一种无斗栓开斗装置的制作方法

本发明属于矿业机械技术领域，具体为一种无斗栓开斗装置。

背景技术：

露天矿采掘设备电铲的铲斗的斗门开与关的动作是通过开斗电动机带动钢丝绳卷筒，收回钢丝绳，开斗钢丝绳通过，通过向上拉斗栓杠杆，斗栓杠杆将斗栓从插孔中抽出斗门即打开。开斗钢丝绳每隔100小时左右就要更换。电铲铲斗斗门缓冲装置大多为机械缓冲装置，这种缓冲装置缓冲效果不佳，缓冲器摩擦片出现磨损，达到使用极限；碟簧出现疲劳，不能有效产生摩擦力，需要对其进行更换修复。此外开斗电机、开斗钢丝绳、卷筒、接触器、拐臂、链条等铲斗门元部件也很容易发生故障，是降低电铲的出动率的一个主要因素。现有开斗装置电铲开斗机构动作执行元件多，故障率高，维护所需要的机械成本高；电铲原有斗门缓冲装置大多为机械缓冲装置，缓冲效果不佳，且零部件容易损坏。

综上上所述现有技术中的电铲铲斗的缺点是：

1、电铲原有开斗机构需要额外提供电源的开斗电动机，能耗大。

2、电铲开斗机构动作执行元件多，故障率高，维护所需要的机械成本高。

3、电铲原有斗门缓冲装置大多为机械缓冲装置，缓冲效果不佳，且零部件容易损坏。

4、维护人员经常需要在电铲动臂上高空作业维护开斗机构容易发生坠落事故。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种无斗栓开斗装置。

本发明的一种无斗栓开斗装置，包括l型支撑杆、连接杆、挡块支撑座总成、斗门、斗体和液压控制系统，所述斗门活动连接在斗体上，所述l型支撑杆一端通过支撑杆固定销连接在斗体上，另一端通过连接杆连接在斗体上，所述连接杆与斗门之间设置有挡块支撑座总成，所述挡块支撑座总成包括挡块、调整垫片、螺栓、螺母、垫片及挡块支撑座，所述挡块支撑座内部设有长方体凹槽，所述长方体凹槽内放置若干个调整垫片和一个挡块，所述挡块侧面设置有将其贯穿的长通孔，所述挡块通过长通孔、螺栓、螺母及垫片配合固定在挡块支撑座上，所述液压控制系统包括发电机、液压马达、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第一储能器、第二储能器、第三储能器、第四储能器、斗门缓冲油缸及开斗触发油缸，所述发电机、液压马达、第四电磁阀、第三电磁阀、第三储能器、第四储能器、第五电磁阀、第一电磁阀、第一储能器、第二储能器及斗门缓冲油缸依次连接，所述第三电磁阀分别连接第三储能器、第四储能器及第一电磁阀，所述第一电磁阀、第二电磁阀及开斗触发油缸依次连接。

优选的，所述开斗触发油缸的轴向中心线与斗门在自锁时l型支撑杆的两个铰接孔圆心的连线成90°。

优选的，所述挡块材料硬度比连接杆材料硬度软。

优选的，所述发电机连接超级电容。

本发明的有益效果：本发明可以实现把斗门下落的重力势能转化为储能器液压能，需要打开斗门时释放储能器中的液压能，来进行开斗作业，而斗门打开后又可以继续把电铲斗门的下落的重力势能转化为储能器中的液压能，可以保证电铲开斗机构的持续作业。从而取消了利用开斗电动机作为动力源进行开斗的一系列开斗装置（开斗电机、钢丝绳、滑轮、卷筒、开斗接触器、开斗热继电器、开斗电阻栅、拐臂、链条等）。不需要开斗电动机等额外的动力源装置，在降低了电能消耗的同时，大大的减少了开斗机构的执行元器件的数量，并可以有效的降低电铲开斗机构的故障率。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的机械结构示意图；

