一种辅助振动系统、挖掘机及使用方法技术方案

本发明专利技术涉及工程机械技术领域，公开了一种辅助振动系统、挖掘机及使用方法，包括激振系统和振动控制系统，所述激振系统包括振动电机和底座，所述振动电机为伺服相位振动电机，通过底座设置于铲斗外表面，所述振动电机与振动控制系统通信连接，所述振动控制系统用于控制振动电机的振动方向、频率以及振幅。本发明专利技术的有益效果为：可以根据施工对象调整振动频率、振动方向和振动幅度的辅助振动系统及挖掘机，通过辅助振动在挖掘过程降低挖掘阻力，提高挖掘效率和实现脱附。掘效率和实现脱附。掘效率和实现脱附。

【技术实现步骤摘要】
一种辅助振动系统、挖掘机及使用方法


[0001]本专利技术涉及工程机械
，涉及一种辅助振动系统、挖掘机及使用方法。

技术介绍

[0002]近年来随着国家对基建领域的大力投入，我国的工程建设取得了令人瞩目的成果，作为基建工程中的常用设备，挖掘机在交通、城建、农业、军事工程建设等领域的土石方开挖过程中发挥着重要作用。但与此同时由于挖掘机使用领域和工程分布地区的广泛性，使得挖掘机所面对的施工环境和施工对象都存在较大的不同，特别是在面对冻土、硬质土壤和夹石土等对象施工时普遍存在铲斗挖掘阻力大、斗齿入土困难等问题造成挖掘效率低下，面对黏土、泥土等介质挖掘时又易发生黏土和泥土等介质粘附铲斗现象，造成挖斗卸料困难、降低挖掘效率等问题。
[0003]现有振动挖掘方案多是通过挖斗或者动臂油缸往复运动的方式对铲斗施加振动，通过油缸往复运动施加振动的方式会严重降低油缸和液压系统的使用寿命，且由于油缸在高速往复运动条件下损坏概率较高，所以这种振动施加方式的振动频率一般不宜过高，振动频率调节范围较低，难以覆盖不同施工对象的固有频率，不能满足不同施工对象的振动需求；最后不管是通过铲斗油缸还是动臂油缸对铲斗施加振动，都会影响挖掘机的正常挖掘动作，不仅无法提高挖掘效率甚至可能影响挖掘机的正常工作。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种辅助振动系统、挖掘机及使用方法，可以根据施工对象调整振动频率、振动方向和振动幅度的辅助振动系统及挖掘机，通过辅助振动在挖掘过程降低挖掘阻力，提高挖掘效率。<br/>[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提出了一种辅助振动系统，包括激振系统和振动控制系统，所述激振系统包括振动电机和底座，所述振动电机为伺服相位振动电机，通过底座设置于铲斗外表面或动臂上，所述振动电机与振动控制系统通信连接，所述振动控制系统用于控制振动电机的振动方向、频率和幅度。
[0006]结合第一方面，进一步地，振动控制系统通过控制振动电机的转速和偏心块配重来对应调节激振系统的振动频率和振幅，通过控制振动电机的转向来调节激振系统的振动方向。结合第一方面，进一步地，所述振动电机与底座固定连接，所述底座下部设置为与铲斗或动臂对应安装面形状相匹配的结构，这样能够很好的与铲斗或动臂贴合，增大接触面积使底座更加牢固，避免了底座接触不足造成振动过程能量损失。
[0007]优选地，振动电机通过其电机底座上的电机安装孔与底座上的电机固定孔通过螺栓固定，振动电机与底座作为一个整体装卸与铲斗或动臂上，这样更便于拆装。
[0008]优选地，当激振系统设置于铲斗外表面时，底座下部为与铲斗底部或背部弧面相匹配的弧形结构。
