本實用新型涉及滑移式叉木機領(lǐng)域,特別是一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機。
背景技術(shù):
滑移式叉木機是一種廣泛應(yīng)用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等相關(guān)領(lǐng)域,進行木料、甘蔗、柱狀建材等搬運、裝卸作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,因其結(jié)構(gòu)緊湊、作業(yè)靈活,在農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)及建筑施工等場合發(fā)揮了重要的作用,傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機是在傳統(tǒng)液壓式裝載機基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的,存在著能耗高、噪音大、尾氣排放嚴重、智能化水平低等缺點??煽貦C構(gòu)是傳統(tǒng)機構(gòu)與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,近年來開展的“數(shù)控一代”裝備創(chuàng)新工程,給傳統(tǒng)生產(chǎn)機械技術(shù)升級帶來了機遇,針對液壓式滑移叉木機的缺點,將可控機構(gòu)及機器人相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)裝卸機械工作裝置的設(shè)計中,提出了一類可控機構(gòu)式裝卸機械,包括可控機構(gòu)式甘蔗裝載機、可控機構(gòu)式裝車機等,此類可控機構(gòu)式裝卸機械避免了液壓系統(tǒng)的使用,它由多自由度連桿機構(gòu)和多個可控電機組成,其輸出運動由多臺計算機編程控制的可控電機共同決定,叉斗的輸出軌跡是一個多自變量的函數(shù),可以輕易實現(xiàn)復雜柔性軌跡輸出,相比液壓式滑移叉木機,可控機構(gòu)式裝卸機械具有智能化程度高、靈活度好、高傳動效率等優(yōu)點,對于推動滑移式叉木機綠色化、智能化具有重要的意義。
但是,在多自由度可控機構(gòu)式甘蔗裝載機、甘蔗裝車機等可控機構(gòu)式裝卸機械進行工程應(yīng)用研究的過程中,發(fā)現(xiàn)了一系列未曾涉及的工程問題。首先,現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械動臂升降支鏈均由主動桿進行動力輸入,主動桿則由可控電傳動系統(tǒng)驅(qū)動,受制于可控電機成本高、輸出功率小、扭矩低等問題,造成現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械動力性能差、負載能力弱等問題,難以滿足以高負載裝卸作業(yè)為主的滑移式叉木機動力需求,這也是現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械設(shè)計仍停留在構(gòu)型設(shè)計階段的主要原因;其次,可控機構(gòu)式裝卸機械工作裝置均為平面并聯(lián)機構(gòu),動臂升降支鏈采用主動桿—連桿—動臂的構(gòu)型設(shè)計形式,兩升降支鏈同時抬升動臂時,由于制造、加工、裝配等誤差,特別是在工作裝置承受偏載的情形下,造成動臂并聯(lián)的兩升降支鏈受力不均,影響了舉升穩(wěn)定性,很容易造成部分構(gòu)件的過載損毀,影響可控機構(gòu)式木材搬運機械的使用壽命;另外,現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械各構(gòu)件一般采用轉(zhuǎn)動副的連接形式,相比含移動副的液壓式滑移叉木機的工作裝置,缺少有效的過載保護及吸振手段。上述原因嚴重影響和制約了可控機構(gòu)式滑移叉木機的研發(fā)和工程應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的在于已有技術(shù)存在的問題,提供一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機,該種滑移式叉木機利用可控機構(gòu)技術(shù)并采用全新構(gòu)型設(shè)計,使其既具有現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械智能化程度高、靈活度好、傳動效率高等優(yōu)點,同時解決可控機構(gòu)式裝卸機械動力性能差、負載能力弱、動臂升降機構(gòu)穩(wěn)定性差、缺乏有效的過載保護及吸振手段等工程問題,有效克服傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機存在的機械效率低、噪音污染嚴重、智能化水平低等問題,使該滑移式叉木機具有較好的動力學性能及承載穩(wěn)定性,同時具有較強的抗振能力和過載保護性能。
本實用新型通過以下技術(shù)方案來達到上述目的:一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機,包括多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、叉斗控制機構(gòu)以及機架。
所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)包括第一驅(qū)動支鏈、第二驅(qū)動支鏈、曲軸,所述第一驅(qū)動支鏈包括第一主動桿、第一連桿,所述第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機架連接,另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接,所述第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與曲軸連接,所述第二驅(qū)動支鏈包括第二主動桿、第二連桿,所述第二主動桿一端通過第四轉(zhuǎn)動副與機架連接,另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接,所述第二連桿另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與曲軸連接,所述曲軸通過第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副與機架連接。