图2-3为挡块支撑座总成结构示意图；

图4为斗门处于自锁状态示意图；

图5为斗门处于自锁临界点示意图；

图6为斗门处于解锁状态示意图；

图7为斗门处于自锁状态结构示意图；

图8为斗门处于打开状态结构示意图；

图9为液压控制系统正常模式示意图；

图10为液压控制系统应急模式示意图；

图11为斗门打开下落的缓冲过程示意图；

图12为斗门闭合的缓冲过程示意图；

图13为卸料状态（斗门打开）示意图；

图14为挖料状态（斗门闭合）示意图。

图中：1-l型支撑杆；2-连接杆；3-斗门；4-斗体；5-支撑杆固定销；6-挡块；7-调整垫片；8-挡块支撑座；9-长通孔；10-垫板；11-开斗触发油缸。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-14所示，本发明的一种无斗栓开斗装置，包括l型支撑杆1、连接杆2、挡块支撑座总成、斗门3、斗体4和液压控制系统，所述斗门3活动连接在斗体4上，所述l型支撑杆1一端通过支撑杆固定销5连接在斗体4上，另一端通过连接杆2连接在斗体4上，所述连接杆2与斗门3之间设置有挡块支撑座总成，所述挡块支撑座总成包括挡块6、调整垫片7、螺栓、螺母、垫片及挡块支撑座8，所述挡块支撑座8内部设有长方体凹槽，所述长方体凹槽内放置若干个调整垫片7和一个挡块6，所述挡块6侧面设置有将其贯穿的长通孔9，所述挡块6通过长通孔9、螺栓、螺母及垫片配合固定在挡块支撑座8上，所述液压控制系统包括发电机、液压马达、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第一储能器、第二储能器、第三储能器、第四储能器、斗门缓冲油缸及开斗触发油缸11，所述发电机、液压马达、第四电磁阀、第三电磁阀、第三储能器、第四储能器、第五电磁阀、第一电磁阀、第一储能器、第二储能器及斗门缓冲油缸依次连接，所述第三电磁阀分别连接第三储能器、第四储能器及第一电磁阀，所述第一电磁阀、第二电磁阀及开斗触发油缸11依次连接。

具体地，液压控制系统工作具体原理为：利用液压油缸缓冲器代替电铲斗门的机械缓冲器，液压油缸与液压储能器相连，当电铲铲斗装满料，需要卸料时，斗门缓冲油缸的活塞被压缩，油缸中的液压油被压缩到液压储能器中。等下次卸料需要开斗时，电气控制元件向控制电磁阀动作，释放储能器中的液压能，推动执行元件开斗触发油缸打开斗门，打开斗门下落后继续压缩斗门液压缓冲油缸，为储能器补充压力。

该液压模式的工作模式分为正常模式和应急模式。液压控制系统中应急备用第三储能器和第四储能器在正常情况下只吸收系统的液压能，并进行保压，而不参与释放能量执行开斗作业。如果系统发生故障，在处理故障过程中需要把正常工作第一储能器和第二储能器的压力进行释放，因此故障处理完毕后，系统由于没有压力无法作业，此时需要切换到应急模式，由第三储能器和第四储能器继续为系统提供压力执行开斗作业。具体动作原理如下：

当第一电磁阀处于左位时，第一储能器、第二储能器与第二电磁阀接通，系统处于正常工作模式；当系统发生故障导致第一储能器和第二储能器没有压力，或者在故障处理完毕后第一储能器和第二储能器中的压力已经释放为零，由于系统没有加压泵，因此这种情况系统无法执行开斗作业。此时只需将第一电磁阀打在右位，第三储能器、第四储能器与第二电磁阀接通，系统处于应急模式，由于第三储能器和第四储能器在正常工作模式时只起到加压和保压的作用，并不释放压力参与执行开斗作业，储能器保留有设定的压力。因此当转换到应急模式时，储能器里有足够的压力驱动开斗油缸执行开斗作业。而系统在应急模式工作的同时，随着斗门带动斗门缓冲油缸的运动向第一储能器和第二储能器加压，使其逐步增加恢复到系统的设定压力。此时可以把第一电磁阀打在左位系统恢复到正常工作模式，电铲正常作业。

具体地，机械结构具体原理为：为了实现电铲在处于挖掘状态是斗门自动锁死，而当挖掘完毕准备卸料时，开斗触发油缸可以将斗门轻松打开，本发明利用双摇杆机构死点自锁的原理来设计斗门的打开与自锁零部件的结构。可以将执行开斗作业所需的液压能量降到最低，从而保证液压系统的持续运行。

