一种双锁快换连接器

技术领域

本发明涉及一种快换连接器，具体是一种适用于挖掘机的双锁快换连接器，属于挖掘机机具技术领域。

背景技术

随着挖掘机技术的日益发展，挖掘机已从传统的通过铲斗实现挖掘、破碎、回填功能拓展到通过安装不同作业机具实现土钻、振动夯实、鳄鱼钳破断、抓钩夹持、松土、滚压、掘进及开岩等10余种功能，大大提高了挖掘机的使用价值和使用范围。为适应作业需求，施工中需要频繁更换作业机具，挖掘机快换连接器(又称挖掘机快换接头)可使挖掘机快速换用各种作业机具，实现一机多用，减少吊装拆卸时间、提高工作效率、节约资源。

挖掘机快换连接器通常分为机械式快换连接器和液压式快换连接器两大类，液压式快换连接器又分为锁钩型和插销型两种结构型式，锁钩型液压快换连接器采用前后锁钩(通常包括前定锁钩和后动锁钩，或者包括前定锁钩和后动锁定楔)的形式实现与作业机具的联接，由锁紧液压缸直接推动后动锁钩或后动锁定楔使其向远离前定锁钩的方向移动以实现锁紧作业机具的前后两个连接销轴。这种传统结构的锁钩型液压快换连接器的锁紧力完全依赖于锁紧液压缸，一方面，作业机具在作业过程中的频繁变化载荷直接作用于锁紧液压缸，易造成锁紧液压缸使用寿命的降低；另一方面，针对重量较大的作业机具，往往需要配备缸径尺寸及伸缩行程均较大的锁紧液压缸以保证足够的锁紧力，而快换连接器内锁紧液压缸的安装空间有限，无形中会造成快换连接器体积、重量的增大，进而造成挖掘机功耗的增加。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种双锁快换连接器，能够在保证足够的锁紧力的前提下实现降低锁紧液压缸的承载载荷、减小锁紧液压缸的缸径尺寸及伸缩行程。

为了实现上述目的，本双锁快换连接器包括左右对称设置的侧板部分和设置在两件侧板部分之间的锁紧控制部分；

所述的侧板部分包括立板结构的安装座板和钩板；

用于连接挖掘机斗杆和翻斗液压缸的安装座板上固定设有沿前后方向间隔设置的耳板和轴套，耳板上设有与翻斗液压缸的安装销轴配合的翻斗液压缸安装通孔，轴套上设有与挖掘机斗杆的安装销轴配合的斗杆安装通孔；

钩板贴合固定设置在安装座板的内侧面上，钩板包括位于其前部的前锁钩结构和位于其后部的后锁钩结构；

前锁钩结构是开口面向正前方的U型槽结构Ⅰ，U型槽结构Ⅰ沿左右方向贯穿钩板设置、且U型槽结构Ⅰ的宽度尺寸与作业机具前安装销轴的外径尺寸间隙配合；

后锁钩结构是开口面向正下方的U型槽结构Ⅱ，U型槽结构Ⅱ沿左右方向贯穿钩板设置，U型槽结构Ⅱ的槽底是前高后低的楔形结构、且U型槽结构Ⅱ的宽度尺寸大于作业机具后安装销轴的外径尺寸；U型槽结构Ⅰ的槽底和U型槽结构Ⅱ的槽底之间的间距尺寸与作业机具前安装销和作业机具后安装销之间的间距尺寸配合；

所述的锁紧控制部分包括上封板、下封板、锁紧液压缸和机械锁紧机构；

平板结构的上封板固定连接在左右对称的两件钩板之间的上部空间，平板结构的下封板对应后锁钩结构的U型槽结构Ⅱ的位置固定连接在左右对称的两件钩板之间的下部空间、且下封板的后端面不超过U型槽结构Ⅱ的槽口；

沿前后方向伸缩设置的锁紧液压缸的缸体固定设置在上封板的底平面上；

机械锁紧机构包括滑动块、摆动杆Ⅰ、摆动杆Ⅱ和楔形锁紧板；滑动块通过沿前后方向设置的滑移导向结构滑移配合安装在上封板的底平面上、且滑动块定位安装在锁紧液压缸的伸缩端上；摆动杆Ⅰ和摆动杆Ⅱ的长度尺寸均大于上封板和下封板之间的间距尺寸，摆动杆Ⅰ的顶端与滑动块铰接安装，摆动杆Ⅱ的顶端定位铰接安装在钩板上、且位于滑动块的后方，摆动杆Ⅰ的杆体向后方倾斜设置，摆动杆Ⅱ的杆体向前方倾斜设置，且摆动杆Ⅰ和摆动杆Ⅱ的底端铰接连接，摆动杆Ⅰ的顶端铰接点、摆动杆Ⅰ的底端铰接点和摆动杆Ⅱ的顶端铰接点共同围成三角形结构；沿前后方向走向设置的楔形锁紧板上设有前厚后薄的楔形结构，楔形锁紧板的前端与摆动杆Ⅰ和摆动杆Ⅱ的底端同轴铰接连接，楔形锁紧板的后端向后伸出至下封板后端的外部。