所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)所含主動桿均由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動控制,所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)在計算機系統(tǒng)的控制下,可以將多個動力單元的動力合成后通過曲軸輸出,從而使該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)了由多臺小功率可控電機輸入,大功率、高扭矩動力輸出的目的,解決了傳統(tǒng)可控裝卸機構(gòu)伺服電機功率輸出小、驅(qū)動扭矩低等問題。另外,根據(jù)滑移式叉木機的動力要求,可以方便選用四單元、六單元等多種動力單元形式,提高了該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)動力適應(yīng)性。
所述動臂升降機構(gòu)包括第一升降支鏈、第二升降支鏈、動臂。所述第一升降支鏈包括第三連桿、第一液壓缸。所述第三連桿一端通過鍵或其他方式與曲軸連接,另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第一液壓缸一端連接,所述第一液壓缸另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與動臂連接,所述第二升降支鏈包括第四連桿、第二液壓缸。所述第四連桿一端通過鍵或其他方式與曲軸連接,另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第二液壓缸一端連接,所述第二液壓缸另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與動臂連接,所述動臂通過第十三轉(zhuǎn)動副,第十四轉(zhuǎn)動副與機架連接。
在滑移式叉木機作業(yè)過程中,由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu),將第一液壓缸與第二液壓缸通過液壓管線連接,進而實現(xiàn)并聯(lián),根據(jù)帕斯卡原理,兩缸體內(nèi)液體壓力相同,可以有效改善動臂升降機構(gòu)兩升降支鏈受力不均的問題,提高動臂舉升穩(wěn)定性,延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。通過液壓元件的引入可以有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力,另外,通過在動臂升降機構(gòu)所含液壓缸的缸體上引入泄壓閥等附屬裝置,可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功能。
所述叉斗控制機構(gòu)包括第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器、第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器、上叉、下叉,所述第一直線驅(qū)動器一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與機架連接、另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與下叉連接,所述第二直線驅(qū)動器一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與機架連接、另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副與下叉連接,所述下叉另一端通過第十九轉(zhuǎn)動副、第二十轉(zhuǎn)動副與動臂連接,所述上叉通過第二十一轉(zhuǎn)動副、第二十二轉(zhuǎn)動副與下叉連接,所述第三直線驅(qū)動器一端第二十三轉(zhuǎn)動副與下叉連接,另一端通過第二十四轉(zhuǎn)動副與上叉連接,所述第四直線驅(qū)動器一端第二十五轉(zhuǎn)動副與下叉連接,另一端通過第二十六轉(zhuǎn)動副與上叉連接。所述叉斗控制機構(gòu)由第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器、第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器進行驅(qū)動控制,實現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。所述叉斗控制機構(gòu)包含的各直線驅(qū)動器為伺服電動缸。
所述一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機在各電傳動系統(tǒng)的編程控制下,完成裝載作業(yè)。該多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機既具有現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu)智能化程度高、能耗低、動態(tài)性能好、可靠性好等特點,同時由于液壓元件的引入,使其具有液壓式裝載機的諸多優(yōu)點,具體表現(xiàn)在:(1)所述動臂升降機構(gòu)的第一升降支鏈和第二升降支鏈引入液壓元件后,所述第一液壓缸與第二液壓缸可通過液壓管線連接實現(xiàn)并聯(lián),根據(jù)帕斯卡原理,兩缸體內(nèi)液體壓力相同,可以有效改善動臂升降機構(gòu)兩升降支鏈受力不均的問題,提高動臂舉升穩(wěn)定性,延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命;(2)所述動臂升降機構(gòu)的第一升降支鏈和第二升降支鏈引入液壓元件后,可以有效提高滑移式叉木機的抗振性能;(3)所述動臂升降機構(gòu)的第一升降支鏈和第二升降支鏈引入液壓缸后,在滑移式叉木機鏟裝作業(yè)過程中,當承受的載荷在許用范圍時,液壓缸可視為一個不可伸縮的二力桿起傳遞力的作用,若承受的載荷超過許用范圍時,液壓缸上的泄壓閥打開,起到過載保護作用?;谏鲜鎏攸c,所述的多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機相比現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu)具有更好的動力學性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及隨之帶來的更長使用壽命,并且較易實現(xiàn)過載保護功能,具有較強的工程應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
