CN101884303A - 高效率清粪机械驱动牵引装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于畜禽舍粪污回收技术与设备领域，特别涉及一种高效率清粪机械驱动牵引装置。驱动牵引装置包括滚动轴承导轨和具有绳索夹具的驱动轮，滚动轴承导轨由一段圆弧导轨和沿圆弧两端切线方向延长的两段直线段导轨组成，分为上下两层。驱动轮与牵引绳索的接触面为U形槽面，驱动轮和在其上下两面径向铰接的两排爪式夹具构成具有绳索夹具的驱动轮。爪式夹具在上层导轨和下层导轨的压力作用下，在滚动轴承导轨的圆弧段将牵引绳索扣压在驱动轮U形槽内，加大了牵引绳索与驱动轮U型槽表面之间的摩擦力，不需牵引绳索在驱动轮上多圈缠绕。本发明结构简单，驱动牵引力大，工作效率高，生产成本相对较低，主要用于绳索型刮板式清粪机和绳索型驱动机构。

Description

高效率清粪机械驱动牵引装置

技术领域

本发明属于畜禽舍粪污回收技术与设备领域，特别涉及一种高效率清粪机械驱动牵引装置。

背景技术

随着我国养牛业发展规模的越来越大，畜牧养殖机械化水平越来越高，牛舍中清粪机械的可靠性和经济性比以前有了明显提高，目前我国养牛场大部分使用的是刮粪板式清粪机械。在这种清粪机械中，主要通过其驱动电机使驱动装置带动钢丝绳索牵引刮粪板做直线往复刮粪运动，刮粪板刮起的粪便一直被推移到其端部的横向粪道，控制系统停止其前进，然后让其反向运动返回到刮粪板起始位置，停机等待下次清粪作业，完成一个清粪行程。

这种刮粪板式清粪机在行程较长时，刮粪板前堆积牛粪多，沿程受到的阻力大，要求驱动装置的驱动牵引力大，功耗也高。目前国产大多清粪机采用的驱动牵引装置是双滚筒式，通过在驱动滚筒组上螺旋缠绕数圈钢丝绳索，通过增大钢丝绳索与驱动滚筒表面的摩擦力来增大驱动牵引力，这种机构的缺点是结构比较复杂，驱动力不大，驱动效率不高，功耗大，生产成本高，难以满足市场需求。

发明内容

本发明的目的是解决现有刮粪板式清粪机的绳索牵引装置结构复杂，驱动力不大，驱动效率不高，功耗大的问题，提供一种高效率清粪机械驱动牵引装置，其特征在于，驱动牵引装置包括滚动轴承导轨和具有绳索夹具的驱动轮，所述滚动轴承导轨由一段圆弧导轨和沿圆弧两端切线方向延长的两段直线段导轨组成，滚动轴承导轨分为上下两层导轨，一排滚动轴承3通过轴承短轴2安装在导轨外机体1的上部和上层的导轨内机体6上构成上层导轨，另一排滚动轴承3通过轴承短轴2安装在导轨外机体1的下部和下层的导轨内机体6上构成下层导轨，在滚动轴承导轨的圆弧段，上层导轨和下层导轨互相平行，在滚动轴承导轨的直线段，即在牵引绳索进入区和离开区，上层导轨向上渐变，下层导轨向下渐变，上层导轨和下层导轨之间在牵引绳索进入区和牵引绳索离开区都形成喇叭状的导入角区域和导出角区域，导轨外机体1的端部与导轨内机体6的端部用横梁固接，导轨外机体1固定在机架14的底部；

所述具有绳索夹具的驱动轮包括驱动轮10、爪式夹具4、复位弹簧5、铰接轴7、铰接座8和驱动轮轴11，驱动轮10固接在驱动轮轴11上，驱动轮10和牵引绳索9的接触面为U形槽15的U形槽面，在驱动轮10的上下两圆形表面上沿半径辐射状方向等分固接N个铰接座8和N个复位弹簧5，在同一条半径上铰接座8在内，复位弹簧5在外，爪式夹具4的一端通过铰接轴7与铰接座8铰接，爪式夹具4的中部与复位弹簧5连接，爪式夹具4的爪形头指向驱动轮10的U形槽15，驱动轮轴11的上端与驱动减速机构13的输出轴固接，下端通过轴承和机架14构成转动连接；

