CN103964912A - 一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机 - Google Patents

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Abstract

一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，包括旋转耙堆装置、翻堆轴提升装置和行走装置，行走装置通过轮毂电机驱动实现翻堆机的前进后退和转向运动；旋转耙堆装置通过伺服电机驱动翻堆轴旋转实现对堆肥的翻堆工作；翻堆轴提升装置安装在翻堆轴一侧，通过另一伺服电机与滚珠丝杠传动实现对翻堆轴的升降；本发明采用交流伺服电机直驱技术，将原来有柴油机驱动并由传动机构传动的运动由伺服电机代替直接驱动，大幅减少了传动零件数量，降低消耗功率，减轻重量，整机具有结构紧凑、运行效率高、污染小、便于控制等优点。

Description

一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机。
背景技术
现代农业以废弃物资源(畜禽粪便和作物秸秆)为原料的有机肥产业，不仅可有效解决禽畜饲养业产生的粪便排泄物以及农作物秸秆焚烧带来的环境污染和资源浪费问题，还可以减少化肥使用，更全面地提供作物生长所需养分，改良土壤，提高肥料利用率，降低生产成本。堆肥发酵是生物有机肥生产的一个重要环节，翻堆是提高堆肥效率和堆肥产品质量的重要措施。而目前的翻堆设备多采用柴油机驱动，并且需要多组传动系统与减速机构，而一般柴油机的效率仅为30％-40％，不仅效率不高，耗能高，运行成本高，且污染环境严重，不易于自动化控制，市场价格偏高。此外，现有翻堆设备旋转轴提升装置大多采用液压传动方式，然而液压系统存在对精度要求高、油液易污染、易泄漏等缺点。
交流伺服直驱电机的效率可以达到90％以上，因此，设计发明一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，采用交流伺服技术直接对行走装置、旋转耙堆装置、翻堆轴提升装置等结构进行驱动，可有效节省能源消耗，而且易于进行自动化控制，从而有针对性的解决现有翻堆设备存在的效率低、耗能高、控制难等主要问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于设计一种交流伺服直驱型翻堆机，实现对行走装置、旋转耙堆装置、翻堆轴提升装置等机构的直接驱动，从而大幅提高能量利用效率，减少传动元件数量，简化机构复杂度，同时利用交流伺服直驱技术，对整机的行走、转向、翻堆轴旋转、提升等运动进行调节与控制。
为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，包括旋转耙堆装置、翻堆轴提升装置和行走装置，行走装置安装在翻堆机前部，通过轮毂电机驱动实现翻堆机的前进后退和转向运动；旋转耙堆装置安装在翻堆机机身下方靠前位置，通过伺服电机驱动翻堆轴旋转实现对堆肥的翻堆工作；翻堆轴提升装置安装在翻堆轴一侧，通过另一伺服电机与滚珠丝杠传动实现对翻堆轴的升降；行走装置中轮毂电机、旋转耙堆装置中伺服电机、翻堆轴提升装置中伺服电机通过电路与控制柜相连，同时通过外接电源为伺服电机、轮毂电机提供电力。
所述的旋转耙堆装置包括翻堆轴10，翻堆轴10上开有通气孔11，沿翻堆轴10圆周上布置翻堆刀12；翻堆轴10两侧分别内嵌第一伺服电机24和第二伺服电机28，翻堆轴10一侧通过滚珠丝杠配合件23与翻堆轴提升装置连接并实现对翻堆轴10升降运动的控制，翻堆轴10另一侧通过滑块25与机身上的滑槽26连接实现对翻堆轴10升降极限位置的限制，滑块25上连接气管道通过第一伺服电机24外壳和翻堆轴10内陷之间存在间隙，并且通过翻堆轴10上开的通气孔11，从而使气泵18吸入空气通到中空的翻堆轴10中实现在翻堆过程中的通气。
所述的翻堆轴提升装置包括第三伺服电机20，第三伺服电机20安装在机身3下部一侧，第三伺服电机20依次通过小同步带轮35、同步带36、大同步带轮37和滚珠丝杠27连接，滚珠丝杠27通过滚珠丝杠配合件23与翻堆轴10右侧连接；滚珠丝杠27通过滚珠丝杠支撑21连接到机身3上；推力轴承22固定于滚珠丝杠27、滚柱丝杠支撑21、大同步带轮37之间；在小同步带轮35上方安装有平衡装置，平衡装置由超越离合器32、自锁器、平衡装置外壳29组成，自锁器包括上摩擦环33，超越离合器32外圈上下分别和上摩擦环33、下摩擦环38接触，超越离合器32内圈和轴31连接，压盖30压住上摩擦环33，轴31上装有深沟球轴承34，深沟球轴承34置于下摩擦环38下方；通过超越离合器32和上摩擦环33、下摩擦环38接触之间的摩擦力锁止超越离合器32外圈，通过调整压盖30对上摩擦环33施加的压力来调整超越离合器32和上摩擦环33、下摩擦环38接触之间的摩擦力；轴31和小同步带轮35固联，利用超越离合器32的单向性锁止轴31。
