一种挖掘机阻尼式旋转工作台的开发

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Development of a Damping Rotary W orktable for Hydraulic ExcavatorXI Jianzhong.HAN Chengchun.WANG Xiaolei(Department of Information and Electrical Engineering，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou Jiangsu 221 l1 1.China)Abstract：The excavator damping type rotary worktable with independent intelectual property rights in core technology was de-veloped.By designing the structure of hydraulic cylinder piston and controling hydraulic oil flow to increase fluid trip，through the liq-uid flow damping and the pressure drop to absorb vibration energy，the purpose of reducing vibration was achieved.Th e impact energywhen the rotary"worktable stopped was converted to heat energy through the energy absorber by using this damping technology. Therebyinfluence of vibration on the excavator rotary worktable was reduced and eliminated，and the working eficiency of excavator was im-proved。

Keywords：Excavator；Rotary worktable；Damping technology；Impact energy absorption随着国民经济的发展工程机械的需求量增大同时，严格要求工程机械的节能减排。针对工程机械的节能减排，各生产厂家投人大量资金和人力完善和攻克工程机械的发动机、液压系统等部件节能环保。其中以振动方式工作的工程机械，既提高工作效率又节约能源消耗，能够达到高效节能而得到消费者的高度关注- ，比如振动压路机、振动钎、破碎机、冲击钻床以及作者所在课题组正在研制开发中的 高效节能液控振动挖掘机 。。。但是振动会造成机械零、部件的抗疲劳强度下降，装配联接部分松动，同时振动产生的噪声会造成环境污染。因此在非工作区域之外必须采用减振、消振措施。以液压挖掘机为例，挖斗装满物料后往往需要转动方向将物料卸除，尤其是往车辆等限定部位卸料时，转动速度需要人工控制供油量来完成，不仅影响装卸速度，也会产生冲击，即转动时形成的转动惯量很大，在短时间停止时形成冲击，将会造成油路系统故障同时也会引起整机振动。

目前没有相关的技术方案来解决冲击动能的吸收问题，成为了该领域技术人员有待解决的技术问题。

作者设计的挖掘机阻尼式旋转工作台是属于旋转工作台减振技术，也是-种吸收振动能量的减振装置 。该减振技术将旋转工作台停止时所产生的冲击能通过能量吸收器 转换为热能，从而消除振动源传递给挖掘机旋转工作台的振动以及振动危害。

1 基本结构如图1所示，挖掘机阻尼式旋转工作台是由下车架、内齿圈、回转支撑、减速齿轮机构、回转工作台、回转马达、振波吸收器组成，其中振波吸收器固l- 下车架 2-内齿圈 3-回转支撑 4-减速齿轮机构 s-回转工作台 6-回转马达 7-振波吸收器图1 挖掘机阻尼式旋转工作台收稿 日期：2012～01-19作者简介：席建中 (1957-)，男，副教授，主要从事计算机应用、机电工程方面的研究。E-mail：xijz###xzit.edu.cn。通信作者：韩成春，E-mail：han-chengchun###163.com。

· 86· 机床与液压 第4l卷如图2所示，振动能量吸收的液压系统是由第-换向阀、第二换向阀、第-单向阀、第二单向阀、油箱、第-吸收器、第二吸收器、换向阀组成，第-换向阀进液口分别与回转马达、第-单向阀用管路联通，第-换向阀的出液口分别与油箱、第-吸收器的A、B 口用管路联通，第-换向阀进液口经第-单向阀、第-吸收器的回油口B 以及主油路P联通；同样，第二换向阀进液口分别与回转马达、第二单向阀用管路联通，第二换向阀的出液口分别与油箱、第二吸收器的A、B 口用管路联通，第二换向阀进液口经第二单向阀、第二吸收器的回油口B 以及主油路O联通。

l-第-换向阀2～第二换向阀 第-单 向阀 第二单向阀 油箱回转马达7-第-吸收器第二吸收器换向阀图2 旋转工作台冲击能量吸收的液压系统结构图如图3所示，第-吸收器和第二吸收器是由阻尼壳体、调节滑块、压差平衡器、端盖和预压调整片组成。其中调整滑块位于阻尼壳体内腔并与内腔壁密封配合，调整滑块-侧与压差平衡器-端连接，压差平衡器另-端与压盖连接，压盖的中心有回油 口 B ，压盖和阻尼壳体间有预压调整片。