驱动轮10和滚动轴承导轨的圆弧段同轴，驱动轮10上下两圆形表面上的爪式夹具4在滚动轴承导轨的上层导轨和下层导轨之间随驱动轮10转动，牵引绳索9缠绕于驱动轮10的U形槽15内，在滚动轴承导轨的圆弧段区域，滚动轴承3压紧爪式夹具4，爪式夹具4的爪形头压住牵引绳索9，牵引绳索9与驱动轮10的U形槽面接触啮合，在滚动轴承导轨的牵引绳索9的进入区和离开区，爪式夹具4的爪形头离开牵引绳索9，爪式夹具4不对牵引绳索9约束。

所述滚动轴承导轨的圆弧段的圆弧角范围为90°～180°。

所述复位弹簧5为压缩弹簧。

所述N为4～36的正整数。

所述牵引绳索9为钢丝绳索或尼龙绳索。

高效清粪机械驱动牵引装置工作原理简述如下：

当清粪机械工作时，由程序控制器自动接通电源，驱动电机12的动力通过减速驱动机构13的减速增扭，直接传动到驱动牵引装置的驱动轮上，牵引绳索9在上下两排爪式夹具4的高强度扣压下与驱动轮U形槽15表面以及爪式夹具4的爪形头接触面形成很大的接触应力，由此产生很大的摩擦力，进而给牵引绳索9提供了很大驱动牵引力，牵引绳索9在连续旋转的驱动轮10及其他部件的共同作用下被持续牵引移动，可靠地完成清粪任务。工作过程中，爪式夹具4在未进入工作区域时，复位弹簧5的弹性力使其呈现外展状态，一旦进入工作区域后，在滚动轴承导轨的导入角引导下，随着滚动轴承导轨的上下导轨之间的距离渐渐变小，爪式夹具4与滚动轴承3外表面滚动接触，滚动轴承3对夹具夹爪4施加渐渐变大的夹紧力，夹具夹爪4克服复位弹簧5的弹性力而渐渐夹紧牵引绳索9于驱动轮10的U形槽15内，在滚动轴承导轨的圆弧段工作区域，这种高强度夹紧力就一直存在。随着驱动轮10的旋转，牵引绳索9需要离开驱动轮10时，在滚动轴承导轨的导出角引导下，随着滚动轴承导轨的上下导轨之间的距离慢慢变大，滚动轴承导轨慢慢失去对爪式夹具4的约束力，爪式夹具4在复位弹簧弹性力作用下慢慢张开，它对牵引绳索9也慢慢地失去了夹紧力，随着驱动轮10的旋转，由于爪式夹具4扣紧力逐步变小，牵引绳索9与驱动轮10表面的摩擦力也渐渐变小，直到爪式夹具4大角度张开，牵引绳索9离开驱动轮10时，摩擦力为零，牵引绳索9顺利平稳地离开驱动轮10的U形槽15，进入下一工作区域。

本发明的有益效果为，由于使用驱动轮上的爪式夹具加大了牵引绳索与驱动轮之间的摩擦力，不需牵引绳索在驱动轮上多圈缠绕，在同样的驱动功率条件下，其结构简单，驱动牵引力大，工作效率高，生产成本相对较低，克服了现有技术清粪机驱动装置结构复杂，驱动力较小，功耗大，生产成本高，市场难以接受等不足。

附图说明

图1为高效率清粪机械驱动牵引装置在刮板式清粪机械中的整体示意图；

图2为高效率清粪机械驱动牵引装置结构示意图；

图3为滚动轴承导轨俯视图；

图4为滚动轴承导轨两端的导入角和导出角示意图。

图中，1--导轨外机体，2--轴承短轴，3--滚动轴承，4--爪式夹具，5--复位弹簧，6--导轨内机体，7--铰接轴，8--铰接座，9--牵引绳索，10--驱动轮，11--驱动轮轴，12--电机，13--驱动减速机构，14--机架，15--U形槽。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

