了解快换装置，让你的挖掘机快速变身

【铁甲工程机械网原创】近几年国内劳动力成本大大提高，甲方对工期的要求越来越高，节约时间就是节约成本！快速连接器从韩国传入中国市场后慢慢被国内客户认可和广泛接受，过去两个人更换破碎锤等附件要40分钟以上，今天只要30秒，你也要来一发？

挖掘机快速连接器，也叫快换接头、快速连接头。快速连接器能在挖掘机上迅速安装、切换各种配置件（挖斗、松土器、破碎锤、液压剪等），能扩大挖掘机使用范围，并能节省时间，提高工效。 

下面开始全面解读快换装置。

挖掘机快速连接器特性

  1、使用高强度的材料；适用于3-80吨位的各种机型；

  2、使用液控单向阀的安全装置，保证安全；

  3、挖掘机配置件无需改装，也不用拆卸销轴就能更换，因此安装迅速，能极大提高工作效率。

  4、破碎锤与挖斗之间无需人工砸斗销，轻轻搬动开关十秒钟即可完成挖斗与破碎锤之间互换，省时、省力、简单方便。

  5、主要应用于需要经常频繁更换挖掘机前端工作装置的工作场合，在长期使用一 种装置是尽量不要安装。

快速联轴器的使用能够极大提高挖掘机的作业效率。其目的是实现各个不同功能附属机具的快速装卸， 使得挖掘机具有多种施工技能 。目前， 快换装置大多是由独立产家生产并配套供给挖掘机生产企业。

快速联轴器

快速联轴器的使用

快换装置类型

按快换装置的使用方式不同， 可将其分为通用型和专用型两种：

通用型：是根据挖掘机斗杆末端安装标准铲斗时的两个销钉铰接结构， 以此来设计快换装置与斗杆的联接， 而快换装置与附属机具的联接则采用了销钉或者是（固定或活动的） 锁钩方式实现。这样， 可以通过调整快换装置上的销钉或锁钩的中心距和直径， 实现与各种不同功能属具的联接， 达到通用的效果。

这种通用型的快换装置可以在若干厂家的同吨位、 斗容量及机具的连接尺寸近似的液压挖掘机上使用。

通常， 快换装置还带有专用的锁止机构， 来保证属具联接牢靠而不会发生意外脱离。但是， 由于在斗杆和机具直接增加了快换装置这一中介零件， 在一定程度上相当于增加了斗杆的长度和铲斗挖掘半径， 对挖掘力有负面影响。

专用型：是根据某些类型液压挖掘机的吨位和斗容量量身定做特定的某个或一系列的机具， 附属机具与挖掘机斗杆直接连接， 其优点在于不必改变斗杆与附属机具之间的几何关系， 因此铲斗的工作半径和挖掘力等性能参数不会受到很大的影响。但是， 专用型的缺点在于其应用范围受到限制。

第一代快换装置连接器

通用型快换装置是目前市面上使用最广泛的联接方式， 也是众多生产厂家竞相开发的主要产品类型。按其工作原理的不同， 通用型快换装置可细分为手动式、 半自动式和全自动式 （包括液压手腕） 等形式。

1、手动型快换装置

典型的手动型快换装置结构如下图 ，一般情况下， 前锁钩是固定的， 与快换装置机体做成一体， 而活动的后锁钩可以有各种形式， 比如，有连杆机构（利用机构的死点位置）、 弹簧锁舌或拧紧螺栓等， 完成与属具的联接锁止。使用时， 要求由操作手工动操作联接机构。在属具与锁钩的联接完成后，必须手工插入安全销锁止， 防止机具意外脱落。

手动型快换装置

虽然手动型快换装置的联接方式比将属具直接联接在斗杆上的方式更为方便快捷，但是属具的更换过程还是比较费时，要求操作工从驾驶舱出来操作并安装安全锁止销。

此外，由于拆卸机具时手工开锁力的大小有限，故所设计的闭锁弹簧力不能太大，这容易导致锁钩的闭锁力不足， 造成附属机具联接松动、甚至脱落的事故发生。

2、半自动型快换装置

大部分的半自动型快换装置与手动型的结构和原理一样， 但是， 利用一个液压活塞杆来替代手工，对联接锁钩进行操控， 因此操作工无须离开驾驶舱， 通过操作按钮即可完成附属机具与快换装置的联接和锁止。常见的半自动快换装置有锁钩型和插销型两种。

半自动型快换装置

锁钩型装置采用前后锁钩（通常后锁钩可动）的形式，实现与附属机具的联接。由活塞型油缸推动锁销机构， 使其处于死点位置， 完成属具的联接闭锁。

锁钩型装置

而插销型半自动快换装置， 则利用可在驾驶室内操纵的液压控制阀， 控制液压油缸活塞杆带动与之连接的导块，推动双锁销机构， 将锁销插入锁销孔， 完成属具的联接闭锁。但是， 由于两插销的中心孔间距为定值且不可调， 造成这类快换装置的通用性受到一定的限制。

半自动快换装置更换属具的便捷性明显优于手动型， 但是，与手动的快换装置一样， 在半自动快换装置完成与属具的联接动作后， 需要操作人员手工从侧面插入安全插销，以保证锁止机构处于闭合状态，防止作业过程中由于误操作以及液压系统失效而导致锁止油缸缩回，而造成属具脱落事故发生。

