一种液压回转式油路快换装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种液压回转式油路快换装置及其控制方法，属于挖机用转换对接装置技术领域。

背景技术

在工程中，挖掘机需要更换不同的附属装置(如破碎锤、梅花抓斗、液压剪等属具)，以满足不同工况需要。传统更换附属装置的方法是直接拆下挖掘机斗杆和摇杆上与属具相连的销轴，将属具更换后再重新将销轴装上。这种更换方式需要多名操作人员共同协作才能完成属具的换装，费时费力；并且工程现场常常环境恶劣，粉尘污染较为严重，传统的更换方式也容易使小颗粒进入属具与主机相铰接的位置，导致其润滑不良，最终影响机器寿命。为了解决上述问题，本领域的技术人员都在研究一种快换装置，也称转换平台，是在挖掘机斗杆和连杆之间增加的一种连接装置。挖掘机可以通过它快速装卸带有不同功能的属具，使挖掘机实现“一机多用，一机多能”。但现有的快换装置无旋转功能，需要不断调整挖机角度，才能与属具完成对接，操作不灵活，比较费时。

发明内容

本发明针对现有的快换装置实现属具与挖机连接过程不灵活的问题，提供一种液压回转式油路快换装置及其控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种液压回转式油路快换装置，包括用于与挖机属具连接的链接部分，其特殊之处在于，还包括用于与挖机小臂、连杆对接的回转部分，所述回转部分和链接部分之间设置一个主体部分，主体部分与回转部分固定连接，主体部分与链接部分采用拼装的方式可拆装的组合安装；所述回转部分包括转接座，转接座的转接座底板的板面上固定安装回转减速机；回转减速机的内圈和外圈通过液压回转马达实现相对转动；主体部分的顶部安装有分油器，主体部分的下部安装有液压集成切换器，分油器和液压集成切换器之间有油路链接；液压集成切换器上设置有快插母接头；链接部分上设置有快插公接头；快插母接头用于与快插公接头对接。其中，回转减速机的另一端采用螺栓固定安装于主体部分的主体连接板上。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述液压回转马达的油口处固定安装马达控制阀块。

进一步，所述转接座底板上设置一对平行的转接座立板，一对壳体固定销安装在转接座立板上。

进一步，在上述的任意一种方案中的液压回转式油路快换装置，所述主体部分包括主体，主体包括用于与回转减速机固定连接的主体连接板和用于安装液压集成切换器的一对切换器安装侧板，切换器安装侧板与主体连接板之间通过主体侧板连接，切换器安装侧板的前端设置有锁紧销安装板，锁紧销安装板上设置有锁紧销孔，锁紧销安装板垂直切换器安装侧板，切换器安装侧板的后端设置有连接卡口，切换器安装侧板的侧面设置有限位轴B；液压集成切换器安装在两个切换器安装侧板之间。

进一步，所述主体侧板上设置有开口，两块主体侧板的两端通过主体封板连接，两块主体侧板和两块主体封板围成一个四方的盒装结构。

进一步，所述液压集成切换器包括阀体A，阀体A是由两侧的缸筒和两个缸筒之间的组件安装板组成，组件安装板呈凸字形结构；缸筒的一端安装带有中孔的端盖，缸筒的另一端安装锁紧销轴，锁紧销轴带有与缸筒固定的连接盖，活塞杆安装在缸筒内，活塞杆穿过端盖伸出端的端部固定安装限位块，限位块通过限位销固定在活塞杆上；组件安装板的凸起部上安装有液控单向阀，组件安装板上安装快插母接头。

进一步，所述主体连接板设置有中孔，转接座底板也设置有中孔；分油器安装在主体连接板的中孔处，分油器贯穿回转减速机和转接座底板，并处于中心位置；分油器的分油器芯体的端部设置限位板，限位板与转接座底板固定连接。

进一步，所述转接座底板位于转接座立板外侧的延伸段上设置有销孔，主体连接板上设置有与转接座立板上的销孔对应的销孔，限位轴A插装在转接座底板和主体连接板上的销孔内；限位轴A的端部设置有D型锁销。

进一步，所述链接部分包括链接座，链接座是由链接座底板和链接座底板上的一对链接座立板组成，链接座底板上设置一个阀体B，快插公接头安装在阀体B上，链接座立板上设置有用于对接的链接座卡槽；两个链接座立板上设置一对焊接销轴，阀体B上还设置一个对接定位销。

