一种全液压驱动旋转、水平调姿快换联结器

技术领域

本发明属于挖掘机及其工程机械领域，具体说是一种多功能挖掘机快换零件。

背景技术

挖掘机是工程机械应用最广泛的一种机械，随着工程机械应用领域的不断拓宽和机器换人需求日益深入，利用挖掘机开展各类挖掘、破碎、剪切、起吊、抓取等作业，需要研究和制造各类快换装置，以连接挖掘机和各类工作机具，从而实现各类作业需求。

实现挖掘机一机多功能的核心问题是，制造合适的快换联接器。最先发明和制造的螺杆式、插拔式等人工装拆的快换联接器。CN102418357A《一种液压挖掘机工作装置的简易快换装置》发明固定一体式快换，与机具连接部位特征为插入式销轴连接。

发展液压式快换联接器，通过油缸伸缩实现与工作机具的更换和锁紧，逐渐发明一体式液压快换和偏转式快换联结器。CN110241875A《一种挖掘机液压快换装置》发明双头伸缩的液压油缸。实现快速插入式连接，CN102926420A《一种液压挖掘机工作装置附件的快换装置》发明固定一体式快换，采用双开口与机具连接，倾斜式液压油缸驱动滑块锁紧。

万向快换联结器进一步实现主机和机具不动，快换自行调整机位，实现快速自动所接和解锁成为发展新方向。CN101550706A《挖掘机挖斗液压旋转快换联结器》发明了蜗杆蜗轮驱动回转体实现快换360度旋转，液压油缸驱动滑块锁紧和解锁；CN106049592A《一种液压挖掘机机具偏转快换装置及液压挖掘机》发明摆动液压油缸和偏转轴机构，实现快换偏转；CN103276758A《一种液压挖掘机可偏转快换装置》发明通过铰接连接快换上下两部分，单侧摆动油缸与快换上下连接体连接，驱动快换一侧偏转倾斜，实现快换联结器姿态调整。

但是，一体式或分体式快换联结器、液压锁紧和偏转功能联结器仍有一定的局限性，仍然不能满足主机和机具不动，快换自行调整姿态，快速对接不同摆放姿势工作机具。本发明全液压驱动原理，回转支承360度旋转、双摆动油缸水平调姿、双开口机具对接接口、双液压和弹簧驱动锁接等方法，在挖掘机动臂和斗杆配合下，同时或单独实现旋转、水平调姿、高度调姿的与机具快速对接，具有操作轻便、对接快速、安全。

发明内容

鉴于一体式快换联结器简单、分体式快换联结器的偏转功能不足，实际操作安装耗时较长、经常需要人力配合的现状。本发明的目的提供一种全液压驱动旋转、水平调姿快换联结器，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全液压驱动旋转、水平调姿快换联结器，包括自上而下依次相连的连接耳板、360度旋转机构、水平调资摆动机构和机具连接和锁结机构，其中：

所述连接耳板用于通过连接杆与挖掘机动臂连接；

所述360度旋转机构包括外部结构体，外部结构体上安装有液压马达、主动齿轮和回转支承，回转支承由回转支承转动圈和回转支承固定圈组成，回转支承转动圈与水平调资摆动机构固定连接，回转支承固定圈与外部结构体固定连接；所述液压马达驱动主动齿轮转动，主动齿轮带动回转支承转动体转动，回转支承转动体带动其下层的水平调资摆动机构、机具连接和锁结机构一起转动；

所述水平调资摆动机构包括由旋转轴连接的上部平衡板和下部平衡板，旋转轴两边设置有液压油缸，上部平衡板与回转支承转动圈相连，下部平衡板与机具连接和锁结机构相连；通过液压驱动液压油缸的伸缩，使下部平衡板围绕连接轴转动；

所述机具连接和锁结机构包括机具连接体、前锁具、后锁具，机具连接体与水平调姿机构的下部平衡板固定连接，前锁具和后锁具一前一后设置于机具连接体下端，后锁具包括双液压同步油缸、活动制动卡环、锁紧弹簧，双液压同步油缸的一端与机具连接体铰接，另一端与活动制动卡环铰接，锁紧弹簧的一端与机具连接体固定，另一端与活动制动卡环铰接；所述前锁具和后锁具用于锁紧机具的连接轴。

进一步的，所述连接耳板与360度旋转机构的外部结构体通过焊接方式固定连接。

进一步的，所述主动齿轮、回转支承固定圈与外部结构体通过螺栓固定连接；所述回转支承转动圈与水平调资摆动机构通过螺栓固定连接。

进一步的，所述360度旋转机构包括分流器，分流器与液压管路相连通。

进一步的，所述液压油缸为双金属结构，其内壁材料为原位生长硼化物金属陶瓷材料，按照质量百分比，所述原位生长硼化物金属陶瓷材料的组成为：45.0～52.0％的Mo、4.3～6.1％的B、6.0～9.0％的Cr、2.5～3.0％的Ni、1.0～2.0％VC(碳化钒)，余量为Fe。

进一步的，所述前锁具和后锁具的活动制动卡环表面通过等离子熔覆有耐磨合金层，按照质量百分比，所述耐磨合金由以下元素组成：12.0～15.0％的Cr、9.0～12.0％的Fe、3.5～4.0％的Si、0.45～0.55％的C、2.0～3.0％的B，余量为Ni。

