CN117242986B - 可浇铸型偏心激振机构及其采收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可浇铸型偏心激振机构，包括：动力装置、主动齿轮、第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件；动力装置与主动齿轮连接，主动齿轮、第一激振偏心块组、第二激振偏心块组件依次啮合；第一激振偏心块组件的第一偏心块和第二激振偏心块的第二偏心块对称分布，第一偏心块与第二偏心块均设有用于浇铸高密度金属材料的腔体。本发明腔体内可浇铸高密度金属材料，大大增加偏心块质量，从而实现大激振力；第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件为双偏心单向激振叠加机构，激振力有效集中传递于树体主干，树体主干在相应振动频率下迫使往复振动，可保证不同年生树种核桃果高采净率；简化了采收作业工序，大大节省了采收时间。
Description
技术领域
本发明属于林业机械技术领域，具体是一种可浇铸型偏心激振机构及其采收装置。
背景技术
林果采收作业是林果生产的关键环节，具有季节性强，劳动强度大等特点，所用劳动力占整个生产周期所用劳动力的1/3至1/2。传统人工采收作业劳动强度大、耗费时间多，费用也占到成本的1/2至2/3，而机械化采收作业效率高、成本低，其生产效率远远大于人工采收效率。中国虽然从人工采收到机械化迈出了第一步，但研制的机具应用场景单一，不能对大规格多年生多模式种植的林果树种进行收获，并且作业工序复杂，效率没有实质性的突破，导致我国林果采收作业基本上还是靠人工，林果采收已成为制约中国林果业发展的瓶颈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种可浇铸型偏心激振机构及其采收装置，本可浇铸型偏心激振机构及其采收装置可以通过对激振系统与树体质量的计算，结合实际作业场景，在第一偏心块和第二偏心块内浇铸高密度金属，从而设计出激振力利用率最大化、激振效益最优化，传动布局更加紧凑更加合理的激振机构，可兼容多规格多姿态生长的林果树种振动采收，作业工序简单，效率高，可获得较高采净率，大大缩短林果生产周期，节省人工成本。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种可浇铸型偏心激振机构，包括：动力装置、主动齿轮、第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件；所述动力装置的输出端与主动齿轮连接，主动齿轮与第一激振偏心块组件啮合，第一激振偏心块组件与第二激振偏心块组件啮合；
所述第一激振偏心块组件包括第一偏心块，第二激振偏心块包括第二偏心块；
所述第一偏心块与第二偏心块对称分布，第一偏心块与第二偏心块均设有用于浇铸高密度金属材料的腔体。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一激振偏心块组件包括第一传动轴、第一下传动齿轮、第一上传动齿轮和第一偏心块，所述第一传动轴连接有第一下传动齿轮和第一上传动齿轮，所述第一偏心块与第一上传动齿轮固定连接；
所述第二激振偏心块组件包括第二传动轴、第二传动齿轮和第二偏心块，所述第二传动轴连接有第二传动齿轮，所述第二偏心块与第二传动齿轮固定连接；
所述主动齿轮与第一下传动齿轮啮合，所述第一上传动齿轮与第二传动齿轮啮合；
所述第一激振偏心块组件上的所有第一偏心块与第二激振偏心块组件上的所有第二偏心块的质量相同；所述第一偏心块与第二偏心块在第一传动轴和第二传动轴之间的中线上对称分布；