图1为高效率清粪机械驱动牵引装置在刮板式清粪机械中的整体示意图，高效率清粪机械驱动牵引装置通过导轨外机体1固定在机架14上，电机12的轴与驱动减速机构13的输入轴连接，驱动减速机构13的输出轴与驱动轮轴11连接，牵引绳索9缠绕在驱动轮10上在清粪操作区与刮粪板连接，驱动轮10的正向或反向转动驱动牵引绳索9及刮粪板作往复运动。

图2为高效率清粪机械驱动牵引装置结构示意图，驱动牵引装置包括滚动轴承导轨和具有绳索夹具的驱动轮。

滚动轴承导轨由一段圆弧导轨和沿圆弧两端切线方向延长的两段直线段导轨组成，滚动轴承导轨分为上下两层导轨，一排滚动轴承3通过轴承短轴2安装在导轨外机体1的上部和上层的导轨内机体6上构成上层导轨，另一排滚动轴承3通过轴承短轴2安装在导轨外机体1的下部和下层的导轨内机体6上构成下层导轨。滚动轴承导轨的俯视图如图3所示。在滚动轴承导轨的圆弧段，上层导轨和下层导轨互相平行，在滚动轴承导轨的直线段，即在牵引绳索进入区和离开区，上层导轨向上渐变，下层导轨向下渐变，上层导轨和下层导轨之间在牵引绳索进入区和牵引绳索离开区都形成喇叭状的导入角区域和导出角区域，如图4所示。导轨外机体1的端部和导轨内机体6的端部用横梁固接，导轨外机体1固定在机架14的底部。

具有绳索夹具的驱动轮包括驱动轮10、爪式夹具4、复位弹簧5、铰接轴7、铰接座8和驱动轮轴11，驱动轮10固接在驱动轮轴11上，驱动轮10和牵引绳索9的接触面为U形槽15的U形槽面，在驱动轮10的上下两圆形表面上沿半径辐射状方向等分固接12个铰接座8和12个复位弹簧5，在同一条半径上铰接座8在内，复位弹簧5在外，爪式夹具4的一端通过铰接轴7与铰接座8铰接，爪式夹具4的中部与复位弹簧5连接，爪式夹具4的爪形头指向驱动轮10的U形槽15，驱动轮轴11的上端与驱动减速机构13的输出轴固接，下端通过轴承和机架14构成转动连接。

驱动轮10和滚动轴承导轨的圆弧段同轴，驱动轮10上下两面上的爪式夹具4在滚动轴承导轨的上层导轨和下层导轨之间随驱动轮10转动，牵引绳索9缠绕于驱动轮10的U形槽15内，在滚动轴承导轨的圆弧段区域，滚动轴承3压紧爪式夹具4，爪式夹具4的爪形头压住牵引绳索9，牵引绳索9与驱动轮10的U形槽面接触啮合，在滚动轴承导轨的牵引绳索9的进入区和离开区，爪式夹具4的爪形头离开牵引绳索9，爪式夹具4不对牵引绳索9约束。经过设计成型的钢制驱动轮10上的U形槽面能够很好地与圆形截面或近似圆形截面的牵引绳索表面高效吻合接触，可以提供很大的表面摩擦力，进而大大增大装置的有效驱动力。牵引绳索9用高强度多股钢丝绳索或高强度非金属柔性绳索等材料制造。滚动轴承导轨上的滚动轴承3与固接于驱动轮上下两表面的爪式夹具4是一种连续光滑滚动摩擦接触，其间摩擦阻力很小，并在有相对运动的环节都采用润滑措施。复位弹簧5为压缩弹簧。

如图3所示，滚动轴承导轨的轴承短轴2和滚动轴承3在导轨外机体1和导轨内机体6上的分布要按照滚动轴承导轨的实际需要长度和圆弧角大小来连续排列，要求爪式夹具4与牵引绳索9之间，该接触时要能可靠平稳接触，没有明显冲击，该分离时要能平滑自然分离而没有挂连或别扭现象。导轨外机体1与导轨内机体6之间采用可拆卸联接。为保证滚动轴承3对施压绳索的爪式夹具有足够的压力，上层的导轨内机体6及下层的导轨内机体6均要分别与机架之间有相应的加固措施。