本實用新型突出優(yōu)點在于:
1、該種滑移式叉木機在基于可控機構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)上采用全新構(gòu)型設(shè)計,在滿足木材裝卸作業(yè)所需自由度和工作空間要求下,具有較好的運動學和動力學性能,動臂升降機構(gòu)、叉斗控制機構(gòu)通過采用平面并聯(lián)設(shè)計和使用液壓元件,大幅提升了滑移式叉木機的剛性和作業(yè)穩(wěn)定性。該滑移式叉木機既具有可控機構(gòu)式裝卸機械能耗低、傳動效率高、智能化程度高、可靠性好等特點,同時具備液壓式滑移叉木機工作裝置抗沖擊性能好、過載保護性能強、舉升穩(wěn)定性好等特點。
2、該滑移式叉木機采用計算機編程控制的電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動,不僅具有較高的智能化水平,實現(xiàn)了作業(yè)數(shù)控化,而且液壓元件的引入依然保證了較高的機械效率和較好的可靠性。該種滑移式叉木機全新構(gòu)型設(shè)計中引入的液壓缸主要用途并非像現(xiàn)有液壓式工程機械,用來驅(qū)動工作裝置做功,而是作為連桿傳遞動力,并通過微小移動調(diào)節(jié)偏載,提高動臂升降機構(gòu)舉升穩(wěn)定性,避免了液壓系統(tǒng)機械效率低等問題,減少了液壓元件的磨損問題,相比液壓式工程機械具有更長的使用壽命以及更高的可靠性。
3、相比現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu),本實用新型所述滑移式叉木機具有更強的承載能力和適應(yīng)性。多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)的引入,大幅提高了該滑移式叉木機的承載能力,該設(shè)計尤其適用于滑移式叉木機等需要重載作業(yè)的應(yīng)用場合;該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)具有較強的動力適應(yīng)性,可根據(jù)不同的動力要求,選用四單元、六單元等不同數(shù)量的驅(qū)動支鏈驅(qū)動,滿足輕型和重型各類滑移式叉木機動力要求。
4、相比現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu),本實用新型所述滑移式叉木機具有更好的動態(tài)性能和可靠性。將液壓缸作為連桿應(yīng)用到叉木機構(gòu)型設(shè)計中,液壓缸等液壓元件的引入使該機器人具有了良好的抗振和緩沖性能。動臂升降機構(gòu)通過缸體并聯(lián),實現(xiàn)了偏載作用下動臂兩升降支鏈的受力平衡,改善了各構(gòu)件受力不均的問題,提高了動臂的舉升穩(wěn)定性,延長了各構(gòu)件的使用壽命,提高了滑移式叉木機的可靠性,另外本實用新型所述滑移式叉木機具有更多的過載保護手段,通過在動臂升降機構(gòu)液壓缸上引入泄壓閥等附屬裝置,較易實現(xiàn)滑移式叉木機的過載保護性能。
5、相比傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機,本實用新型所述滑移式叉木機不僅具有機械效率高、可靠性好等特點,而且可控機構(gòu)技術(shù)的采用有效提高了滑移式叉木機操作和作業(yè)的智能化程度,降低了操縱人員的勞動強度,電傳動系統(tǒng)的采用顯著降低了滑移式叉木機的機械復雜度,降低了滑移式叉木機的制造成本。該滑移式叉木機具有能耗低、低噪音、無尾氣排放等特點,對推動滑移式叉木機綠色化、智能化具有重要的意義。
附圖說明
圖1為本實用新型所述的一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機示意圖。
圖2為本實用新型所述的一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機機架示意圖。
圖3為本實用新型所述的多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)示意圖之一。
圖4為本實用新型所述的多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)示意圖之二。
圖5為本實用新型所述的多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)曲軸示意圖。
圖6為本實用新型所述的動臂升降機構(gòu)示意圖。
圖7為本實用新型所述的叉斗控制機構(gòu)下叉機構(gòu)示意圖。
圖8為本實用新型所述的叉斗控制機構(gòu)上叉機構(gòu)示意圖。
圖9為本實用新型所述的一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機平面視圖。
圖10為本實用新型所述的一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機工作示意圖。
具體實施方式
以下通過附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明。
對照圖1,本實用新型所述的一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機,包括多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、叉斗控制機構(gòu)以及機架1。
對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5,所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)包括第一驅(qū)動支鏈、第二驅(qū)動支鏈、曲軸42,所述第一驅(qū)動支鏈包括第一主動桿38、第一連桿36,所述第一主動桿38一端通過第一轉(zhuǎn)動副27與機架1連接,另一端通過第二轉(zhuǎn)動副37與第一連桿36一端連接,所述第一連桿36另一端通過第三轉(zhuǎn)動副22與曲軸42連接,所述第二驅(qū)動支鏈包括第二主動桿39、第二連桿41,所述第二主動桿39一端通過第四轉(zhuǎn)動副24與機架1連接,另一端通過第五轉(zhuǎn)動副40與第二連桿41一端連接,所述第二連桿41另一端通過第六轉(zhuǎn)動副43與曲軸42連接,所述曲軸42通過第七轉(zhuǎn)動副26、第八轉(zhuǎn)動副25與機架1連接。