所述的行走装置包括第一前轮7、第二前轮16、第一后轮8和第二后轮15，第一前轮7、第二前轮16通过支撑架4和前叉5与机身3连接，第一前轮7、第二前轮16分别由第一轮毂电机6和第二轮毂电机17驱动；第一轮毂电机6和第二轮毂电机17通过电路与电气系统总成的控制柜19相连。
本发明采用交流伺服电机直驱技术，将原来有柴油机驱动并由传动机构传动的运动由伺服电机代替直接驱动，大幅减少了传动零件数量，降低消耗功率，减轻重量，整机具有结构紧凑、运行效率高、污染小、便于控制等优点。
附图说明
图1为本发明整机的主视图。
图2为本发明整机的左视图。
图3为本发明的翻堆轴图。
图4为图3提升装置剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1、图2，一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，包括旋转耙堆装置、翻堆轴提升装置和行走装置，行走装置安装在翻堆机前部，通过轮毂电机驱动实现翻堆机的前进后退和转向运动；旋转耙堆装置安装在翻堆机机身下方靠前位置，通过伺服电机驱动翻堆轴旋转实现对堆肥的翻堆工作；翻堆轴提升装置安装在翻堆轴一侧，通过另一伺服电机与滚珠丝杠传动实现对翻堆轴的升降；行走装置中轮毂电机、旋转耙堆装置中伺服电机、翻堆轴提升装置中伺服电机通过电路与控制柜19相连，同时通过外接电源为伺服电机、轮毂电机提供电力，机身3上有栏杆1、驾驶室2，机身3一侧有梯子14，翻堆机前端两侧有第一前挡板9和第二前档板13。
参照图1、图3，所述的旋转耙堆装置包括翻堆轴10，翻堆轴10上开有通气孔11，沿翻堆轴10圆周上布置翻堆刀12；翻堆轴10两侧分别内嵌第一伺服电机24和第二伺服电机28，翻堆轴10通过平键与第一伺服电机24和第二伺服电机28连接；翻堆轴10一侧通过滚珠丝杠配合件23与翻堆轴提升装置连接并实现对翻堆轴10升降运动的控制，翻堆轴10另一侧通过滑块25与机身上的滑槽26进行连接实现对翻堆轴10升降极限位置的限制；滑块25上连接气管道通过第一伺服电机24外壳和翻堆轴10内陷之间存在间隙，并且通过翻堆轴10上开的通气孔11，从而使气泵18吸入空气通到中空的翻堆轴10中实现在翻堆过程中的通气。
参照图4，所述的翻堆轴提升装置包括第三伺服电机20，第三伺服电机20安装在机身3下部一侧，第三伺服电机20依次通过小同步带轮35、同步带36、大同步带轮37和滚珠丝杠27连接，滚珠丝杠27通过滚珠丝杠配合件23与翻堆轴10右侧连接；滚珠丝杠27通过滚珠丝杠支撑21连接到机身3上；推力轴承22固定于滚珠丝杠27、滚柱丝杠支撑21、大同步带轮37之间；为了防止翻堆轴10提升到指定位置后在重力作用下下降，在小同步带轮35上方安装有平衡装置，平衡装置由超越离合器32、自锁器、平衡装置外壳29组成，自锁器包括上摩擦环33，超越离合器32外圈上下分别和上摩擦环33、下摩擦环38接触，超越离合器32内圈和轴31通过键连接，压盖30压住上摩擦环33，轴31上装有深沟球轴承34，深沟球轴承34置于下摩擦环38下方；通过超越离合器32和上摩擦环33、下摩擦环38接触之间的摩擦力锁止超越离合器32外圈，通过调整压盖30对上摩擦环33施加的压力来调整超越离合器32和上摩擦环33、下摩擦环38接触之间的摩擦力；轴31和小同步带轮35通过键固联，利用超越离合器32的单向性，锁止轴31，以防止翻堆轴因重力作用下降，实现反重力自锁功能。
参照图1，所述的行走装置包括第一前轮7、第二前轮16、第一后轮8和第二后轮15，第一前轮7、第二前轮16通过支撑架4和前叉5与机身3连接，第一前轮7、第二前轮16分别由第一轮毂电机6和第二轮毂电机17驱动；第一轮毂电机6和第二轮毂电机17通过电路与电气系统总成的控制柜19相连，从而控制其各种行走运动。
本发明的工作原理为：
本发明主要利用伺服电机和轮毂电机作为动力源，驱动整机完成行走、翻堆、翻堆轴提升等运动。行走装置有两台轮毂电机对两前轮驱动，轮毂电机能够正反转，并能够同步驱动，实现翻堆机的同步前进或后退，轮毂电机也能够分别单独驱动，实现翻堆机的左右转向。翻堆机工作时，通过操作翻堆轴提升装置中的伺服电机控制翻堆轴升降，两台安装在翻堆轴两端的伺服电机驱动翻堆轴产生旋转。翻堆过程中，由气泵吸入空气，通过通气管通到中空翻堆轴中，最终通过开设在翻堆轴上的气孔向堆肥通入空气，增加曝气度。该交流伺服直驱型堆肥翻堆机的整个工作过程通过电气系统总成进行控制。利用交流伺服直驱技术，可以更好地对翻堆机的各个运动进行实时有效地控制，同时简化传动机构，提高整机工作效率。