然而，工程实际中，确实可能存在由于操作人员忘记插入安全销锁定装置而导致失误的安全事故。

3、普通的全自动型快换装置

所谓的全自动型快换装置， 就是将半自动快换装置中， 需要操作工人工插入安全销的工作改进为采用油缸驱动安装液压锁的附加安全弹簧装置。操作工可以在驾驶舱内完成全部的属具更换工作。

快换装置中，通常采用具有独立的安全机构来保证联接闭锁机构处于完全闭合位置，而且驾驶舱内有专门的指示装置来判定锁止机构是否完全与属具接合。

普通的全自动型快换装置，通过液压和机械的双重防护，使得属具的更换更加便捷安全。就目前工程使用的产品来看，主要有单钩爪锁止型和双钩爪锁止型两种。

（1）单钩爪锁止型的全自动快换装置如下图：

单钩爪锁止型的全自动快换装置

固定的前锁钩与铲斗的前销轴结合，而活动的后锁钩由液压缸驱动与铲斗的后销轴结合，利用重力锁止杆 （四杆机构的死点位置） 或其它方式实现自动锁止。

（2）双钩爪锁止型全自动快换装置附加设计了一个耦合可动的前锁钩，它与铲斗的前销轴结合并通过一个重力装置或其它方式使其锁止在确切的位置上，其锁止状态和释放状态分别如下图。

双钩爪锁止型全自动快换装置

与手工机械式和半自动型快换装置相比，全自动快换装置可以由操作工在驾驶舱内完成机具的更换和安全锁止， 使用快捷迅速且安全可靠。

使用过程中需要注意的是：全自动快换装置的安全闩锁机构需要定期检查和维护， 以确保锁定机构正常运行。上述 3种类型快换连接器基本上代表着快换连接器的第一代产品， 是目前市场上快换应用领域的主导产品， 品种达 20 多种， 占据 90%以上的市场份额。

不同品牌的产品在本体结构设计、 锁钩、 安全装置等方面具有不同的结构特点， 因此产品对不同机具的通用性和适用性、 使用过程中的安全性以及更换的自动化程度等性能方面各有特点。

第一代快换连接器产品发展的方向也就主要集中在安全可靠、 操作简便、 结构紧凑等方面的进一步提高上。

第二代快换装置连接器

由于第一代快换装置并没有增加挖掘机工作臂的自由度数目（即空间运动和姿态的灵活性），限制了挖掘机的更多功能的发挥。

因此，目前出现了第二代的快换连接器（也称为多功能液压手腕），这类装置增加了挖掘机灵活性， 很好地扩展和延伸主机各项功能和作业范围。

多功能液压手腕是在第一代快换产品的基础上， 增加了旋转和摆动等运动自由度， 在原有挖掘机的主机液压系统， 将快换连接器的联接锁止和运动控制等功能与挖掘机的原操纵手柄集成， 这样能够保持挖掘机操作者的工作习惯。多功能液压手腕始现于上世纪 80年代，目前主要的生产厂家有 Indexator（注册商标 Rototilt，其产品根据吨位不同分为 6 个系列）和 Engcon（注册商标 Tiltrota⁃tor）这两家公司， 还有 ABL、 Steelwrist、 Sandco、OilQuick和SMP等小规模制造商。

多功能液压手腕将机、电、液及控制技术集成。比较典型的液压手腕结构如下图:

液压手腕结构

主要由液压 （螺旋） 调整摆动装置、 液压油缸、 全回转装置以及快速连接器等组成。通过油缸的摆动（或是螺杆的转动） 可以实现机具的横向摆动， 左右倾角可达 40°； 采用电磁阀控制的液压马达驱动下方的 360°回转装置， 并带动机具转动。

因此，安装了多功能液压手腕之后，挖掘机的工作机具增加了水平回转以及横向左右摆动的自由度，能够在不调整整机位置及姿态情况下， 轻易地以最佳的机具作业角度实现不同方向的挖掘工作。

由于挖掘机及其机具的种类较多， 为了提高多功能液压手腕的通用性， 通常将它与普通的快换接头联合使用。利用普通快换装置对挖掘机斗杆销钉铰接结构的适应能力， 减少销轴的更换次数， 然后利用液压手腕进行各类属具的外接， 满足复杂作业过程中对各种工位和姿态的要求， 提高了工作效率。

另一方面， 液压手腕的回转或摆动的传动机构采用了蜗轮蜗杆传动形式，其不能承受频繁的冲击载荷，因此， 其应用也受到一些局限性，例如，当进行破碎、 振动夯凿作业时，需要将破碎锤等机具直接用普通快换装置连接， 避免频繁冲击而导致液压手腕传动机构的失效。

因此，为了多功能液压手腕的配套和普及，在欧洲，已经开始对液压手腕产品形成标准化，包括上下连接结构尺寸、对应配套的机型以及与其配套的功能属具联接接口等。

目前在中国市场，第二代快换连接器尚处于产品的开发期和市场的培育期。因此，需要政府相关部门和企业一道， 致力于相关标准的规范和完善，以利于产业的发展壮大。

参考文献/资料

许盛辉.挖掘机快换装置的结构原理及发展概况[J].机电技术，2016,2：149-152.
部分图片来源于网络

这位甲友，还自己制作了一个手动快换装置。您可以在铁甲论坛进行学习和经验分享。

手动快换装置

手动快换装置

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【作者简介】——李强

正儿八经的农村娃，拿得动锄头，开得了拖拉机；

靠谱着调的大学生，玩得转电脑，动的了笔杆子；

近期愿望，希学会开挖掘机。

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