀的进口与2个过载阀的出口共同连接在一起，并再与油箱连接，该2个单向阀的出油口分别连接液压马达的进出主油路；2个过载阀的进油口分别与液压马达的进出主油路连接，所述主控换向阀的P油口接油泵、O油口接油箱、A油口和B油口分别连接液压马达的进出主油路，所述主控换向阀的两侧液控口分别连接2个先导阀的供油口；

回转力矩限制装置还包括第二单向阀组、1个二位四通液控换向阀、1个过载溢流阀、1个梭阀；