Claims (4)

1.一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，包括旋转耙堆装置、翻堆轴提升装置和行走装置，其特征在于：行走装置安装在翻堆机前部，通过轮毂电机驱动实现翻堆机的前进后退和转向运动；旋转耙堆装置安装在翻堆机机身下方靠前位置，通过伺服电机驱动翻堆轴旋转实现对堆肥的翻堆工作；翻堆轴提升装置安装在翻堆轴一侧，通过另一伺服电机与滚珠丝杠传动实现对翻堆轴的升降；行走装置中轮毂电机、旋转耙堆装置中伺服电机、翻堆轴提升装置中伺服电机通过电路与控制柜相连，同时通过外接电源为伺服电机、轮毂电机提供电力。
2.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，其特征在于：所述的旋转耙堆装置包括翻堆轴(10)，翻堆轴(10)上开有通气孔(11)，沿翻堆轴(10)圆周上布置翻堆刀(12)；翻堆轴(10)两侧分别内嵌第一伺服电机(24)和第二伺服电机(28)，翻堆轴(10)一侧通过滚珠丝杠配合件(23)与翻堆轴提升装置连接并实现对翻堆轴(10)升降运动的控制，翻堆轴(10)另一侧通过滑块(25)与机身上的滑槽(26)连接实现对翻堆轴(10)升降极限位置的限制，滑块(25)上连接气管道通过第一伺服电机(24)外壳和翻堆轴(10)内陷之间存在间隙，并且通过翻堆轴(10)上开的通气孔(11)，从而使气泵(18)吸入空气通到中空的翻堆轴(10)中实现在翻堆过程中的通气。
3.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，其特征在于：所述的翻堆轴提升装置包括第三伺服电机(20)，第三伺服电机(20)安装在机身(3)下部一侧，第三伺服电机(20)依次通过小同步带轮(35)、同步带(36)、大同步带轮(37)和滚珠丝杠(27)连接，滚珠丝杠(27)通过滚珠丝杠配合件(23)与翻堆轴(10)右侧连接；滚珠丝杠(27)通过滚珠丝杠支撑(21)连接到机身(3)上；推力轴承(22)固定于滚珠丝杠(27)、滚柱丝杠支撑(21)、大同步带轮(37)之间；在小同步带轮(35)上方安装有平衡装置，平衡装置由超越离合器(32)、自锁器、平衡装置外壳(29)组成，自锁器包括上摩擦环(33)，超越离合器(32)外圈上下分别和上摩擦环(33)、下摩擦环(38)接触，超越离合器(32)内圈和轴(31)连接，压盖(30)压住上摩擦环(33)，轴(31)上装有深沟球轴承(34)，深沟球轴承(34)置于下摩擦环(38)下方；通过超越离合器(32)和上摩擦环(33)、下摩擦环(38)接触之间的摩擦力锁止超越离合器(32)外圈，通过调整压盖(30)对上摩擦环(33)施加的压力来调整超越离合器(32)和上摩擦环(33)、下摩擦环(38)接触之间的摩擦力；轴(31)和小同步带轮(35)固联，利用超越离合器(32)的单向性，锁止轴(31)。
4.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱型堆肥翻堆机，其特征在于：所述的行走装置包括第一前轮(7)、第二前轮(16)、第一后轮(8)和第二后轮(15)，第一前轮(7)、第二前轮(16)通过支撑架(4)和前叉(5)与机身(3)连接，第一前轮(7)、第二前轮(16)分别由第一轮毂电机(6)和第二轮毂电机(17)驱动；第一轮毂电机(6)和第二轮毂电机(17)通过电路与电气系统总成的控制柜(19)相连。
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