所述第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件产生的激振力在Y方向相互抵消，在X方向叠加，其中Y方向为第一上传动齿轮和第二传动齿轮的中心连线所在的水平方向。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一偏心块固定连接在第一上传动齿轮的上表面或下表面，固定方式为焊接、螺栓链接或铆接，也可以直接铣削加工成一体式，避免了由轴向固定件产生的安装空间浪费；或者，所述第一偏心块有两个，两个第一偏心块分别对称的固定连接在第一上传动齿轮的上下表面；
所述第二偏心块固定连接在第二传动齿轮的上表面或下表面，固定方式为焊接、螺栓链接或铆接，也可以直接铣削加工成一体式，避免了由轴向固定件产生的安装空间浪费；或者，所述第二偏心块有两个；两个第二偏心块对称的固定连接在第二传动齿轮的上下表面。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述主动齿轮的分度圆直径大于第一上传动齿轮的分度圆直径，，振动机构增速，激振频率提高；所述第一上传动齿轮的分度圆直径和第二传动齿轮的分度圆直径相同。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一激振偏心块组件包括第一传动轴、第一传动齿轮和第一偏心块，所述第一传动轴连接有第一传动齿轮和第一偏心块；
所述第二激振偏心块组件包括第二传动轴、第二传动齿轮和第二偏心块，所述第二传动轴连接有第二传动齿轮和第二偏心块；
所述主动齿轮与第一传动齿轮啮合，所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合；
所述第一激振偏心块组件上的所有第一偏心块与第二激振偏心块组件上的所有第二偏心块的质量相同；所述第一偏心块与第二偏心块在第一传动轴和第二传动轴之间的中线上对称分布；
所述第一偏心块与第二偏心块交叉布置；
所述第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件产生的激振力在Y方向相互抵消，在X方向叠加，其中Y方向为第一传动齿轮和第二传动齿轮的中心连线所在的水平方向。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述主动齿轮的分度圆直径大于第一传动齿轮的分度圆直径，振动机构增速，激振频率提高；所述第一传动齿轮的分度圆直径与第二传动齿轮的分度圆直径相同。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一偏心块和第二偏心块采用金属材质。
作为本发明进一步改进的技术方案，包括可浇铸型偏心激振机构和抱夹式壳体，所述可浇铸型偏心激振机构中的第一传动轴和第二传动轴的两端分别与抱夹式壳体转动连接，所述可浇铸型偏心激振机构中的动力装置连接在抱夹式壳体上。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述抱夹式壳体包括夹持液压缸、第一夹持头和第二夹持头，所述第一夹持头和第二夹持头铰接；夹持液压缸的两端耳环分别铰接于第一夹持头和第二夹持头的内腔；
所述第二夹持头上设有齿轮箱，所述可浇铸型偏心激振机构中的第一传动轴和第二传动轴的两端分别与齿轮箱转动连接，主动齿轮、第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件均位于齿轮箱内。
本发明的有益效果为：
本发明可以通过对激振系统与树体质量的计算，结合实际作业场景，在第一偏心块和第二偏心块内浇铸高密度金属，大大增加偏心块质量，从而实现大激振力，从而设计出激振力利用率最大化、激振效益最优化，传动布局更加紧凑更加合理的激振机构，可兼容多规格多姿态生长的林果树种振动采收，振动采收装置只夹持树体主干，不夹持树体侧枝，作业工序简单，效率高，可获得较高采净率，大大缩短林果生产周期，节省人工成本。
本发明第一激振偏心块组件、第二激振偏心块组件上的齿轮啮合位置使得两组件上的偏心块在两轴中线上对称分布，作业时，激振力在垂直与激振力方向(Y方向)上相互抵消，在水平方向(X方向)上激振力叠加，且有效集中作用于树体主干，工作更平稳，激振力更大，可兼容多规格多姿态生长的林果树种振动采收。