[0009]结合第一方面，进一步地，所述底座的底部设置有若干定位销，所述铲斗或动臂安装面上对应设置有若干定位孔，所述定位销与定位孔匹配设置，安装激振系统时，将定位销插入定位孔能够实现底座的快速定位，方便后续固定安装；另在振动工作过程中，定位销和定位孔的设置能够降低底座的晃动，减弱底座与铲斗之间的振动传递损失。
[0010]结合第一方面，进一步地，所述底座两侧分别设置有连接杆，在铲斗或动臂对应的安装面的两侧分别设置有连接板，所述连接板上设置有连接孔，所述连接孔与连接杆为匹配设置；优选地，所述底座为快换底座，其上的连接杆为液压快换杆，通过液压快换杆能够自连接板上拆卸或安装固定；需要说明的是：液压快换杆为工程机械中常规快换部件。当底座通过定位销定位完成后，开启快换按钮，液压快换杆自动插入连接板上的连接孔内，以完成底座的安装；优选地，连接杆与连接孔为间隙配合，但间隙小于0.5mm，这样能够保证底座与铲斗间连接的牢固性。
[0011]结合第一方面，进一步地，所述激振系统设置于铲斗的2个耳板之间，设置耳板替换连接板，在所述耳板上开设连接孔，以与连接杆匹配连接。将激振系统设置于铲斗的2个耳板之间，比设置于铲斗其他位置或设置在动臂上，其共振效果更好，具体因为：若设置铲斗其他位置，会干涉挖掘，比如设置在铲斗底部；若是设置在动臂上，激振系统与铲斗的距离比较远，振动传递过程中会能量损失比较大。
[0012]结合第一方面，进一步地，挖掘机动臂和振动电机的电源线上均设置有液压和电源快换插头，通过所述快换插头可实现振动电机电源、振动控制线路以及快换底座液压管路的快速连接和拆卸。
[0013]当施工工况不需要辅助振动时，通过将关闭液压快换系统使液压快换杆从连接孔中自动抽出，即可完成快换底座的拆卸。底座和快插接头的存在可实现快速安装和拆卸，避免因安装或拆卸激振系统影响挖掘机正常施工。
[0014]需要说明的是：本申请的辅助振动系统及其使用方法不限制于使用于挖掘机上，还可以设置于其他铲掘和挖掘设备上。
[0015]结合第一方面，进一步地，所述振动控制系统包括振幅采集仪、数据接收模块以及控制器；所述振幅采集仪与数据接收模块的输入端通信连接，所述数据接收模块的输出端与控制器的输入端通信连接，所述控制器的输出端与振动电机通信连接；所述振幅采集仪设置于施工现场的待挖介质内，用于采集待挖介质的振动幅度数据，并将数据传输至数据接收模块；在开始施工前，开启固有频率测试模式，在此模式下使所述激振系统的振动频率从最低匀速逐步升至最高匀速，所述振动控制系统同步得到激振系统的振动频率从最低匀速逐步升至最高匀速的过程中不同频率下铲斗附近待挖介质振动幅度，根据振动频率与待挖介质振动幅度的一一对应的结果得到使待挖介质振动幅度最大的振动频率，此最大的振动频率即为待挖介质的固有频率，然后将激振系统工作频率设为待挖介质的固有频率。
[0016]结合第一方面，进一步地，在挖掘机挖掘工作过程中，若辅助振动的方向未与挖掘方向同步，则会导致辅助振动产生挖掘阻力，甚至影响挖掘机正常挖掘工作，降低挖掘机挖掘效率；此外，回转卸料过程中，辅助振动会导致物料外溢，间接降低斗容、降低挖掘效率。故本专利技术的所述振动控制系统还包括拉线位移传感器，在铲斗油缸、动臂油缸以及斗杆油缸上均设置有拉线位移传感器，所述拉线位移传感器与数据接收模块通信连接；所述拉线