作为本发明的进一步改进方案，摆动杆Ⅰ的顶端铰接点、摆动杆Ⅰ的底端铰接点和摆动杆Ⅱ的顶端铰接点共同围成的三角形结构是锐角三角形结构。

作为本发明的进一步改进方案，摆动杆Ⅰ的顶端铰接点、摆动杆Ⅰ的底端铰接点和摆动杆Ⅱ的顶端铰接点共同围成的三角形结构是前后对称的等腰三角形结构。

作为本发明的进一步改进方案，机械锁紧机构还包括导向限位挡块，导向限位挡块固定连接在左右对称的两件钩板之间、且导向限位挡块对应后锁钩结构的U型槽结构Ⅱ的槽底位于下封板的上方，楔形锁紧板间隙配合设置在导向限位挡块与下封板之间，导向限位挡块的前端面是圆弧导向面结构、后端面不超过U型槽结构Ⅱ的槽口。

作为本发明的进一步改进方案，安装座板的高度尺寸不大于钩板高度尺寸的1/2，钩板的上部贴合固定设置在安装座板下部的内侧面上。

作为本发明的进一步改进方案，侧板部分还包括夹板，钩板的上部通过与其固定连接的夹板贴合固定设置在安装座板下部的内侧面上。

作为本发明的一种实施方式，滑移导向结构是设置在滑动块顶部的燕尾凸起和配合设置在上封板底平面上的燕尾槽结构。

作为本发明的另一种实施方式，滑移导向结构是设置在滑动块顶部的导向轮和配合设置在上封板底平面上的导向轨结构。

与现有技术相比，本双锁快换连接器在进行作业机具的锁紧操作时，控制锁紧液压缸伸出，则滑动块后移过程中推动摆动杆Ⅰ，由摆动杆Ⅰ顶端铰接点、摆动杆Ⅰ底端铰接点和摆动杆Ⅱ顶端铰接点此三个铰接点形成的三角形结构发生高度变大的变形，从而实现摆动杆Ⅰ和摆动杆Ⅱ同时推动楔形锁紧板向后移动、使楔形锁紧板的后端自下封板后端的上方伸出，由于摆动杆Ⅰ和摆动杆Ⅱ的长度尺寸均大于上封板和下封板之间的间距尺寸，因此当摆动杆Ⅰ和摆动杆Ⅱ的底端顶靠在下封板的上平面上后，三个铰接点形成的三角形结构即成为稳定定位的三角形结构，而楔形锁紧板则呈贴靠在下封板上平面上的状态、且楔形锁紧板的楔形面楔紧在作业机具的后安装销轴上，即完成作业机具的锁紧。锁紧状态时，楔形锁紧板作用于作业机具后安装销轴上的锁紧楔紧力的反作用力使楔形锁紧板具有向下翻折的扭矩，该扭矩通过摆动杆Ⅰ倾斜作用于滑动块，而作用于锁紧液压缸上的反力只是盖扭矩沿前后方向上的分力，而非传统的锁紧反作用力全部直接作用于锁紧液压缸，通过合理设置上封板和下封板之间的间距尺寸以及摆动杆Ⅰ和摆动杆Ⅱ的长度尺寸，可以实现滑动块的自锁，因此可以实现在保证足够的锁紧力的前提下大大降低锁紧液压缸的承载载荷、大大减小锁紧液压缸的缸径尺寸、减小锁紧液压缸的伸缩行程。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明楔形锁紧板处于锁闭状态时的结构示意图；

图3是本发明楔形锁紧板处于打开状态时的结构示意图。

图中：1、安装座板，11、轴套Ⅰ，12、轴套Ⅱ，2、夹板，3、钩板，31、前锁钩结构，32、后锁钩结构，4、上封板，5、下封板，6、锁紧液压缸，7、机械锁紧机构，71、滑动块，72、摆动杆Ⅰ，73、摆动杆Ⅱ，74、楔形锁紧板，75、导向限位挡块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以图1的左侧方向为前方进行描述)。

如图1所示，本双锁快换连接器包括左右对称设置的侧板部分和设置在两件侧板部分之间的锁紧控制部分。

所述的侧板部分包括立板结构的安装座板1和钩板3；

用于连接挖掘机斗杆和翻斗液压缸的安装座板1上固定设有沿前后方向间隔设置的轴套Ⅰ11和轴套Ⅱ12，轴套Ⅰ11上设有与翻斗液压缸的安装销轴配合的翻斗液压缸安装通孔，轴套Ⅱ12上设有与挖掘机斗杆的安装销轴配合的斗杆安装通孔；

