一种挖掘机液压取力系统的制作方法

本实用新型涉及一种防止挖掘机超负荷的安全装置，特别是一种挖掘机液压取力系统。

背景技术：

随着人们对施工作业安全保障要求的提高，其他工程机械，如汽车吊，龙门吊等塔式起重机都有了相对成熟的安全保护设备力矩限制器，但是由于液压挖掘机本身结构复杂，工作环境恶劣，一直以来对于液压挖掘机的力矩保护都没有一个合理有效的方案，国家也并未对挖掘机使用力矩限制器形成一套规范，故目前的挖掘机使用中，特别是结构复杂的液压挖掘机的使用过程中，大部分施工单位均沿用塔式起重机的力矩限制器使用，并没有针对挖掘机的机械臂形成有效的保护，从而导致挖掘机没有受到保护，也有一些厂家在挖掘机上设机械取力装置，获取抓掘机的实时载重，对比额定载重判断是否超载，但是现有的机械取力装置精度差、安装不便、磨损严重容易损坏，更换麻烦造成生产成本的增加。

技术实现要素：

因此本实用新型提出一种挖掘机液压取力系统，解决了现有技术里对挖掘机机械臂保护不足，机械取力装置精度差、安装不便、磨损严重容易损坏，成本偏高的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种挖掘机液压取力系统，包括大臂角度传感器、电源、重力传感器、油压传感器、显示器、主机；所述大臂角度传感器、电源、重力传感器、油压传感器、显示器均与主机相连；所述大臂角度传感器、重力传感器均设于挖掘机大臂上，所述油压传感器设于挖掘机主液压油箱管道上，所述主机、显示器、电源均设于挖掘机驾驶室内，挖掘机驾驶室设于挖掘机本体上；挖掘机本体上设支撑油缸，支撑油缸一端连接挖掘机本体，另一端连接挖掘机大臂，所述挖掘机主液压油箱连通支撑油缸。通过大臂角度传感器测量挖掘机工作时大臂与地面(水平面)之间的夹角，通过重力传感器测量出挖掘机工作臂(大臂)本身的自重，通过油压传感器测出支撑油缸向上给予挖掘机工作臂的推力，再结合测量不同的力臂长度，通过公式与三角函数可实时算出挖掘机的工作载重，将实时载重与额定载重在主机内进行对比即可判断挖掘机实时有没有超负荷运行，主机将数据、结论实时反映于显示器上供操作人员参考、了解，因为做到了实时传送角度数据、油压数据，提高了精确度，实时的将挖掘机力臂角度、油缸推力等信息反映给挖掘机操作者，使挖掘机的作业能力在其设计参数范围内安全、高效的被利用，从而有效避免挖掘机及操作者发生安全事故，且液压取力方式根据的是大臂角度传感器、油压传感器实时传回的数据，精确、及时无滞后，避免了机械取力装置的精度差、机械磨损损耗、安装费力的缺点，测量及时、准确，安装传感器比安装机械取力装置简单、快捷(传统机械取力装置需紧固于大臂上，损坏大臂受力结构)，没有机械磨损，延长了系统的使用寿命，降低了生产成本。

进一步地，所述大臂角度传感器包括大臂角度传感器本体、设于大臂角度传感器本体上的大臂角度传感器出线端，所述重力传感器包括重力传感器本体、设于重力传感器本体上的重力传感器出线端，所述大臂角度传感器出线端、重力传感器出线端均朝向挖掘机驾驶室。主机设于挖掘机驾驶室内，重力传感器、大臂角度传感器均与主机相连，故设计大臂角度传感器输出端、重力传感器出线端均朝向挖掘机驾驶室，线缆可直接将大臂角度传感器输出端、动臂角度传感器输出端、主机连接，线缆在连接过程中不会发生翻折，对线缆起到了保护作用。

更进一步地，所述主机包括底板、上盖、侧壁，所述底板呈矩形，所述侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁竖直分设于底板四边，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁依次首尾连接且围绕底板形成具有上部开口的内腔，所述上盖活动设于侧壁上并覆盖内腔，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁连接处分设圆形倒角，于圆形倒角处设气囊，气囊上设气囊口，所述气囊口一端接于气囊，另一端穿出侧壁接于气源，气源上设气源开关，所述气源开关连接主机。主机是整个系统的大脑、心脏，理应受到严密的安全保护，当主机判断出挖掘机超负荷而操作人员又没有及时处理时，除了在显示器显示作业超载运行，主机同时判断此时整个系统环境处于危险中，则发出信号控制气源开关向气囊供气，气囊撑开保护了主机内部的电气元件、主板等配件，避免在发生危机状况(如超载挖掘机倒塌)时硬力对主机的损害，保护了主机的安全运行即可保证整个系统处于安全、受控状态。