主要零部件主要由：l型支撑杆1、连接杆2及挡块支撑座总成组成。

如图5-7所示，电铲在挖掘位置时上述电铲的开斗装置在重力的作用下能够自动锁死的条件及动作原理是：

ac+oc≥ab+bo

l型支撑杆的力学等效直线：ac

斗门的力学等效直线：bo

连接杆的等效直线为：oc

机架（以斗体为机架）为：ab

ab、bo、oc、ac这四条等效直线中，连接杆的等效直线oc最短。

当o点在ac的下方，斗门处于自锁状态保持关闭。

点o、a、c在一条直线上，斗门3处于自锁临界点，此时如果开斗触发油缸11推动连接杆2与l型支撑杆1的铰接点，使o点处于ac直线的上方，斗门3便在重力的作用下解锁打开。

当o点在ac的上方，斗门3处于解锁状态，在斗门3自重的作用下打开。

在连接杆oc与斗门之间设置挡块6以及挡块支撑座8，可以使斗门3处于自锁状态时，连接杆oc只需要旋转较小的角度（1°-2°左右）便可以超越自锁临界点，从而以较小的能量打开斗门3。

挡块支撑座总成包括挡块6、调整垫片7、螺栓、螺母、垫片及挡块支撑座8。挡块支撑座8内部有个长方体凹槽，里面可以放置若干个调整垫片7和一个挡块6；贯穿挡块6侧面设置长通孔9，挡块6的固定位置可以沿着长通孔9的方向调整。当斗门3容易自开或者锁不住时，可以减少调整垫片7的数量进行调整；当斗门3打开困难时，可以适当增加垫片7的数量。挡块6材料的硬度要比连接杆2材料的硬度软。这样可以保证连接杆2的使用寿命，而挡块6变形、磨损后可以随时更换。

两个挡块支撑座8中间设置有可以自动复位的单作用油缸，即开斗触发油缸11，开斗触发油缸11的轴向中心线（活塞运动的方向）与斗门3在自锁时l型支撑杆1的两个铰接孔圆心的连线（ac）成90°。开斗触发油缸11的底部设置几个调整垫，如果出现挡块6磨损的情况可以减少调整垫的数量。

开斗触发油缸11的活塞顶部与l型支撑杆1接触的部分设置一个垫板10，垫板10的硬度要比l型支撑杆1的硬度软，可以保证l型支撑杆1的寿命。

开斗触发油缸11的底座可以设置调整垫用于调整垫板10与l型支撑杆1接触面的间隙。

开斗触发油缸11的活塞与油缸座之间设置一个拉簧，开斗作业完毕后可以使活塞杆自动回位。

连接杆2的销轴套采用偏心套，一旦由于各部位磨损导致斗门在关闭时斗门关不严实，可以旋转偏心套的布置位置，使连接杆2两个销轴的中心距加大，这样可以消除斗门3与斗体4的间隙。

利用液压油缸作为开斗触发执行装置，推动触发装置打开斗门3。斗门触发装置可以是由开斗杠杆、斗栓等传统模式组成。由开斗杠杆、斗栓等传统模式组成到斗门触发装置，其液压油缸执行机构可以是上置式的也可以是下置式的。

本发明为了实现电铲在处于挖掘状态是斗门自动锁死，而当挖掘完毕准备卸料时，开斗触发油缸可以将斗门轻松打开。本发明利用利用双摇杆机构死点自锁的原理来设计斗门的打开与自锁零部件的结构。可以将执行开斗作业所需的液压能量降到最低，从而保证液压系统的持续运行。利用液压油缸缓冲器代替电铲斗门的机械缓冲器，液压油缸与液压蓄能器相连，当电铲铲斗装满料，需要卸料时，斗门液压缓冲油缸的活塞被压缩，油缸中的液压油被压缩到液压蓄能器中。等下次卸料需要开斗时，电气控制元件向控制电磁阀动作，释放蓄能器中的液压能，推动执行元件开斗油缸打开斗门，打开斗门下落后继续压缩斗门液压缓冲油缸，为蓄能器补充压力。分别在斗门缓冲油缸的有杆腔和无杆腔的进油口和出油口安装可以向蓄能器加压的单向阀，无论是在打开的动作过程，还是斗门关闭的动作过程可以实现以下两个功能。

（1）斗门无论是在打开的动作过程，还是斗门关闭的动作过程，液压系统都可以通过缓冲油缸对斗门起到有效的缓冲作用。

（2）斗门无论是在打开的动作过程，还是斗门关闭的动作过程，只要斗门来回动作就可以实现对蓄能器的加压作用。这样蓄能器就可以有更多的液压能驱动开斗油缸和液压马达做功。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。