CN110468894B - 变频振动铲斗和操控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种变频振动铲斗和操控系统。变频振动铲斗包括多个铲齿、斗体、凸轮轴、弹性件、回转驱动装置；多个铲齿均可活动地设置在斗体的端部，且铲齿的一端延伸至斗体外，另一端抵持在凸轮轴的凸轮表面；弹性件设置在斗体上，且弹性件与铲齿连接，弹性件提供以使铲齿始终抵持在凸轮表面的弹性力；回转驱动装置与凸轮轴传动连接。

Description

变频振动铲斗和操控系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种变频振动铲斗和操控系统。

背景技术

目前的挖掘机使用的铲斗的斗齿都是与铲斗连接为一体的，对于挖掘一般土质时具有高效快速的优点被广泛应用于土木工程中。

但是当挖掘块状物体或冻土时，由于这些物体具有坚固无规则性及不宜粉碎的特征，往往会使物料压实而阻力大幅增加，且有的需要破碎后再挖掘，过程繁琐，从而使挖掘效率大幅降低，增加了挖掘成本。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种变频振动铲斗和操控系统，其能够在挖掘机作业时能快速的震碎泥土。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种变频振动铲斗，包括：

多个铲齿、斗体、凸轮轴、弹性件、回转驱动装置；

多个铲齿均可活动地设置在斗体的端部，且铲齿的一端延伸至斗体外，另一端抵持在凸轮轴的凸轮表面；

弹性件设置在斗体上，且弹性件与铲齿连接，弹性件提供以使铲齿始终抵持在凸轮表面的弹性力；

回转驱动装置与凸轮轴传动连接。

在可选的实施方式中，斗体包括多个连接通道；连接通道与铲齿的数量相同且一一对应；

铲齿均可活动地设置在连接通道中，弹性件的一端设置在连接通道的内壁，弹性件的另一端与铲齿连接。

在可选的实施方式中，凸轮轴包括转轴和多个凸轮组；

沿转轴的轴线方向，凸轮组相邻预设距离依次设置；

每个凸轮组包括多个轴向布置的凸轮段，每个凸轮段包括周向均布设置的多个凸起；

在同一凸轮组中，相邻的凸轮段的凸起个数各不相同。

在可选的实施方式中，每个凸轮组的凸轮段均相同。

在可选的实施方式中，还包括第一联轴器；

凸轮轴通过第一联轴器与回转驱动装置连接。

在可选的实施方式中，还包括伸缩装置；

伸缩装置的伸缩部与凸轮轴远离回转驱动装置的端部连接，以驱动凸轮轴沿其轴线方向移动。

在可选的实施方式中，伸缩装置为液压缸，液压缸的活塞杆与凸轮轴连接。

在可选的实施方式中，活塞杆通过第二联轴器与凸轮轴连接。

在可选的实施方式中，斗体包括工作通道；凸轮轴和回转驱动装置设置在工作通道中；

回转驱动装置可滑动地设置在工作通道的内壁上。

第二方面，本发明实施例提供一种操控系统，操控系统包括前述实施方式中任一项的变频振动铲斗；

调节回转驱动装置的转速，从而改变凸轮轴的旋转速度，进而调节铲齿的振动频率。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

变频振动铲斗的凸轮轴带动铲齿相对斗体往复运动，从而使得铲斗具有振动的功能；通过调整与凸轮轴传动连接的回转驱动装置的转速，从而调节铲齿的振动频率。如此使得挖掘机在作业时能快速的震碎泥土，从而实现智能挖掘。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的变频振动铲斗的结构示意图；

图2为本发明的变频振动铲斗的另一结构示意图；

图3为本发明的变频振动铲斗的凸轮轴的结构示意图；

图4为本发明的操作示意图。

图标：1-铲齿；2-位移传感器；3-发动机；4-主泵；5-第一电磁开关阀；6-第一手柄开关；7-电磁换向阀；8-伸缩装置；9-凸轮轴；91-转轴；92-凸轮组；921-凸轮段；923-凸起；10-第二手柄开关；11-第二电磁开关阀；12-回转驱动装置；13-角度传感器；14-第三手柄开关；15-第一信号处理器；16-第二信号处理器；17-斗体；18-弹性件；19-盖板；20-软管；21-第一联轴器；22-第二联轴器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种变频振动铲斗，其包括多个铲齿1、斗体17、凸轮轴9、弹性件18、回转驱动装置12。

多个铲齿1均可活动地设置在斗体17的端部，且铲齿1的一端延伸至斗体17外，另一端抵持在凸轮轴9的凸轮表面；

弹性件18设置在斗体17上，且弹性件18与铲齿1连接，弹性件18提供以使铲齿1始终抵持在凸轮表面的弹性力；

回转驱动装置12与凸轮轴9传动连接。

目前的挖掘机使用的铲斗的斗齿都是与铲斗连接为一体的，对于挖掘一般土质时具有高效快速的优点被广泛应用于土木工程中，但是当挖掘块状物体或冻土时，由于这些物体具有坚固无规则性及不宜粉碎的特征，往往会使物料压实而阻力大幅增加，且有的需要破碎后再挖掘，过程繁琐，从而使挖掘效率大幅降低，增加了挖掘成本。

