李 培,石子貢,賓旭洲,何 旺,李 健
(廣西柳工機(jī)械股份有限公司,廣西 柳州545007)
液壓挖掘機(jī)作為使用最為廣泛的工程機(jī)型設(shè)備,經(jīng)常需要借助于拖車在不同的作業(yè)地區(qū)輾轉(zhuǎn)。2016年,我國頒布《GB1589-2016汽車、掛車及汽車列車外廊尺寸、軸荷及質(zhì)量限制值》國家標(biāo)準(zhǔn),其中對拖車運(yùn)載的重量做了嚴(yán)格的限制。該法規(guī)實(shí)施后,大型液壓挖掘機(jī)將不能再以整機(jī)的形式進(jìn)行運(yùn)輸。在國際市場,特別是成熟的歐美市場,租賃業(yè)務(wù)非常發(fā)達(dá),液壓挖掘機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)也非常頻繁,大多數(shù)國家、地區(qū)的道路運(yùn)輸法規(guī)比國內(nèi)更為嚴(yán)格。由于大型液壓挖掘機(jī)的運(yùn)輸受到了國內(nèi)、國際道路法律法規(guī)的限制,大型液壓挖掘機(jī)需要進(jìn)行分拆運(yùn)輸,其中挖掘機(jī)配重的占比往往超過整機(jī)重量的20%,其自身結(jié)構(gòu)簡單,與其連接的零部件也較少,拆裝配重基本上不會對整機(jī)性能造成不良影響。因此,分拆配重進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)輸,成為大型液壓挖掘機(jī)首先運(yùn)輸方案。該課題研發(fā)了一種新型自裝卸配重系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,在不借助于大型起重設(shè)備的情況下,實(shí)現(xiàn)了配重快速拆卸與吊裝裝作業(yè)。
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由機(jī)械構(gòu)件部分和液壓傳動部分構(gòu)成。支承座總成、主臂、副臂構(gòu)成了機(jī)械構(gòu)件部分的主體結(jié)構(gòu);液壓控制部分主要由挖掘機(jī)主泵、先導(dǎo)泵、換向閥組、主臂油缸、副臂油缸等元件組成。機(jī)械構(gòu)件部分和液壓傳動部分通過主臂油缸和副臂油缸連接起來。挖掘機(jī)主泵利用發(fā)動機(jī)提供動力,分別向主臂油缸和副臂油缸的大、小腔提供動力油,通過操作換向閥組實(shí)現(xiàn)液壓油缸往復(fù)運(yùn)動,以此帶動主臂和副臂分別繞某一鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)配重的拆卸與吊裝功能。
如圖1、圖2所示:挖掘機(jī)車架(5)尾部增加了支承座總成(6),支承座總成(6)的E點(diǎn)鉸接安裝主臂(8)和 副臂油缸(4),主臂(8)與副臂(7)鉸接連接,副臂油缸(4)的桿頭端與副臂(7)鉸接連接,這樣,主臂(8)、副臂(7)和副臂油缸(4)三個機(jī)構(gòu)組成一個三角形,控制副臂油缸(4)的伸縮,可以使配重吊裝點(diǎn)沿著軌跡 B(如圖 2)運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)配重(2)在車架(5)上的舉升和下降操作[1]。支承座總成(6)的E點(diǎn)安裝有主臂油缸(3)和,主臂油缸(3)由兩根同步油缸組成,兩根主臂油缸(3)的桿頭端通過鉸接的形式安裝在主臂(8)上,主臂(8)另一端鉸接安裝在與車架連接的支承座總成(6)上。這樣主臂(8)與主臂油缸(3)及支座總成(6)形成一個三角形。可通過調(diào)節(jié)主臂油缸(3)油缸伸縮,實(shí)現(xiàn)三角形機(jī)構(gòu)油缸與連接板連接點(diǎn)繞著支承座總成(6)上連接板安裝點(diǎn)旋轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn) 配重(2)到達(dá)軌跡C即軌跡D點(diǎn)運(yùn)動[2-3]。