本发明液压马达、第一激振偏心块组件、第二激振偏心块组件相互通过齿轮啮合传递扭矩，通过传动轴轴向固定安装于振动采收装置的第二夹持头的齿轮箱内，为避免振动采收装置与树体下层侧枝干涉，应减小第二夹持头上零部件安装高度，故第一激振偏心块组件、第二激振偏心块组件在齿轮箱内轴向布局紧凑；第一激振偏心块组件，其内的第一下传动齿轮位于第一激振偏心块组件的底部，与主动齿轮啮合，此布局可降低液压马达安装高度；可浇铸型偏心激振机构在作业时呈周期性强力激振，其第一上传动齿轮、第一下传动齿轮和第二传动齿轮也可选用传动性能更为稳定、齿面强度更高的圆柱斜齿轮。
本发明液压马达位于齿轮箱内侧位置，使质心尽量靠整个激振装置中间位置；主动齿轮的分度圆直径大于第一激振偏心块组件内的第一上传动齿轮的分度圆直径，振动机构增速，激振频率提高。
本发明第一激振偏心块组件、第二激振偏心块组件，其布置结构也可以是将偏心块壳体交叉布置，两传动轴轴距更小，结构更为紧凑。
本发明为了获得大激振力的前提下又降低加工成本，第一偏心块和第二偏心块的材料为普通钢或其它常规金属材料，内腔浇铸相对于第一偏心块和第二偏心块材料的高密度金属；第一偏心块和第二偏心块外型不仅限于扇形，可由实际需求而定；
本发明浇铸型偏心块形成的激振源不但可应用于林果振动采摘，还可应用于工业生产与工程激振领域。
附图说明
图1为本发明可浇铸型偏心激振机构整体结构示意图。
图2为本发明可浇铸型偏心激振机构整体结构侧视图。
图3为可浇铸型偏心激振机构激振发生原理示意图。
图4为可浇铸型偏心激振机构大激振力发生结构示意图。
图5为可浇铸型偏心激振机构大激振力发生第二结构示意图。
图6为可浇铸型偏心激振机构紧凑布置结构示意图。
图7为林果振动采收示意图。
图8为抱夹式林果振动采收装置结构示意图。
图9为摇臂式林果振动采收装置结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
本实施例提供一种可浇铸型偏心激振机构，如图1-图2所示，包括：动力装置(采用液压马达1)、主动齿轮1-2、第一激振偏心块组件4和第二激振偏心块组件3；所述动力装置的输出端1-3与主动齿轮1-2连接，主动齿轮1-2与第一激振偏心块组件4啮合，第一激振偏心块组件4与第二激振偏心块组件3啮合。
如图2所示，第一激振偏心块组件4包括第一传动轴4-2、第一下传动齿轮4-1、第一上传动齿轮4-3和第一偏心块4-4，所述第一传动轴4-2连接有第一下传动齿轮4-1和第一上传动齿轮4-3，所述第一偏心块4-4与第一上传动齿轮4-3连接，第一偏心块4-4与第一上传动齿轮4-3的连接方式为焊接、螺栓连接或铆接，也可以直接铣削加工成一体式，避免了由轴向固定件产生的安装空间浪费。第二激振偏心块组件3包括第二传动轴3-3、第二传动齿轮3-2和第二偏心块3-1，所述第二传动轴3-3连接有第二传动齿轮3-2，所述第二偏心块3-1与第二传动齿轮3-2连接，第二偏心块3-1与第二传动齿轮3-2的连接方式为焊接、螺栓连接或铆接，也可以直接铣削加工成一体式，避免了由轴向固定件产生的安装空间浪费。主动齿轮1-2与第一下传动齿轮4-1啮合，所述第一上传动齿轮4-3与第二传动齿轮3-2啮合。
第一激振偏心块组件4上的所有第一偏心块4-4与第二激振偏心块组件3上的所有第二偏心块3-1的质量相同。所述第一偏心块4-4与第二偏心块3-1在第一传动轴4-2和第二传动轴3-3之间的中线上对称分布。第一偏心块4-4与第二偏心块3-1均设有用于浇铸高密度金属材料的腔体3-4(如图4)。
作业时，如图3，第一激振偏心块组件4产生的激振力(如F1y)和第二激振偏心块组件3产生的激振力(如F2y)在Y方向相互抵消，第一激振偏心块组件4产生的激振力(如F1x)和第二激振偏心块组件3产生的激振力(如F2x)在X方向叠加，且有效集中作用于树体主干7，工作更平稳，激振力更大。其中Y方向为第一上传动齿轮4-3和第二传动齿轮3-2的中心连线所在的水平方向。