一种液压回转式油路快换装置的控制方法，其特殊之处在于，使用上述任意一种液压回转式油路快换装置，当挖机与属具进行对接前，首先用壳体销轴将转接座与挖机小臂和连杆连接，链接座安装于属具上；工作时，主体靠近链接座，切换器安装侧板上的连接卡口先抓紧链接座的一焊接销轴，调整挖机小臂角度，使主体底部与链接座保持水平，液压油推动液压集成切换器活塞杆伸缩实现结构锁紧的同时实现油路接驳，具体工作状态如下：

1)对接过程：主泵供给的液压油经过液控单向阀进入液压集成切换器无杆腔，推动活塞杆由高压腔向低压腔运动，活塞杆伸出，液压集成切换器锁紧销轴和阀体B同时向前推进，锁紧销轴锁紧链接座上的焊接销轴，完成机械对接，阀体A向前运动与链接座阀体B对接，实现油路接驳，同时有杆腔的液压油返回油箱，完成机、液一体式切换；

2)脱离过程：主泵供给的液压油进入液压集成切换器有杆腔，同时液控单向阀反向油路接通，推动活塞杆由高压腔向低压腔运动，活塞杆回收，液压集成切换器的锁紧销轴及阀体A收回，锁紧销轴脱离焊接销轴，阀体A与链接座阀块B脱离，同时无杆腔的液压油经液控单向阀返回油箱，中断机、液对接；

3)正转过程：主泵供给的液压油经过马达控制阀块进入液压回转马达，同时开启先导，驱动液压回转马达旋转，液压回转马达内部低压油经过马达控制阀块返回油箱，完成正转动作；

4)反转过程：主泵供给的液压油经过马达控制阀块进入液压回转马达，同时开启先导，驱动液压回转马达旋转，液压回转马达内部低压油经过马达控制阀块返回油箱，完成反转动作。

本发明的优点在于：解决现存快换装置更换费时费力，作业效率低，故障率高及属具安装管路复杂等问题，旨在实现无需手动操作即可在2-4s内完成属具的快速更换和管路的对接。

附图说明

图1为本申请的液压回转式油路快换装置的立体结构示意图；

图2为回转部分的结构示意图；

图3为主体部分的立体结构示意图；

图4为主体的立体结构示意图；

图5为液压集成切换器的立体结构示意图；

图6为阀体A的立体结构示意图；

图7为链接部分的立体结构示意图；

图8为链接座的立体结构示意图；

图9为转接座的立体结构示意图；

图10为限位轴实现限位功能时的状态示意图；

图11为限位轴取消限位功能时的状态示意图；

图12为分油器安装结构示意图；

图13为油路快换对接过程示意图；

图14为液压原理图；

图15为对接过程原理示意图；

图16为脱离过程原理示意图；

图17为旋转过程原理示意图；

图18为旋转过程原理示意图。

附图标记记录如下：1-回转部分，2-主体部分，3-连接部分，4-转接座，4.1-转接座底板，4.2-转接座立板，5-壳体销轴，6-回转减速机，7-回转马达，8-马达控制阀块，9-限位轴A，10-D型锁销，11-分油器，12-限位板，13-主体，13.1-主体连接板，13.2-切换器安装板，13.3-主体侧板，13.4-主体封板，13.5-锁紧销安装板，13.6-连接卡口，14-开板销，15-液压集成切换器，15.1-阀体A，15.1.1-缸筒，15.1.2-组件安装板，15.2-锁紧销轴，15.2.1-连接盖，15.3-端盖，15.4-活塞杆，15.5-限位块，15.6-限位销，15.7-液控单向阀，15.8-快插母接头，16-防尘板，17-限位轴B，18-链接座，18.1-链接座底板，18.2-链接座立板，18.3-链接座卡槽，19-焊接销轴，20-阀体B，21-快插公接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种液压回转式油路快换装置，结合附图1至13，对该装置的结构做如下的说明：本申请的快换装置包括用于与挖机属具连接的链接部分3，用于与挖机小臂、连杆对接的回转部分1，所述回转部分1和链接部分3之间设置一个主体部分2，主体部分2与回转部分1固定连接，主体部分2与链接部分3采用拼装的方式可拆装的组合安装；所述回转部分1包括转接座4，转接座4的转接座底板4.1的板面上固定安装回转减速机6，所述转接座底板4.1上设置一对平行的转接座立板4.2，一对壳体固定销5安装在转接座立板4.2上，转接座立板4.2位于转接座底板的两侧，转接座底板4.1设置有中孔；回转减速机6的内圈和外圈通过液压回转马达7实现相对转动，液压回转马达7的油口处固定安装马达控制阀块8，回转减速机内圈6依靠螺栓固定于转接座4下端，该回转减速机采用单排四点接触球式结构，外齿式，结构紧凑、重量轻，可同时承受轴向力、径向力和倾翻力矩，液压回转马达7为低转速、大扭矩马达，运转平稳，采用花键联接方式与回转减速机6的齿圈配合使用可实现油路快换的360°无限制自由旋转，该连接方式接触面积大，可承受较大载荷，强度高，该马达依靠螺栓固定于回转减速机6壳体一侧；马达控制阀块8装有双平衡阀，该结构在油路中断时可实现马达的液压制动，安全平稳，避免属具惯性旋转造成人身伤害；主体部分2的顶部安装有分油器11，主体部分2的下部安装有液压集成切换器15，分油器11和液压集成切换器15之间有油路链接；液压集成切换器15上设置有快插母接头15.8；链接部分3上设置有快插公接头21；快插母接头15.8用于与快插公接头21对接；