通过上述公开内容，本实用新型的有益效果为：通过大臂角度传感器测量挖掘机工作时大臂与地面(水平面)之间的夹角，通过重力传感器测量出挖掘机工作臂(大臂)本身的自重，通过油压传感器测出支撑油缸向上给予挖掘机工作臂的推力，再结合测量不同的力臂长度，通过公式与三角函数可实时算出挖掘机的工作载重，将实时载重与额定载重在主机内进行对比即可判断挖掘机实时有没有超负荷运行，主机将数据、结论实时反映于显示器上供操作人员参考、了解，因为做到了实时传送角度数据、油压数据，提高了精确度，实时的将挖掘机力臂角度、油缸推力等信息反映给挖掘机操作者，使挖掘机的作业能力在其设计参数范围内安全、高效的被利用，从而有效避免挖掘机及操作者发生安全事故，且液压取力方式根据的是大臂角度传感器、油压传感器实时传回的数据，精确、及时无滞后，避免了机械取力装置的精度差、机械磨损损耗、安装费力的缺点，测量及时、准确，安装传感器比安装机械取力装置简单、快捷，没有机械磨损，延长了系统的使用寿命，降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型挖掘机液压取力系统的结构框图。

图2为本实用新型大臂角度传感器、重力传感器的安装结构示意图。

图3为本实用新型挖掘机大臂的受力分析图。

图4为本实用新型主机的结构示意图，图中省略部分结构。

附图标记如下：

1挖掘机驾驶室，2挖掘机大臂，3气囊，3a气囊口，4挖掘机本体，4a支撑油缸，5圆形倒角，6大臂角度传感器本体，7大臂角度传感器出线端，8重力传感器本体，9重力传感器出线端，10底板，11第一侧壁，12第二侧壁,13第三侧壁,14第四侧壁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，一种挖掘机液压取力系统，包括大臂角度传感器、电源、重力传感器、油压传感器、显示器、主机。

参见图3，所述主机包括底板10、上盖、侧壁，所述底板10呈矩形，所述侧壁包括第一侧壁11、第二侧壁12、第三侧壁13、第四侧壁14，所述第一侧壁11、第二侧壁12、第三侧壁13、第四侧壁14竖直分设于底板10四边，所述第一侧壁11、第二侧壁12、第三侧壁13、第四侧壁14依次首尾连接且围绕底板10形成具有上部开口的内腔，所述内腔内设有电器元件，所述上盖活动设于侧壁上并覆盖内腔，所述第一侧壁11、第二侧壁12、第三侧壁13、第四侧壁14连接处分设圆形倒角5，于圆形倒角5处设气囊3，气囊3上设气囊口3a，所述气囊口3a一端接于气囊3，另一端穿出侧壁接于气源，气源上设气源开关。所述大臂角度传感器、电源、重力传感器、油压传感器、显示器、气源开关均与主机相连。

参见图2，所述大臂角度传感器、重力传感器均设于挖掘机大臂2上，所述大臂角度传感器包括大臂角度传感器本体6、设于大臂角度传感器本体6上的大臂角度传感器出线端7，所述重力传感器包括重力传感器本体8、设于重力传感器本体8上的重力传感器出线端9，所述大臂角度传感器出线端7、重力传感器出线端9均朝向挖掘机驾驶室1。

继续参见图2，所述油压传感器设于挖掘机主液压油箱管道上，所述主机、显示器、电源均设于挖掘机驾驶室1内，挖掘机驾驶室1设于挖掘机本体4上；挖掘机本体4上设支撑油缸4a，支撑油缸4a一端连接挖掘机本体4，另一端连接挖掘机大臂2，所述挖掘机主液压油箱连通支撑油缸4a。

本实用新型的工作原理：参见图3，挖掘机的负载为F2，挖掘机工作臂(挖掘机大臂2)本身的自重为F3，F3根据重力传感器测量得出数据，支撑油缸4a提供给挖掘机大臂2的支撑力为F1，F1由油压传感器测量得出数据，挖掘机大臂2与水平面之间的夹角为α，则F1对应的力臂L1为支撑油缸的力臂，支撑油缸4a于挖掘机大臂2上的支撑点到挖掘机大臂2与挖掘机本体4的交点(即挖掘机大臂2支点)的距离为L4，根据三角函数可得出L1＝cosα*L4，F3对应的力臂L3可由挖掘机厂家资料中得知，挖掘机大臂2的长度为L5，F2对应的力臂L2＝cosα*L5，则根据受力平衡原理F1*k*L1＝F2*L2+F3*L3,其中K为角度系数(0＜K≤1)，根据现场情况取值，再根据重力公式G＝mg(g为比例系数，重力大小约为9.8N/kg，重力随着纬度大小改变而改变，表示质量为1kg的物体受到的重力为9.8N)可以得出重量m2＝F2/g＝(F1*k*L1-F3*L3)/(L2*g)，即得出挖掘机的实时负载，并在主机里与事先录入的额定负载比较是否超载，结果显示于显示器上提醒操作人员。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。