所述第一偏心块4-4固定连接在第一上传动齿轮4-3的上表面或下表面(如图5)；或者，所述第一偏心块4-4有两个，两个第一偏心块4-4分别对称的固定连接在第一上传动齿轮4-3的上下表面(如图4)。所述第二偏心块3-1固定连接在第二传动齿轮3-2的上表面或下表面(如图5)；或者，所述第二偏心块3-1有两个；两个第二偏心块3-1对称的固定连接在第二传动齿轮3-2的上下表面(如图4)。第一激振偏心块组件4和第二激振偏心块组件3的偏心块在齿轮面半侧轴向位置相对于齿轮上下对称布置，也可使布置在齿轮一侧，偏心块与齿轮之间的固定方式为焊接、螺栓链接或铆接，也可以通过铣削，镗削等加工工艺手段加工成一体式。本实施例的第一、第二激振偏心块组件分别由传动轴、偏心块、传动齿轮及轴向固定件组成；在获得大激振力的前提下又降低加工成本，第一偏心块4-4和第二偏心块3-1的外壳材料为普通钢或其它常规金属材料，内腔浇铸高密度金属；第一偏心块4-4和第二偏心块3-1的外壳外型不仅限于扇形，可由实际需求而定。
本实施例的主动齿轮1-2的分度圆直径大于第一上传动齿轮4-3的分度圆直径，所述第一上传动齿轮4-3的分度圆直径和第二传动齿轮3-2的分度圆直径相同。第一上传动齿轮4-3和第二传动齿轮3-2的转动方向相反，转动速度ω1相同。
如图6所示，本实施例的第一激振偏心块组件4、第二激振偏心块组件3，其布置结构也可以是将偏心块交叉布置方式，两传动轴轴距更小，结构更为紧凑。具体地，如图6所示，第一激振偏心块组件4包括第一传动轴4-2、第一传动齿轮4-5和第一偏心块4-4，所述第一传动轴4-2连接有第一传动齿轮4-5和第一偏心块4-4。所述第二激振偏心块组件3包括第二传动轴3-3、第二传动齿轮3-2和第二偏心块3-1，所述第二传动轴3-3连接有第二传动齿轮3-2和第二偏心块3-1。所述主动齿轮1-2与第一传动齿轮4-5啮合，所述第一传动齿轮4-5与第二传动齿轮3-2啮合；所述第一偏心块4-4与第二偏心块3-1交叉布置；所述第一激振偏心块组件4和第二激振偏心块组件3产生的激振力在Y方向相互抵消，在X方向叠加。
如图7所示，本实施例还提供一种抱夹式林果振动采收装置8，包括可浇铸型偏心激振机构和抱夹式壳体，所述可浇铸型偏心激振机构中的第一传动轴4-2和第二传动轴3-3的两端分别与抱夹式壳体通过轴承转动连接，所述可浇铸型偏心激振机构中的液压马达1连接在抱夹式壳体上。
如图7所示，所述抱夹式壳体包括夹持液压缸6、第一夹持头2和第二夹持头5，所述第一夹持头2和第二夹持头5铰接；夹持液压缸6的两端耳环分别铰接于第一夹持头2和第二夹持头5的内腔；夹持液压缸6行程与安装位置满足抱夹多规格核桃树主干。夹持液压缸6用于实现第一夹持头2和第二夹持头5的开合动作。
所述第二夹持头5上设有齿轮箱，所述可浇铸型偏心激振机构中的第一传动轴4-2和第二传动轴3-3的两端分别与齿轮箱通过轴承转动连接，主动齿轮1-2、第一激振偏心块组件4和第二激振偏心块组件3均位于齿轮箱内。
所述的液压马达1、第一激振偏心块组件4、第二激振偏心块组件3相互通过齿轮啮合传递扭矩，通过传动轴轴向固定安装于第二夹持头5的齿轮箱内，为避免振动采收装置与树体下层侧枝干涉，应减小第二夹持头5上方零部件安装高度，故第一激振偏心块组件4、第二激振偏心块组件3在齿轮箱内轴向布局紧凑；第一激振偏心块组件4，其第一下传动齿轮4-1或第一传动齿轮4-5位于第一激振偏心块组件4的底部，与主动齿轮1-2啮合，此布局可降低液压马达1安装高度；可浇铸型偏心激振机构在作业时呈周期性强力激振，其内的主动齿轮、第一上传动齿轮、第一下传动齿轮和第二传动齿轮也可选用传动性能更为稳定，齿面强度更高的圆柱斜齿轮。
所述液压马达1位于齿轮箱内侧位置，使质心尽量靠整个激振装置中间位置；所述主动齿轮1-2的分度圆直径大于第一激振偏心块组件4内的第一上传动齿轮4-3的分度圆直径，振动机构增速，激振频率提高。