所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)所含主動桿均由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動控制,所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)在計算機系統(tǒng)的控制下,可以將多個動力單元的動力合成后通過曲軸42輸出,從而使該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)了由多臺小功率可控電機輸入,大功率、高扭矩動力輸出的目的,解決了傳統(tǒng)可控裝卸機構(gòu)伺服電機功率輸出小、驅(qū)動扭矩低等問題。另外,根據(jù)滑移式叉木機的動力要求,可以方便選用四單元、六單元等多種動力單元形式,提高了該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)動力適應(yīng)性。
對照圖1、圖2、圖6,所述動臂升降機構(gòu)包括第一升降支鏈、第二升降支鏈、動臂4。所述第一升降支鏈包括第三連桿16、第一液壓缸2。所述第三連桿16一端通過鍵或其他方式與曲軸42連接,另一端通過第九轉(zhuǎn)動副17與第一液壓缸2一端連接,所述第一液壓缸2另一端通過第十轉(zhuǎn)動副18與動臂4連接,所述第二升降支鏈包括第四連桿13、第二液壓缸3。所述第四連桿13一端通過鍵或其他方式與曲軸42連接,另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副14與第二液壓缸3一端連接,所述第二液壓缸3另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副21與動臂4連接,所述動臂4通過第十三轉(zhuǎn)動副23,第十四轉(zhuǎn)動副15與機架1連接。
在滑移式叉木機作業(yè)過程中,由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu),將第一液壓缸2與第二液壓缸3通過液壓管線連接,進而實現(xiàn)并聯(lián),根據(jù)帕斯卡原理,兩缸體內(nèi)液體壓力相同,可以有效改善動臂升降機構(gòu)兩升降支鏈受力不均的問題,提高動臂4舉升穩(wěn)定性,延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。通過液壓元件的引入可以有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力,另外,通過在動臂升降機構(gòu)所含液壓缸的缸體上引入泄壓閥等附屬裝置,可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功能。
對照圖1、圖2、圖7、圖8,所述叉斗控制機構(gòu)包括第一直線驅(qū)動器10、第二直線驅(qū)動器11、第三直線驅(qū)動器7、第四直線驅(qū)動器9、上叉12、下叉5,所述第一直線驅(qū)動器10一端通過第十五轉(zhuǎn)動副29與機架1連接、另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副35與下叉5連接,所述第二直線驅(qū)動器11一端通過第十七轉(zhuǎn)動副28與機架1連接、另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副34與下叉5連接,所述下叉5另一端通過第十九轉(zhuǎn)動副19、第二十轉(zhuǎn)動副20與動臂4連接,所述上叉12通過第二十一轉(zhuǎn)動副31、第二十二轉(zhuǎn)動副33與下叉5連接,所述第三直線驅(qū)動器7一端第二十三轉(zhuǎn)動副32與下叉5連接,另一端通過第二十四轉(zhuǎn)動副6與上叉12連接,所述第四直線驅(qū)動器9一端第二十五轉(zhuǎn)動副30與下叉5連接,另一端通過第二十六轉(zhuǎn)動副8與上叉12連接。所述叉斗控制機構(gòu)由第一直線驅(qū)動器10、第二直線驅(qū)動器11、第三直線驅(qū)動器7、第四直線驅(qū)動器9進行驅(qū)動控制,實現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。所述叉斗控制機構(gòu)包含的各直線驅(qū)動器為伺服電動缸。
對照圖1、圖9、圖10,所述一種多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機在各電傳動系統(tǒng)的編程控制下,完成裝載作業(yè)。該多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機既具有現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu)智能化程度高、能耗低、動態(tài)性能好、可靠性好等特點,同時由于液壓元件的引入,使其具有液壓式裝載機的諸多優(yōu)點,具體表現(xiàn)在:(1)所述動臂升降機構(gòu)的第一升降支鏈和第二升降支鏈引入液壓元件后,所述第一液壓缸2與第二液壓缸3可通過液壓管線連接實現(xiàn)并聯(lián),根據(jù)帕斯卡原理,兩缸體內(nèi)液體壓力相同,可以有效改善動臂升降機構(gòu)兩升降支鏈受力不均的問題,提高動臂舉升穩(wěn)定性,延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命;(2)所述動臂升降機構(gòu)的第一升降支鏈和第二升降支鏈引入液壓元件后,可以有效提高滑移式叉木機的抗振性能;(3)所述動臂升降機構(gòu)的第一升降支鏈和第二升降支鏈引入液壓缸后,在滑移式叉木機鏟裝作業(yè)過程中,當承受的載荷在許用范圍時,液壓缸可視為一個不可伸縮的二力桿起傳遞力的作用,若承受的載荷超過許用范圍時,液壓缸上的泄壓閥打開,起到過載保護作用?;谏鲜鎏攸c,所述的多單元連桿驅(qū)動簡易高負載電液可控滑移叉木機相比現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu)具有更好的動力學性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及隨之帶來的更長使用壽命,并且較易實現(xiàn)過載保護功能,具有較強的工程應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>