l- 阻尼壳体2-调节滑块3-压差平衡器B 端盖 预压调整片图3 吸收器内部结构图阻尼壳体中间有内腔，在阻尼壳体的-侧有液阻通道，截面中心有振波接收孔，振波接收孔与阻尼壳体中间的内腔相联通，内腔侧壁上有液阻螺旋槽，液阻螺旋槽与液阻通道联通。调整滑块为圆柱体，在圆柱体中心有稳流室，该稳流室为-轴向的盲孔，圆柱体侧面有压降通道，压降通道为径向孔，该压降通道与稳流室联通。压差平衡器是变力弹簧或记忆弹片。

由于采用了上述结构，当回转工作台停止工作时，产生的惯性力使回油压力剧增，瞬间高压油通过吸收器时被自整定阻尼，将高压油携带的能量瞬间转换为热能，可以实现回转工作台瞬间停止，解决了由此产生的振动以及对系统的破坏。

2 工作过程由图2，压力油P经过换向阀下端，经第-单向阀到回转马达上端，下端回油经第二换向阀回油箱，马达转动工作。当第二换向阀处在上端位置时，换向阀处在中问位置，回转马达下端回油，经第二换向阀到第二级吸收器的P，及 P 口将惯性能转换为热能，由B 口经换向阀，再经第-单向阀8到回转马达上腔。反之，换向阀处在上端，压力油P经第二单向阀到马达下端，马达上端回油经由第-换向阀回油箱，马达反转工作。

由图3，进人吸收器的外界振动压力信号 分为两路：-路通过阻尼壳体的A孔进入滑块的s 端，根据s，的有效面积运算出振动力的大小，完成振动信号的接收、计算、测定过程；另-路压力信号P及流量 Q，同时进入阻尼壳体的B-C-D-s 腔，压力由p 降至P ：，根据S 的有效面积计算出液体流经B到 s 全过程共消耗多少能量及抵消到多少振动力，完成振动力消耗的接收、测定、计算过程。通过调整滑块对s。、s 的比较，其差值与压差平衡器再平衡处理，最终确定滑块在这-时刻的最佳位置，达到由液压阻力完全消除振动力的目的，保护各类系统平稳状态。自整定前、后振动波形的变化如图4和图5所示。

/ / Vt!rJ - -V-t/ri图4 自整定前振动波形 图5 自整定后振动波形图4为采用现有技术产生的很大的振动波。引起的振动不仅影响挖掘机的工作安全，也影响操作人员的降。

由此可知，该装置利用了能量吸收器将把冲击能转换为热能的特征，有效地降低和消除各种振动对旋转工作台的振动影响和危害。

3 结束语设计了新型能量吸收器及其液压系统，通过能量吸收器的液体流动阻尼和压力降，把旋转工作台停止时的冲击能通过能量吸收器转换为热能，从而达到工作台减振、消振的目的，同时提高了挖掘机工作效率。

(下转第90页)· 90· 机床与液压 第 41卷图7 参数化设计输出界面3 结束语(1)采用计算机辅助设计及编程软件，实现了液压管路过滤器的参数化设计。能方便、准确地设计出过滤器产品，大大减少了设计人员的工作量，提高了设计效率；并建立了过滤系统的结构参数以及过滤器滤芯优化模型，为液压管路过滤器的设计以及其他液压管路产品的设计提供了-种新的方法和思路。

(2)根据过滤器特征，采用过滤器壳体、滤芯分步参数化设计，实现了拈化设计思想，提高了设计效率。

(3)根据参数化设计的结果，可在现有的产品数据库中选择与之相对应的产品及生产厂家，实用性较强。

(4)在理论数学模型基础上，采用计算机语言VC编制软件计算界面，编制出的软件界面友好，可执行性强。

(5)实例计算结果表明：提出的方法是有效的，实现了过滤系统的参数设计，并且设计方便、快捷，易于结构控制。

(6)这里主要研究的是过滤器参数化设计的方法，对于详细的设计，如过滤器的排污孔以及其他的细节设计，并未做深入的研究，将作为后续的研究；如何结合二维或三维 CAD设计软件，作为完善参数化设计的-个重要阶段，有待进-步研究。