由该浇铸型偏心块形成的激振机构不但可应用于图8所示的抱夹式林果振动采收装置8，还可以应用于图9所示的摇臂式林果振动采收装置9，更广泛的，也可应用于工业生产与工程激振领域。其中，抱夹式林果振动采收装置8工作时，第一夹持头4和第二夹持头5在夹持液压缸6的作用下夹紧树体主干7，液压马达1启动工作后，液压马达1向主动齿轮1-2传递扭矩；主动齿轮1-2向第一激振偏心块组件4传递动力，第一激振偏心块组件4向第二激振偏心块组件3传递动力，第一激振偏心块组件4与第二激振偏心块组件3发出的激振力在Y方向上相互抵消，在X方向上叠加，工作时更平稳，激振力更大；最终对树体主干产生X方向的激振力。抱夹式林果振动采收装置8可柔性连接在履带车上，抱夹式林果振动采收装置8对树干发出激振力时，柔性连接方式减少了激振力对履带车体的影响。摇臂式林果振动采收装置9包括摇臂式机壳和可浇铸型偏心激振机构，摇臂式机壳上设置有摇臂，摇臂另一端夹紧树体主干7，可浇铸型偏心激振机构中主动齿轮轴、第一传动轴4-2第二传动轴3-3位于摇臂式机壳内部，且与摇臂式机壳通过轴承转动连接，液压马达1连接在摇臂式机壳内，液压马达1启动工作后，液压马达1向主动齿轮1-2传递扭矩；主动齿轮1-2向第一激振偏心块组件4传递动力，第一激振偏心块组件4向第二激振偏心块组件3传递动力，第一激振偏心块组件4与第二激振偏心块组件3发出的激振力在Y方向上相互抵消，在X方向上叠加，工作时更平稳，激振力更大；最终通过摇臂式机壳上的摇臂对树体主干7产生激振力。摇臂式林果振动采收装置9可柔性连接在履带车上、例如通过链条挂在履带车上的支架上，柔性连接方式减少了摇臂式林果振动采收装置9产生的激振力对履带车体的影响。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.抱夹式林果振动采收装置，其特征在于：包括可浇铸型偏心激振机构和抱夹式壳体；
可浇铸型偏心激振机构，包括：动力装置、主动齿轮、第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件；所述动力装置的输出端与主动齿轮连接，主动齿轮与第一激振偏心块组件啮合，第一激振偏心块组件与第二激振偏心块组件啮合；
所述第一激振偏心块组件包括第一传动轴、第一传动齿轮和第一偏心块，所述第一传动轴连接有第一传动齿轮和第一偏心块；所述第二激振偏心块组件包括第二传动轴、第二传动齿轮和第二偏心块，所述第二传动轴连接有第二传动齿轮和第二偏心块；所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合；所述第一激振偏心块组件上的所有第一偏心块与第二激振偏心块组件上的所有第二偏心块的质量相同；所述第一偏心块与第二偏心块在第一传动轴和第二传动轴之间的中线上对称分布；所述第一偏心块与第二偏心块交叉布置；所述第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件产生的激振力在Y方向相互抵消，在X方向叠加，其中Y方向为第一传动齿轮和第二传动齿轮的中心连线所在的水平方向；所述主动齿轮的分度圆直径大于第一传动齿轮的分度圆直径，所述第一传动齿轮的分度圆直径与第二传动齿轮的分度圆直径相同；
第一偏心块与第二偏心块均设有用于浇铸高密度金属材料的腔体；
所述抱夹式壳体包括夹持液压缸、第一夹持头和第二夹持头，所述第一夹持头和第二夹持头铰接；夹持液压缸的两端耳环分别铰接于第一夹持头和第二夹持头的内腔；
所述可浇铸型偏心激振机构中的动力装置连接在第二夹持头上；所述第二夹持头上设有齿轮箱，所述可浇铸型偏心激振机构中的第一传动轴和第二传动轴的两端分别与齿轮箱转动连接，主动齿轮、第一激振偏心块组件和第二激振偏心块组件均位于齿轮箱内；第一激振偏心块组件中的第一传动齿轮位于第一激振偏心块组件的底部，与主动齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的抱夹式林果振动采收装置，其特征在于，所述第一偏心块和第二偏心块采用金属材质。
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