位移传感器用于实时采集各油缸的实时位置参数，并将位置参数实时经数据接收模块传输至控制器；所述控制器通过收到的位置参数数据得到当前挖掘状态和挖掘角度，所述挖掘状态包括处于挖掘状态和处于回转卸料状态；所述挖掘角度为挖掘过程中铲斗斗齿与地面的角度。所述振动电机内设置有反馈传感器，所述反馈传感器的设置使得振动电机向振动控制系统反馈其当前的振动方向、频率及幅度。当处于挖掘状态时，控制器根据收到的来自振动电机反馈的振动方向与收到的挖掘角度数据，得到辅助振动方向与当前挖掘角度是否一致的结论，若辅助振动的方向与当前挖掘角度不一致时，控制器向振动电机发出调整振动方向的信号，使得辅助振动的方向与当前挖掘角度保持一致；当处于回转卸料状态时，控制器向振动电机发出关闭信号，避免回转过程物料外溢。
[0017]需要说明的是：铲斗固有频率为设备的参数之一，为已知量。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辅助振动系统，其特征在于：包括激振系统和振动控制系统，所述激振系统包括振动电机和底座，所述振动电机为伺服相位振动电机，通过底座设置于铲斗外表面或动臂上，所述振动电机与振动控制系统通信连接，所述振动控制系统用于控制振动电机的振动方向、频率以及振幅。2.根据权利要求1所述的一种辅助振动系统，其特征在于：所述振动电机与底座固定连接，所述底座下部设置为与铲斗或动臂对应安装面形状相匹配的结构。3.根据权利要求1所述的一种辅助振动系统，其特征在于：所述底座的底部设置有若干定位销，所述铲斗或动臂安装面上对应设置有若干定位孔，所述定位销与定位孔匹配设置。4.根据权利要求1所述的一种辅助振动系统，其特征在于：所述底座两侧分别设置有连接杆，在铲斗或动臂对应的安装面的两侧分别设置有连接板，所述连接板上设置有连接孔，所述连接孔与连接杆为匹配设置。5.根据权利要求4所述的一种辅助振动系统，其特征在于：所述激振系统设置于铲斗的2个耳板之间，设置耳板替换连接板，在所述耳板上开设连接孔，以与连接杆匹配连接。6.根据权利要求1所述的一种辅助振动系统，其特征在于：所述振动控制系统包括振幅采集仪、数据接收模块以及控制器；所述振幅采集仪与数据接收模块的输入端通信连接，所述数据接收模块的输出端与控制器的输入端通信连接，所述控制器的输出端与振动电机通信连接；所述振幅采集仪设置于施工现场的待挖介质内，用于采集待挖介质的振动幅度数据，并将数据传输至数据接收模块；挖掘时，所述控制器根据振幅采集仪采集的待挖介质的振动幅度数据向振动电机发出控制信号，使振动电机的振动频率与待挖介质的固有频率一致。7.根据权利要求6所述的一种辅助振动系统，其特征在于：所述振动电机内设置有反馈传感器，所述反馈传感器的设置使得振动电机向振动控制系统反馈其当前的振动方向、频率及幅度；所述振动控制系统还包括拉线位移传感器，在铲斗油缸、动臂油缸以及斗杆油缸上均设置有拉线位移传感器，所述拉线位移传感器与数据接收模块通信连接；所述拉线位移传感器用于实时采集各油缸的实时位置参数，并将位置参数实时经数据接收模块传输至控制器；所述控制器通过收到的位置参数数据得到当前挖掘状态和挖掘角度，所述挖掘状态包括处于挖掘状态、处于回转卸料状态；所述挖掘角度为挖掘过程中铲斗斗齿与地面的角度；当处于挖掘状态时，控制器根据收到的来自振动电机反馈的振动方向与收到的挖掘角度数据，得到辅助振动方向与当前挖掘角度是否一致的结论，若辅助振动的方向与当前挖掘角度不一致时，控制器向振动电机发出调整振动方向的信号，使得辅助振...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋高垒，侯志强，廖昊，徐玉兵，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：