CN103125214A - 一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机 - Google Patents

Abstract

一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机，包括内燃机、传动装置、多自由度连杆机构，传动装置包括分动箱、离合器、减速器。多自由度连杆机构包括动臂抬升支链、下叉翻转支链、上叉翻转支链，其各主动杆由一台内燃机驱动，在传动装置的离合器和换向装置的控制下，实现各主动杆转动启停以及正反方向驱动的切换，使各支链相互配合运动，使上、下叉实现复杂、可变的运动，完成甘蔗等货物装卸作业，该种甘蔗装车机避免了液压装车机液压元件制造成本高、维护保养复杂等缺点。采用内燃机驱动，克服了电机驱动而造成的电力限制，方便实现野外施工，提高了该甘蔗装车机构的实用性和便利性。

Description

一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机。

背景技术

甘蔗装车机是一种应用于甘蔗装载的工程机械。甘蔗装车机种类较多，现有的大多数甘蔗装车机主要是在液压式，这类甘蔗装车机作业效率高，能在短时间内对甘蔗进行装卸，大幅提高了劳动效率，减轻了人们的劳动强度，但是由于采用液压系统，液压零部件制造精度要求高、制造及其维护保养成本高，液压系统易受环境因素影响，尤其在低温或高温环境下，容易出现无力或振动等情况。

由控制电机驱动的多自由度可控机构为工程机械提供了广阔的发展空间，不仅可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点，如果能够应用于甘蔗装车机，可以避免液压式甘蔗装车机液压零部件制造精度要求高、制造及其维护保养成本高的不足。但以往对多自由度连杆机构进行驱动，往往需要用多台伺服电机对各个主动杆分别进行驱动，易受电力供应限制，这些缺点对控制电机驱动的多自由度可控机构应用于野外施工作业甘蔗装车机形成了制约。

发明内容

本发明的目的在于已有技术存在的问题提供一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机，在保证满足传统液压甘蔗装车机作业要求的前提下，避免液压甘蔗装载机液压元件制造精度要求高、制造及其维护保养成本高、工作效率易受环境温度影响等缺点，同时又能够由一台内燃机直接驱动，使该甘蔗装载机适合野外施工作业。

本发明通过以下技术方案来达到上述目的：一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机，包括内燃机、传动装置、多自由度连杆机构，所述传动装置由分动箱、离合器、换向装置、减速器等构成，所述多自由度连杆机构由动臂抬升支链、下叉翻转支链、上叉翻转支链组成，

所述动臂抬升支链由动臂、第一主动杆、第一连杆组成，所述动臂通过第五转动副连接到机架上，所述第一主动杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第三转动副与动臂连接，

所述下叉翻转支链由第二主动杆、第二连杆、摇杆、拉杆、下叉组成，第二主动杆一端通过第七转动副与机架连接，另一端通过第八转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第九转动副与摇杆一端连接，摇杆通过第四转动副与动臂连接，摇杆另一端通过第十转动副与拉杆一端连接，拉杆另一端通过第十一转动副与下叉连接，

所述上叉翻转支链由第三主动杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、上叉组成。第三主动杆一端通过第十三转动副与机架连接，另一端通过第十四转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十五转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端第六转动副与动臂连接，第四连杆通过第十六转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十七转动副与上叉连接，上叉通过第十二转动副与下叉连接。所述上叉翻转机构主要用来控制上叉的翻转运动，按作业需要用来压紧或者松开物料。

所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的控制方法，包括如下步骤：

由内燃机输入的动力经过分动箱分配给多自由度连杆机构的第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆，由离合器控制各主动杆定速驱动运动的启动和停止，由换向装置控制各主动杆正、反方向驱动运动的切换，在三个主动杆正、反方向定速驱动运动和停止驱动的作用下，多自由度连杆机构的三条支链相互配合运动，实现其复杂、可变的运动输出，即抓斗完成各种甘蔗的装车动作。

所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆由安装在机架上的内燃机进行驱动控制，内燃机驱动系统由第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一换向装置、第二换向装置、第三换向装置、减速器、分动箱组成，分动箱将动力分配给第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆。工作时，按照装卸作业要求，通过对第二离合器、第三离合器、第四离合器以及第一换向装置、第二换向装置、第三换向装置的操作实现对该非连续有限变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机控制，进而通过动臂抬升支链、下叉翻转支链、上叉翻转支链的相互配合，完成甘蔗等货物装卸作业。

本发明突出优点在于：

1、在保证满足甘蔗装载机作业的前提下，采用连杆传动替代了传统的液压传动，不仅避免了液压元件制造精度要求高、液压油受温度影响严重、液压系统发生故障不易检查和排除等缺点，而且连杆机构具有制造成本低廉，对维护保养要求低。