进一步的，所述主动齿轮和回转支承的材质为中碳合金钢，所述中碳合金钢经热处理强化工艺处理，热处理强化工艺依次包括淬火、高温回火、感应淬火、低温回火。

进一步的，所述机具连接体与下部平衡板焊接连接。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种全液压驱动旋转、水平调姿快换联结器，是发展一台主机+多台工作机具的多功能工程机械的核心零部件，通过本发明的快换联结器，非常方便地将挖斗、铲斗、破碎机具、抓具等机具与挖掘机主机相连接，实现开展相应功能的机械设备。

本发明具有距离远近移动、360度全方位旋转、水平摆动调姿、灵活锁结合解锁特点，全液压动力驱动，既能独立动作也能同时动作，大大提高工作机具的更换效率和安全性能，实现工作机具不同存放位置和姿态的快速更换，实现挖掘机向多功能化作业机械的转换。

附图说明

图1为本发明一种全液压驱动旋转、水平调姿快换联结器的结构图；

图2为360度旋转机构的结构图；

图3为水平调资摆动机构的结构图；

图4为机具连接和锁结机构的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种全液压驱动旋转、水平调姿快换联结器，包括自上而下依次相连的连接耳板1、360度旋转机构2、水平调资摆动机构3和机具连接和锁结机构4。

连接耳板1用于通过连接杆与挖掘机动臂连接，其与360度旋转机构2的外部结构体25通过焊接方式固定连接。

如图2，360度旋转机构2包括外部结构体25，外部结构体25上安装有液压马达21、分流器24、主动齿轮22和回转支承23，分流器24与液压管路相连通，回转支承23由回转支承转动圈231和回转支承固定圈232组成，回转支承转动圈231与水平调资摆动机构3固定连接，回转支承固定圈232与外部结构体25固定连接；液压马达21驱动主动齿轮22转动，主动齿轮22带动回转支承转动体231转动，回转支承转动体231带动其下层的水平调资摆动机构3、机具连接和锁结机构4一起转动。其中，主动齿轮22、回转支承固定圈232与外部结构体25通过螺栓固定连接；回转支承转动圈231与水平调资摆动机构3通过螺栓固定连接。分流器24与液压管路相连通。

如图3，水平调资摆动机构3包括由旋转轴33连接的上部平衡板31和下部平衡板32，旋转轴33两边设置有液压油缸34，上部平衡板31与回转支承转动圈231相连，下部平衡板32与机具连接和锁结机构4相连；通过液压驱动液压油缸34的伸缩，使下部平衡板32围绕连接轴33转动，下部平衡板32及与其相连接的机具连接和锁结机构4获得一定倾斜角度，方便与机具对接。

机具连接和锁结机构4包括机具连接体42、前锁具41、后锁具，机具连接体42与水平调姿机构3的下部平衡板32焊接连接，前锁具41和后锁具一前一后设置于机具连接体42下端，后锁具包括双液压同步油缸43、活动制动卡环45、锁紧弹簧44，双液压同步油缸43的一端与机具连接体42铰接，另一端与活动制动卡环45铰接，锁紧弹簧44的一端与机具连接体42固定，另一端与活动制动卡环45铰接；前锁具41和后锁具用于锁紧机具的连接轴5。前锁具41与机具一端的连接轴5卡接到位，通过液压驱动双液压同步油缸43伸缩，驱动后锁具的活动制动卡环45锁紧机具另一端的连接轴5，锁紧弹簧44同时锁紧。

液压油缸34为双金属结构，其内壁材料为原位生长硼化物金属陶瓷材料，按照质量百分比，原位生长硼化物金属陶瓷材料的组成为：45.0～52.0％的Mo、4.3～6.1％的B、6.0～9.0％的Cr、2.5～3.0％的Ni、1.0～2.0％VC(碳化钒)，余量为Fe。

前锁具41和后锁具的活动制动卡环45表面通过等离子熔覆有耐磨合金层，按照质量百分比，耐磨合金由以下元素组成：12.0～15.0％的Cr、9.0～12.0％的Fe、3.5～4.0％的Si、0.45～0.55％的C、2.0～3.0％的B，余量为Ni。

主动齿轮和回转支承的材质为中碳合金钢，中碳合金钢经热处理强化工艺处理，热处理强化工艺依次包括淬火、高温回火、感应淬火、低温回火。

本发明的一种全液压驱动旋转、水平调姿快换联结器，能够单独或同时驱动完成本发明快换联结器距离远近调整、360度自由回转、水平方向姿态自由摆动调整、与工作机具自由对接、灵活锁结和解锁等功能。每一上层机构动作可以驱动其下层全部机构一起动作，挖掘机动臂和连接杆驱动连接耳板，带动连接耳板下层360度旋转机构、水平调资摆动机构、机具连接和所结机构同步进行距离远近移动。液压马达21驱动主动齿轮22转动，带动回转支承23转动，驱动360度旋转机构2沿轴向旋转，带动其下层水平调资摆动机构3、机具连接和所结机构4同步进行360度的旋转。液压油缸伸缩驱动水平调资摆动机构3的上部平衡板31和下部平衡板32围绕旋转轴33水平摆动，带动其下层的机具连接和所结机构4同步进行水平摆动。

本发明的工作原理为：开动液压马达驱动主动齿轮转动，带动回转支承动圈转动，使快换转动体以下部分可以进行360度转动。开启液压油缸驱动水平调资摆动机构下部平衡板摆动，带动机具连接和所结机构进行水平位置和姿态的调整。开启液压油缸驱动锁具的活动制动卡环转动，实现对机具的锁紧。