钩板3贴合固定设置在安装座板1的内侧面上，钩板3包括位于其前部的前锁钩结构31和位于其后部的后锁钩结构32；前锁钩结构31是开口面向正前方的U型槽结构Ⅰ，U型槽结构Ⅰ沿左右方向贯穿钩板3设置、且U型槽结构Ⅰ的宽度尺寸与作业机具前安装销轴的外径尺寸间隙配合；后锁钩结构32是开口面向正下方的U型槽结构Ⅱ，U型槽结构Ⅱ沿左右方向贯穿钩板3设置，U型槽结构Ⅱ的槽底是前高后低的楔形结构、且U型槽结构Ⅱ的宽度尺寸大于作业机具后安装销轴的外径尺寸；U型槽结构Ⅰ的槽底和U型槽结构Ⅱ的槽底之间的间距尺寸与作业机具前安装销和作业机具后安装销之间的间距尺寸配合，左右对称的侧板部分的安装座板1之间的档距尺寸与挖掘机斗杆的宽度尺寸配合。

如图2所示，所述的锁紧控制部分包括上封板4、下封板5、锁紧液压缸6和机械锁紧机构7；

平板结构的上封板4固定连接在左右对称的两件钩板3之间的上部空间，平板结构的下封板5对应后锁钩结构32的U型槽结构Ⅱ的位置固定连接在左右对称的两件钩板3之间的下部空间、且下封板5的后端面不超过U型槽结构Ⅱ的槽口；

向后方伸出设置的锁紧液压缸6的缸体固定设置在上封板4的底平面上；

机械锁紧机构7包括滑动块71、摆动杆Ⅰ72、摆动杆Ⅱ73和楔形锁紧板74；滑动块71通过沿前后方向设置的滑移导向结构滑移配合安装在上封板4的底平面上、且滑动块71定位安装在锁紧液压缸6的伸缩端上，滑移导向结构可以是配合的燕尾导向凸起和燕尾导向槽结构、也可以是配合的导向轮和导向结构等其他直线滑移导向结构，通过控制锁紧液压缸6的伸缩可以实现滑动块71沿滑移导向结构在上封板4的底平面上前后滑移移动；摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的长度尺寸均大于上封板4和下封板5之间的间距尺寸，摆动杆Ⅰ72的顶端与滑动块71铰接安装，摆动杆Ⅱ73的顶端定位铰接安装在钩板3上、且位于滑动块71的后方，摆动杆Ⅰ72的杆体向后方倾斜设置，摆动杆Ⅱ73的杆体向前方倾斜设置，且摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的底端铰接连接，摆动杆Ⅰ72的顶端铰接点、摆动杆Ⅰ72的底端铰接点和摆动杆Ⅱ73的顶端铰接点共同围成三角形结构；沿前后方向走向设置的楔形锁紧板74上设有前厚后薄的楔形结构，楔形锁紧板74的前端与摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的底端同轴铰接连接，楔形锁紧板74的后端向后伸出至下封板5后端的外部。