在上述实施例的基础上，还作出如下的结构上的完善：

其中，主体部分2包括主体13，主体13包括用于与回转减速机6固定连接的主体连接板13.1和用于安装液压集成切换器15的一对切换器安装侧板13.2，主体连接板13.1设置有中孔，切换器安装侧板13.2与主体连接板13.1之间通过主体侧板13.3连接，切换器安装侧板13.2的前端设置有锁紧销安装板13.5，锁紧销安装板13.5上设置有锁紧销孔，锁紧销安装板13.5垂直切换器安装侧板13.2，切换器安装侧板13.2的后端设置有连接卡口13.6，切换器安装侧板13.2的侧面设置有限位轴B17；液压集成切换器15安装在两个切换器安装侧板13.2之间；为了提高整体结构的强度，两块主体侧板13.3的两端通过主体封板13.4连接，两块主体侧板13.3和两块主体封板13.4围成一个四方的盒装结构，同时，为了能够方便对分油器等部件的螺栓螺母的固定，主体侧板13.3和主体封板上都设置有开口；分油器11安装在主体连接板13.1的中孔处，分油器11贯穿回转减速机6和转接座底板4.1，并处于中心位置；分油器11的分油器芯体的端部设置限位板12，限位板12与转接座底板4.1固定连接；限位板12限制分油器芯体旋转，分油器主体下端依靠螺栓固定于主体部分2主体13上端，油路快换旋转时，分油器芯体固定不动，分油器主体连同主体部分及以下部分一起旋转，这种结构可以使管路在回转过程中保持原位，避免绕管现象发生，有利于油路的稳定；限位板12安装于转接座4底板上，并位于其内部；

所述液压集成切换器15包括阀体A15.1，阀体A15.1是由两侧的缸筒15.1.1和两个缸筒15.1.1之间的组件安装板15.1.2组成，组件安装板15.1.2呈凸字形结构；缸筒15.1.1的一端安装带有中孔的端盖15.3，缸筒15.1.1的另一端安装锁紧销轴15.2，锁紧销轴15.2带有与缸筒15.1.1固定的连接盖15.2.1，活塞杆15.4安装在缸筒15.1.1内，活塞杆15.4穿过端盖15.3伸出端的端部固定安装限位块15.5，限位块15.5通过限位销15.6固定在活塞杆15.4上；组件安装板15.1.2的凸起部上安装有液控单向阀15.7，组件安装板15.1.2上安装快插母接头15.8；阀体A15.1、锁紧销轴15.2、端盖15.3及活塞杆15.4之间依靠密封件保证密封，工作时通过控制液压集成切换器有杆腔和无杆腔的进出油实现油路的对接和机械锁紧；限位块15.5通过限位销15.6和卡簧安装于活塞杆15.4末端，并焊接于主体13内侧端面，其对液压集成切换器起到固定支承的作用；液控单向阀15.7安装于阀体A15.1上，当进入液压集成切换器无杆腔的高压油突然中断时，由于导压未开启，无杆腔液压油不能经过其返回油箱，锁紧销轴仍处于锁紧状态，油路仍保持接通状态，此可防止锁紧销轴回收及油路切断导致属具脱落，造成安全事故发生；快插母接头15.8固定于阀体A15.1相应的轴孔处，其与相应的公接头完成对接，实现油路和电路的切换；