2、采用内燃机驱动，通过离合器和换向装置等机械装置进行控制多自由度连杆机构的各主动杆的驱动运动，各主动杆只具备正反向定速驱动、静止的离散变速驱动状态，这不同于控制电机的连续变速驱动。因此，这种机构特别适合工作精度不高、运动轨迹由人工操作控制的甘蔗装车工作要求。因为可直接使用内燃机作为原动机，克服了电力供应的限制，满足了甘蔗装车机野外作业的需要。

附图说明

图1为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的主视图。

图2为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的动臂抬升机构示意图。

图3为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的下叉翻转机构示意图。

图4为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的上叉翻转机构示意图。

图5为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的叉架示意图。

图6为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的驱动系统示意图。

图7为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的示意图。

图8为本发明所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的侧视图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1，一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机，由机架1、动臂抬升支链、下叉翻转支链、上叉翻转支链组成。

对照图1、图2，所述动臂抬升支链由动臂4、第一主动杆2、第一连杆3组成，所述动臂4通过第五转动副18连接到机架1上，所述第一主动杆2一端通过第一转动副16与机架1连接，另一端通过第二转动副17与第一连杆3一端连接，第一连杆3另一端通过第三转动副20与动臂4连接，所述动臂抬升支链主要用来控制动臂4上下摆动。

对照图1、图3、图5，所述下叉翻转支链由第二主动杆14、第二连杆13、摇杆11、拉杆6、下叉8组成，第二主动杆14一端通过第七转动副22与机架1连接，另一端通过第八转动副31与第二连杆13一端连接，第二连杆13另一端通过第九转动副23与摇杆11一端连接，摇杆11通过第四转动副19与动臂4连接，摇杆11另一端通过第十转动副5与拉杆6一端连接，拉杆6另一端通过第十一转动副24与下叉8连接，所述下叉翻转支链主要用来控制下叉8翻转运动。

对照图1、图4、图5，所述上叉翻转支链由第三主动杆15、第三连杆12、第四连杆7、第五连杆10、上叉9组成。第三主动杆15一端通过第十三转动副26与机架1连接，另一端通过第十四转动副27与第三连杆12一端连接，第三连杆12另一端通过第十五转动副28与第四连杆7一端连接，第四连杆7另一端第六转动副21与动臂4连接，第四连杆7通过第十六转动副29与第五连杆10一端连接，第五连杆10另一端通过第十七转动副30与上叉9连接，上叉9通过第十二转动副25与下叉8连接，所述上叉翻转支链主要用来控制上叉9的翻转运动，按作业需要用来压紧或者松开物料。

对照图1、图6、图7、8，所述一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机，第一主动杆2、第二主动杆14、第三主动杆15由安装在机架上的定速电机或内燃机32进行驱动控制，当采用内燃机32进行驱动时，内燃机32驱动系统由第一离合器33、第二离合器36、第三离合器38、第四离合器40、第一换向装置37、第二换向装置39第三换向装置41、减速器34、分动箱35组成，分动箱35将动力分配给第一主动杆2、第二主动杆14、第三主动杆15，该非连续有限变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机工作时，按照装卸作业要求，通过对第二离合器36、第三离合器38、第四离合器40以及第一换向装置37、第二换向装置39、第三换向装置41的操作实现对该非连续有限变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机控制，进而通过动臂抬升支链、下叉翻转支链、上叉翻转支链的相互配合，完成甘蔗等货物装卸作业。

Claims (2)

1.一种离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机，该甘蔗装车机包括内燃机、传动装置、多自由度连杆机构，所述传动装置由分动箱、离合器、换向装置、减速器等构成，由联轴器连接，所述多自由度连杆机构由动臂抬升支链、下叉翻转支链、上叉翻转支链组成，其特征在于，

所述动臂抬升支链由动臂、第一主动杆、第一连杆组成，所述动臂通过第五转动副连接到机架上，所述第一主动杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第三转动副与动臂连接，

所述下叉翻转支链由第二主动杆、第二连杆、摇杆、拉杆、下叉组成，第二主动杆一端通过第七转动副与机架连接，另一端通过第八转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第九转动副与摇杆一端连接，摇杆通过第四转动副与动臂连接，摇杆另一端通过第十转动副与拉杆一端连接，拉杆另一端通过第十一转动副与下叉连接，

所述上叉翻转支链由第三主动杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、上叉组成，第三主动杆一端通过第十三转动副与机架连接，另一端通过第十四转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十五转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端第六转动副与动臂连接，第四连杆通过第十六转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十七转动副与上叉连接，上叉通过第十二转动副与下叉连接。

2.根据权利要求1所述的离散变速输入多自由度可控机构式甘蔗装车机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

由内燃机输入的动力经过分动箱分配给多自由度连杆机构的第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆，由离合器控制各主动杆定速驱动运动的启动和停止，由换向装置控制各主动杆正、反方向驱动运动的切换，在三个主动杆正、反方向定速驱动运动和停止驱动的作用下，多自由度连杆机构的三条支链相互配合运动，实现其复杂、可变的运动输出，即抓斗完成各种甘蔗的装车动作。

Images