将本双锁快换连接器的顶端通过翻斗液压缸安装通孔和斗杆安装通孔安装在挖掘机的翻斗液压缸和斗杆上即可使用，如图3所示，安装作业机具时，先控制锁紧液压缸6缩入，则滑动块71沿滑移导向结构在上封板4的底平面上向前滑移移动，滑动块71前移过程中牵拉摆动杆Ⅰ72，由于摆动杆Ⅱ73的顶端定位铰接安装在钩板3上、且位于滑动块71的后方，因此由摆动杆Ⅰ72顶端铰接点、摆动杆Ⅰ72底端铰接点和摆动杆Ⅱ73顶端铰接点此三个铰接点形成的三角形结构发生高度变小的扁平化变形，从而实现摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73同时牵拉楔形锁紧板74前移，楔形锁紧板74的后端在自身重力作用下搭接在下封板5的后端自然下垂，待锁紧液压缸6完全缩入时，楔形锁紧板74呈倾斜状态搭接在下封板5后端上、使后锁钩结构32的U型槽结构Ⅱ处于打开的状态，此时控制挖掘机的翻斗液压缸及斗杆动作，先控制本双锁快换连接器向前平移使前锁钩结构31的U型槽结构Ⅰ卡入作业机具的前安装销轴、再控制本双锁快换连接器沿作业机具前安装销轴的轴心向后翻转使后锁钩结构32的U型槽结构Ⅱ卡入作业机具的后安装销轴，即完成作业机具的对接；然后控制锁紧液压缸6伸出，则滑动块71沿滑移导向结构在上封板4的底平面上向后滑移移动，滑动块71后移过程中推动摆动杆Ⅰ72，由摆动杆Ⅰ72顶端铰接点、摆动杆Ⅰ72底端铰接点和摆动杆Ⅱ73顶端铰接点此三个铰接点形成的三角形结构发生高度变大的变形，从而实现摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73同时推动楔形锁紧板74向后移动、使楔形锁紧板74的后端自下封板5后端的上方伸出，由于摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的长度尺寸均大于上封板4和下封板5之间的间距尺寸，因此如图2所示，当摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的底端顶靠在下封板5的上平面上后，三个铰接点形成的三角形结构即成为稳定定位的三角形结构，而楔形锁紧板74则呈贴靠在下封板5上平面上的状态、且楔形锁紧板74的楔形面楔紧在作业机具的后安装销轴上，即完成作业机具的锁紧。锁紧状态时，楔形锁紧板74作用于作业机具后安装销轴上的锁紧楔紧力的反作用力使楔形锁紧板74具有向下翻折的扭矩，该扭矩通过摆动杆Ⅰ72倾斜作用于滑动块71，而作用于锁紧液压缸6上的反力只是盖扭矩沿前后方向上的分力，而非传统的锁紧反作用力全部直接作用于锁紧液压缸6，另外，通过合理设置上封板4和下封板5之间的间距尺寸以及摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的长度尺寸，可以实现通过摆动杆Ⅰ72倾斜作用于滑动块71上的力位于滑动块71的摩擦角的范围内，进而可以实现滑动块71的自锁，而在滑动块71自锁状态下锁紧液压缸6并不受力，即，摆动杆Ⅰ72的倾斜角度在满足位于滑动块71摩擦角范围内的自锁条件下，锁紧液压缸6可以只起到通过摆动杆Ⅰ72带动楔形锁紧板74打开的作用、而并不起到承载锁紧力的作用，因此可以实现在保证足够的锁紧力的前提下大大降低锁紧液压缸6的承载载荷、大大减小锁紧液压缸6的缸径尺寸；由于通过三个铰接点形成的三角形结构进行辅助支撑，因此通过合理设置上封板4和下封板5之间的间距尺寸以及摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的长度尺寸，还可以实现减小锁紧液压缸6的伸缩行程。

为了进一步减小作用于锁紧液压缸6上的锁紧反作用力，作为本发明的进一步改进方案，摆动杆Ⅰ72的顶端铰接点、摆动杆Ⅰ72的底端铰接点和摆动杆Ⅱ73的顶端铰接点共同围成的三角形结构是锐角三角形结构。如此设置可以使锁紧反作用力沿前后方向的分力小于沿竖直方向的分力，即大部分分力作用于上封板4、小部分分力作用于锁紧液压缸6。

为了实现更稳固的辅助支撑效果，作为本发明的进一步改进方案，摆动杆Ⅰ72的顶端铰接点、摆动杆Ⅰ72的底端铰接点和摆动杆Ⅱ73的顶端铰接点共同围成的三角形结构是前后对称的等腰三角形结构，即摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的长度相同设置。

为了实现对楔形锁紧板74的摆动导向，作为本发明的进一步改进方案，机械锁紧机构7还包括导向限位挡块75，导向限位挡块75固定连接在左右对称的两件钩板3之间、且导向限位挡块75对应后锁钩结构32的U型槽结构Ⅱ的槽底位于下封板5的上方，楔形锁紧板74间隙配合设置在导向限位挡块75与下封板5之间，导向限位挡块75的前端面是圆弧导向面结构、后端面不超过U型槽结构Ⅱ的槽口。通过合理设置导向限位挡块75的位置和外形尺寸，一方面可以实现对楔形锁紧板74的摆动导向，另一方面，当摆动杆Ⅰ72和摆动杆Ⅱ73的底端顶靠在下封板5的上平面上后可以实现摆动杆Ⅱ73顶靠在导向限位挡块75上，进而实现进一步增加三个铰接点形成的三角形结构的稳定性。

为了在保证强度的前提下进一步减少整体重量，作为本发明的进一步改进方案，安装座板1的高度尺寸不大于钩板3高度尺寸的1/2，钩板3的上部贴合固定设置在安装座板1下部的内侧面上。

为了进一步降低左右对称的两件钩板3之间的间距尺寸，以便于实现针对具有较短连接销轴的作业机具的通用性，作为本发明的进一步改进方案，侧板部分还包括夹板2，钩板3的上部通过与其固定连接的夹板2贴合固定设置在安装座板1下部的内侧面上。