进一步，所述转接座底板4.1位于转接座立板4.2外侧的延伸段上设置有销孔，主体连接板13.1上设置有与转接座立板4.2上的销孔对应的销孔，限位轴A 9插装在转接座底板4.1和主体连接板13.1上的销孔内；限位轴A9的端部设置有D型锁销10；限位轴A 9贯穿于转接座4底板轴孔和主体13连接板13.1轴孔，其上端嵌入转接座4的焊接套内，通过调整扁台的安装角度，可改变其嵌入焊接套的深度，当扁台嵌入焊接套深槽内时，限制轴A 9会穿过主体13连接板13.1轴孔，此时将D型锁销10插入限制轴A 9下方销孔并锁紧，即可实现限位，若将扁台旋转90°上提，扁台嵌入焊接套浅槽内，限制轴A 9不会穿过主体13连接板13.1轴孔，限位取消，此时将D型锁销10插入限制轴A 9上方销孔并锁紧，可防止作业或运输过程中限位轴窜出，这种结构既实现了限位，又便于限位轴的存放和取用；

进一步，所述链接部分3包括链接座18，链接座18是由链接座底板18.1和链接座底板18.1上的一对链接座立板18.2组成，链接座底板18.1上设置一个阀体B 20，快插公接头21安装在阀体B 20上，链接座立板18.2上设置有用于对接的链接座卡槽18.3；两个链接座立板18.2上设置一对焊接销轴19，阀体B 20上还设置一个对接定位销22；焊接销轴19焊于链接座18上，用于完成机械连接；阀体B 20通过螺栓固定于链接座18内部；对接定位销22冷装于阀体B 20上，其起定位导向的作用，在主体部分2阀体A15.1与阀体B 20对接过程中，其先与阀体A15.1上相应的销孔对接，保证位置的准确，然后再进行油路的对接；快插公接头21固定于阀体B 20上相应的轴孔处，其与相应的母接头完成对接，实现油路的切换。

针对上述实施例中的液压回转式油路快换装置，再结合附图14-18，本申请还提供相应的控制方法，当挖机与属具进行对接前，首先用壳体销轴5将转接座4与挖机小臂和连杆连接，链接座18安装于属具上；工作时，主体13靠近链接座18，切换器安装侧板13.2上的连接卡口13.6先抓紧链接座18的一焊接销轴19，调整挖机小臂角度，使主体13底部与链接座18保持水平，液压油推动液压集成切换器15活塞杆15.4伸缩实现结构锁紧的同时实现油路接驳，具体工作状态如下：

1)对接过程：主泵供给的液压油经过液控单向阀15.7进入液压集成切换器15.1无杆腔，推动活塞杆15.4由高压腔向低压腔运动，活塞杆15.4伸出，液压集成切换器锁紧销轴15.2和阀体B 20同时向前推进，锁紧销轴15.2锁紧链接座18上的焊接销轴19，完成机械对接，阀体A15.1向前运动与链接座18阀体B 20对接，实现油路接驳，同时有杆腔的液压油返回油箱，完成机、液一体式切换；与此同时，若液压油突然中断，因导压未被开启，无杆腔的液压油不能经过液控单向阀返回油箱，锁紧销轴仍保持锁紧状态，油路仍保持接驳状态，这为属具作业提供了安全保障；

2)脱离过程：主泵供给的液压油进入液压集成切换器15有杆腔，同时液控单向阀反向油路接通，推动活塞杆15.4由高压腔向低压腔运动，活塞杆15.4回收，液压集成切换器15的锁紧销轴15.2及阀体A15.1收回，锁紧销轴15.2脱离焊接销轴19，阀体A15.1与链接座阀块B 20脱离，同时无杆腔的液压油经液控单向阀15.7返回油箱，中断机、液对接；

3)正转过程：主泵供给的液压油经过马达控制阀块8进入液压回转马达7，同时开启先导，驱动液压回转马达7旋转，液压回转马达7内部低压油经过马达控制阀块8返回油箱，完成正转动作；此过程中，主泵供给的液压油突然中断，因导压未被开启，回路中断，马达实现液压制动，避免属具惯性旋转造成人身伤害；

4)反转过程：主泵供给的液压油经过马达控制阀块8进入液压回转马达7，同时开启先导，驱动液压回转马达7旋转，液压回转马达7内部低压油经过马达控制阀块8返回油箱，完成反转动作；若此过程中，主泵供给的高压油突然中断，因导压未被开启，回路中断，马达实现液压制动，避免属具惯性旋转造成人身伤害。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。