现有技术在工作时，面对挖掘时遇到特殊工况的挖掘，往往都是采用先犁钩后挖掘，或者直接爆破再挖掘，这两者都会使得挖掘成本高、难于挖掘且存在安全隐患；特殊的在我国东北地区，冻土挖掘十分困难，传统的挖掘方式即费力又不安全，且会暴露我国重要基地和重大资源信息，因此急需要一个安全可靠、方便省力的新型挖掘装置，尤其是挖掘铲斗。

本方案变频振动铲斗的凸轮轴9带动铲齿1相对斗体17往复运动，从而使得铲斗具有振动的功能；通过调整与凸轮轴9传动连接的回转驱动装置12的转速，从而调节铲齿1的振动频率。如此使得挖掘机在作业时能快速的震碎泥土，能够迅速破坏待挖掘的土质，保障挖掘效率、节约了工作时间，具有出众的经济效益。

请参照图1至图4，以了解更多的结构细节。

在本实施例中，斗体17包括多个连接通道；连接通道与铲齿1的数量相同且一一对应；铲齿1均可活动地设置在连接通道中，弹性件18的一端设置在连接通道的内壁，弹性件18的另一端与铲齿1连接。可选的，弹性件18为弹簧。

进一步的，凸轮轴9包括转轴91和多个凸轮组92；沿转轴的轴线方向，多个凸轮组92相邻预设距离依次设置；

每个凸轮组92包括多个轴向布置的凸轮段921，每个凸轮段921包括周向均布设置的多个凸起923；

在同一凸轮组92中，相邻的凸轮段921的凸起923个数各不相同。

相邻的凸轮段921的凸起923个数各不相同，如此使得当转轴91转动时，与凸起923抵接的铲齿1具有不同的振动频率。当转轴91的转速变化时，相应的振动频率也增加或减少。

可选的，每个凸轮组92的凸轮段921均相同。如此使得多个铲齿1在同一时刻均能够以相同预设的频率振动，保障了铲斗的振动效应最大化。

在本实施例中，还包括第一联轴器21；凸轮轴9通过第一联轴器21与回转驱动装置12连接。第一联轴器21的设置保障了凸轮轴9与回转驱动装置12的稳定连接，且具有安全装置的作用，防止回转驱动装置12的损坏。

需要说明的是，在本实施例中，回转驱动装置12为回转马达。回转马达油道之间通过软管20连接，这样确保油路的畅通，在回转马达的外侧还设计有盖板19从而确保回转马达的轴向固定。

可选的，变频振动铲斗还包括伸缩装置8；伸缩装置8的伸缩部与凸轮轴9远离回转驱动装置12的端部连接，以驱动凸轮轴9沿其轴线方向移动。

当伸缩装置8驱动凸轮轴9沿其轴线方向移动时，铲齿1会对应不同凸轮段921的凸起923，如此保障了铲齿1具有不同的振动频率。

可选的，伸缩装置8为液压缸，液压缸的活塞杆与凸轮轴9连接。液压缸具有结构简单，力矩明显，且液压缸与挖掘机的液压系统可以配合使用，装配、维护成本低。

在本实施例中，活塞杆通过第二联轴器22与凸轮轴9连接。第一联轴器21的设置保障了凸轮轴9与伸缩装置8的稳定连接，且具有安全装置的作用，防止伸缩装置8引过大力矩而损坏。

进一步的，斗体17包括工作通道；凸轮轴9和回转驱动装置12设置在工作通道中；回转驱动装置12可滑动地设置在工作通道的内壁上。同时，伸缩装置8也设置在工作通道中远离回转驱动装置12的另一侧。

可选的，工作通道的内壁形成滑道，回转驱动装置12的两端与滑道相贴合，该滑道有利于回转驱动装置12在工作通道中的预设距离内滑动。

进一步的，在连接通道靠近凸轮轴9的端部设置有位移传感器2。该位移传感器2用于检测铲齿1的移动。

使用时，铲齿1在受外载荷的推动下，触发位移传感器2将信号传递给第一电磁开关阀5，从而将主泵4的液压油送入该液压系统；通过第一手柄开关6给电磁换向阀7提供电控信号，从而控制液压缸的伸出与缩回，这样就能带动凸轮轴9来回的移动；通过第二手柄开关10给出电信号控制第二电磁开关阀11，使得回转马达做单向回转，通过角度传感器13采集的信号来反馈给第一信号处理器15，同时也可以添加人为的第三手柄开关14的信号来反馈给主泵4，这样可以使得回转马达在一定小的范围内做转速调整。