圖1 自裝卸配重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖2 自裝卸配重結(jié)構(gòu)原理圖
圖3 所示:挖掘機(jī)在操作配重模式時,整機(jī)控制器(10)使電磁閥組(4)A4得電,電磁閥 A4換向,先導(dǎo)泵(2)液壓油通過先導(dǎo)閥塊(5),在通過電磁閥A4閥芯,接入主控閥(3)油口Pcb,使回油截?cái)嚅yCut閥換向,截?cái)嘀鞅茫?)的回油,主泵油液通過主溢流閥Main建立壓力,最高可達(dá)30 MPa[4]。打開安全作用的截止閥(6),油液流入手動換向閥組(7),操作換向閥組(7)的換向閥1,可以控制副臂油缸(7)進(jìn)油,實(shí)現(xiàn)副臂油缸(7)的往復(fù)運(yùn)動。同樣,操作換向閥組(7)的換向閥2,可以控制主臂油缸(8)進(jìn)油,實(shí)現(xiàn)主臂油缸(8)的往復(fù)運(yùn)動。同時,為安全起見,在配重操作過程中避免其他動作的誤操作,控制器將截?cái)嚯姶砰y組(4)電磁閥A1,使先導(dǎo)液壓系統(tǒng)截?cái)噙M(jìn)油,避免誤操作[5]。
圖3 自裝卸配重系統(tǒng)液壓系統(tǒng)原理圖
圖4為該自卸配重系統(tǒng)的吊裝作業(yè)展示圖,該系統(tǒng)主要通過換向閥組來實(shí)現(xiàn)配重拆卸和吊裝,換向閥組位于圖示整機(jī)的右后門,近配重安裝處,換向閥組的操作示意圖如圖5所示,具體操作說明如下。
圖4 實(shí)際操作展示
圖5 操作示意圖
4.1.1 將配重從車架拆卸至地面
(1)將操作桿B撥至右邊,副臂油缸逐漸伸出,配重將從車架上緩慢提起,直至副臂油缸達(dá)到全伸狀態(tài),然后將操作桿B撥回中位。
(2)將操作桿A撥至左邊,2個主臂油缸逐漸縮回,配重將逐漸下降,直至配重降至地面或主臂油缸達(dá)到全縮狀態(tài)時,然后將操作桿A撥回中位。完成將配重從車架拆卸至地面的操作。
4.1.2 將配重從地面吊裝至車架
(1)將操作桿A撥至右邊,2個主臂油缸逐漸伸出,配重將從地面逐漸提起,直至主臂油缸達(dá)到全伸狀態(tài),然后將操作桿A撥回中位。
(2)將操作桿B撥至左邊,副臂油缸逐漸縮回,配重將緩慢下降,直至配重降至車架上或副臂油缸達(dá)到全縮狀態(tài)時,然后將操作桿B撥回中位。完成將配重從地面吊裝至車架的操作。
測試配重液壓系統(tǒng)拆卸與吊裝的時間,其要求如表1。
表1 作業(yè)時間實(shí)測結(jié)果及要求
當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為800 r/min時,主泵最小流量為Qmin=21.1 L/min,各作業(yè)時間計(jì)算過程如下[6]:
從車架拆卸至地面T1=t3+t2
從地面吊裝至車架T2=t1+t4
注:油缸內(nèi)徑 D=160 mm
油缸行程 L=415 mm
油缸桿徑 d=90 mm
油缸大腔容積 △V1
油缸小腔容積 △V2
通過以上計(jì)算,各作業(yè)動作理論時間如表2所示。
表2 理論計(jì)算結(jié)果
通過對大型液壓挖掘機(jī)運(yùn)輸需求的研究,研發(fā)了一種新型自裝卸配重系統(tǒng),該系統(tǒng)可在不借助于大型起重設(shè)備的情況下,利用液壓挖掘機(jī)自身的動力,實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)配重的拆卸與吊裝作業(yè)。該自裝卸配重系統(tǒng)僅通過換向閥組兩個操作桿之間相互配合就能完成拆卸和吊裝作業(yè)。從車架拆卸至地面和從地面吊裝至車架的作業(yè)時間約為60 s,實(shí)現(xiàn)快速配重的拆卸與吊裝作業(yè),滿足設(shè)計(jì)需求和市場需求。