图4为滚动轴承导轨两端的导入角和导出角示意图，导轨外机体1和导轨内机体6在此区域都不再保持水平，上层的向上倾斜，下层的向下倾斜，形成喇叭口结构。滚动轴承导轨在牵引绳索进入驱动轮的一端，呈现由大渐小导入牵引绳索导入角结构，该角度要能实现牵引绳索平稳顺利地被导入驱动轮的U形槽15中，而且要使爪式夹具可靠地扣紧牵引绳索于驱动轮的U形槽15中。滚动轴承导轨在牵引绳索进入驱动轮的一端，呈现由小渐大导出牵引绳索导出角结构，该角度要能实现牵引绳索平稳顺利离开驱动轮的U形槽15，而且要可靠地解除爪式夹具对牵引绳索的约束力，使牵引绳索顺利平稳地与驱动轮分离。

本发明适用于刮粪板式清粪工艺，如绳索型刮板式清粪机和绳索型驱动机构。

Claims (5)

1.一种高效率清粪机械驱动牵引装置，其特征在于，驱动牵引装置包括滚动轴承导轨和具有绳索夹具的驱动轮，所述滚动轴承导轨由一段圆弧导轨和沿圆弧两端切线方向延长的两段直线段导轨组成，滚动轴承导轨分为上下两层导轨，一排滚动轴承(3)通过轴承短轴(2)安装在导轨外机体(1)的上部和上层的导轨内机体(6)上构成上层导轨，另一排滚动轴承(3)通过轴承短轴(2)安装在导轨外机体(1)的下部和下层的导轨内机体(6)上构成下层导轨，在滚动轴承导轨的圆弧段，上层导轨和下层导轨互相平行，在滚动轴承导轨的直线段，即在牵引绳索进入区和离开区，上层导轨向上渐变，下层导轨向下渐变，上层导轨和下层导轨之间在牵引绳索进入区和牵引绳索离开区都形成喇叭状的导入角区域和导出角区域，导轨外机体(1)的端部与导轨内机体(6)的端部用横梁固接，导轨外机体(1)固定在机架(14)的底部；

所述具有绳索夹具的驱动轮包括驱动轮(10)、爪式夹具(4)、复位弹簧(5)、铰接轴(7)、铰接座(8)和驱动轮轴(11)，驱动轮(10)固接在驱动轮轴(11)上，驱动轮(10)和牵引绳索(9)的接触面为U形槽(15)的U形槽面，在驱动轮(10)的上下两圆形表面上沿半径辐射状方向等分固接N个铰接座(8)和N个复位弹簧(5)，在同一条半径上铰接座(8)在内，复位弹簧(5)在外，爪式夹具(4)的一端通过铰接轴(7)与铰接座(8)铰接，爪式夹具(4)的中部与复位弹簧(5)连接，爪式夹具(4)的爪形头指向驱动轮(10)的U形槽(15)，驱动轮轴(11)的上端与驱动减速机构(13)的输出轴固接，下端通过轴承和机架(14)构成转动连接；

驱动轮(10)和滚动轴承导轨的圆弧段同轴，驱动轮(10)上下两圆形表面上的爪式夹具(4)在滚动轴承导轨的上层导轨和下层导轨之间随驱动轮(10)转动，牵引绳索(9)缠绕于驱动轮(10)的U形槽(15)内，在滚动轴承导轨的圆弧段区域，滚动轴承(3)压紧爪式夹具(4)，爪式夹具(4)的爪形头压住牵引绳索(9)，牵引绳索(9)与驱动轮(10)的U形槽面接触啮合，在滚动轴承导轨的牵引绳索(9)的进入区和离开区，爪式夹具(4)的爪形头离开牵引绳索(9)，爪式夹具(4)不对牵引绳索(9)约束。

2.根据权利要求1所述的一种高效率清粪机械驱动牵引装置，其特征在于，所述滚动轴承导轨的圆弧段的圆弧角范围为90°～180°。

3.根据权利要求1所述的一种高效率清粪机械驱动牵引装置，其特征在于，所述复位弹簧(5)为压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种高效率清粪机械驱动牵引装置，其特征在于，所述N为4～36的正整数。

5.根据权利要求1所述的一种高效率清粪机械驱动牵引装置，其特征在于，所述牵引绳索(9)为钢丝绳索或尼龙绳索。

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