如果需要做大范围内的转速调整可以通过第二信号处理器16给发动机3，这样通过改变主泵4的转速来调节主泵4的排量，从而在大的范围内调节回转马达的转速，同时配合凸轮轴9上不等份的凸起923，从而实现铲齿1振动频率的无极调控。

请参照图4，本发明实施例还提供一种操控系统，操控系统包括前述实施方式中任一项的变频振动铲斗；调节回转驱动装置12的转速，从而改变凸轮轴9的旋转速度，进而调节铲齿1的振动频率。

具体的，操控系统还包括(挖掘机的)发动机3、主泵4、第一电磁开关阀5、第一手柄开关6、电磁换向阀7、第二手柄开关10、第二电磁开关阀11、角度传感器13、第三手柄开关14、信号处理器、信号处理器。

铲齿1在受外载荷的推动下，触发位移传感器2将信号传递给第一电磁开关阀5，从而将主泵4的液压油送入该液压系统；

通过第一手柄开关6给电磁换向阀7提供电控信号，从而控制液压缸的伸出与缩回，这样就能带动凸轮来回的移动；

通过第二手柄开关10给出电信号控制电磁开关，使得回转马达做单向回转；

通过角度传感器13采集的信号来反馈给第一信号处理器15，同时也可以添加人为的第三手柄开关14的信号来反馈给主泵4，这样可以使得回转马达在一定小的范围内做转速调整。

如果需要做大范围内的转速调整可以通过第二信号处理器16给发动机3，这样通过改变主泵4的转速来调节主泵4的排量，从而在大的范围内调节回转马达的转速，同时配合凸轮轴9上不等份的凸起，从而实现铲齿1振动频率的无极调控。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

变频振动铲斗的凸轮轴9带动铲齿1相对斗体17往复运动，从而使得铲斗具有振动的功能；通过调整与凸轮轴9传动连接的回转驱动装置12的转速，从而调节铲齿1的振动频率。如此使得挖掘机在作业时能快速的震碎泥土，从而实现智能挖掘。具体的：

1、本发明提供了一种可变频的振动铲斗装置及其电控系统，结构简单、易于实现。

2、利用本发明装置，可以轻松、方便的挖掘难以挖掘的冻土等作业工况。

3、采用本发明的电控系统可以实现铲斗频率的无极调控，不管在什么工况下只要调到相应的振动频率就可以实现该工况的作业物的挖掘。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种变频振动铲斗，其特征在于，包括：

多个铲齿、斗体、凸轮轴、弹性件、回转驱动装置；

多个铲齿均可活动地设置在所述斗体的端部，且所述铲齿的一端延伸至斗体外，另一端抵持在所述凸轮轴的凸轮表面；

所述弹性件设置在所述斗体上，且所述弹性件与所述铲齿连接，所述弹性件提供以使铲齿始终抵持在所述凸轮表面的弹性力；

所述回转驱动装置与所述凸轮轴传动连接；

所述凸轮轴包括转轴和多个凸轮组；沿所述转轴的轴线方向，多个所述凸轮组相邻预设距离依次设置；每个所述凸轮组包括多个轴向布置的凸轮段，每个凸轮段包括周向均布设置的多个凸起；在同一凸轮组中，相邻的凸轮段的凸起个数各不相同；

还包括伸缩装置；所述伸缩装置的伸缩部与所述凸轮轴远离所述回转驱动装置的端部连接，以驱动所述凸轮轴沿其轴线方向移动；

所述伸缩装置为液压缸，所述液压缸的活塞杆与所述凸轮轴连接；

所述斗体包括工作通道；所述凸轮轴和回转驱动装置设置在所述工作通道中；

所述回转驱动装置可滑动地设置在所述工作通道的内壁上。

2.根据权利要求1所述的变频振动铲斗，其特征在于：

所述斗体包括多个连接通道；所述连接通道与所述铲齿的数量相同且一一对应；

所述铲齿均可活动地设置在所述连接通道中，所述弹性件的一端设置在连接通道的内壁，所述弹性件的另一端与所述铲齿连接。

3.根据权利要求1所述的变频振动铲斗，其特征在于：

每个凸轮组的凸轮段均相同。

4.根据权利要求1所述的变频振动铲斗，其特征在于：

还包括第一联轴器；

所述凸轮轴通过第一联轴器与所述回转驱动装置连接。

5.根据权利要求4所述的变频振动铲斗，其特征在于：

所述活塞杆通过第二联轴器与所述凸轮轴连接。

6.一种操控系统，其特征在于：

所述操控系统包括权利要求1-5中任一项所述的变频振动铲斗；

调节回转驱动装置的转速，从而改变凸轮轴的旋转速度，进而调节铲齿的振动频率。