CN212034729U - 机车在较大坡加快横行的调平系统 - Google Patents

Abstract

一种机车在较大坡加快横行的调平系统，需要缩小感知倾向及斜度过程和调平过程的延时。是由单摆重坨随地形倾斜的左右小幅摆动即时接通左或右串联电路，直接联动液压开关和液压油缸使进而被联动的曲柄轮轴向前或后转动而达成。由此可即时感知倾向，并使感知斜度过程与调平过程一次同步完成，且具加快全过程动作的要素，可能将延时减小到更低程度，使车速加快中可自动相应加快随地形变化的随机调平。尤其适用于中型机车在斜度较大且多变的坡地横行和掉头中充分发挥速度提高效率，减少土地连片整造投入，支持坡地连片规模生产拓展到含20度左右较大坡，解决多种作物争平地矛盾。因常遇较大坡备有安保装置。

Description

机车在较大坡加快横行的调平系统

技术领域

本实用新型尤其可使中型农用机车在斜度较大且多变坡地横行作业时充分发挥速度。

背景技术

我国可耕坡地多，期待高效率的全程机械化。由于坡地旱作物多趋水平起行种植，机车需在坡上横行。一些山地小机种甚至可在倾斜30多度的陡峭山坡横行耕地，但动力小效率低。一些大型机械的调平技术使其可在较平缓开阔坡地作业，但欲将大片连作机械化拓展到含20 度左右的较大坡则难发挥。为此坡地使用中型机械为宜，但其缩小与大型机械在平地效率的差距需适度加快坡上横行和掉头速度。这就要求调平过程能随机车加速而相应加快。加快的难度在于：较大坡本已须加大调平幅度和速度，再欲加速行进则需更快感知和调平。本实用新型特质是：可即时感知倾向；感知斜度过程与调平过程同步；具备加快动作过程技术。这种同步且快捷应是极快响应和随机自动加快调平的模式，可避免同类装置多存在的感知与调平不能同步且动作慢的延时对前进速度的制约。是以安装在研制中的坡地甘蔗割捆机为例说明。该机长4.5米，轮距1.1-1.2米，机重1.1吨，蔗捆积满后总重量近2吨时的重心高约 0.7米，可自动割-捆-截尾-成捆卸下，作业速度发挥至4千米/时已可替代百多人工割捆。而广西柳工造的4GQ-350切段式甘蔗收获机虽可替代两百以上人工，但重达15吨、长13米、高6米而轮距仅1.9米，不宜坡上作业。至今坡上甘蔗几乎全用成本极高的人工收获。可望以本实用新型装备收获和种、管机械，支持坡地甘蔗等旱作物的连片大规模种植。

发明内容

机车在斜坡横行的斜度越大则越需加大调平幅度与速度，再欲加速行进则需感知斜度与调平过程更快。现时调平系统的延时多因感知与调平不能同步和动作过慢。倾角传感器模块中心处理器模块执行模块的电控已可能使感知分析指令极快，但其反复反馈指令后行动的不断开始尤其进行过程仍可能存在延时。使调平速度往往不能保障机车在较大坡加快行进。

本实用新型解决的技术方案，是新创一种可使机车遇20度左右较大坡时能够加快横行的调平系统。其与通常的调平系统同由感知倾向及斜度的机构与找平机构合成，虽然已有使用感知与反馈指令可能极快的倾角传感器模块、中心处理器模块和执行模块的全程电控技术，但，本实用新型的特征是，全程电控是以一单摆重陀随地形左或右倾斜的小幅摆动即刻接通左或右串联电路，并在一次联动液压开关-液压油缸-曲柄轮轴中完成对机车的调平。既使感知与调平完全同步，又具加快联动过程的技术结构。由此，既可避免通常调平系统存在的感知与调平不完全同步和/或动作缓慢的延时，还可避免集成模块的若干次指令后调平动作的不断重新开始和进行中易出的延时对机车在较大坡横行速度的制约，从而提高机车作业速度和效率。此外，机车遇较大坡时的加快横行还需有安保装置。本实用新型简单、直接、自动、快捷、安全、可靠、价廉的具体结构和原理如下。

1、电控液压自动同步联动的结构原理：单摆重坨(3)悬吊在左侧通电接触板(5)和右侧通电接触板(4)正中间，向左、右摆动的行程均为3度角，经其摆动臂(2)与电源成电连接，其所悬挂在的轴(1)纵向同前进方向，旋扭该轴上的螺母可调适套在轴上的摆动控稳弹簧对摆动臂(2)的压力以避免无序摆动。左、右侧电磁铁的螺线管(13)、(19)分别令铁芯(12)、(18)向左、右移。单摆重陀(3)接触左侧通电接触板(5)时接通的左侧串联电路是：电源-摆动臂(2)-单摆重坨(3)-左侧通电接触板(5)-左侧螺线管(13)，左侧铁芯(12)经一条连接杆轴向拉动液压开关(7)内的滑动塞(10)左移，由于该滑动塞比其滑动外套短，即开通了滑动塞外套上的右侧高压液油进口(11)至出口(17)，同时堵塞左侧高压油进口(6)及出口(14)，此时滑动塞(10)中的一条垂直滑动方向的通道刚好接通左侧回油进口(15)至出口(8)。当单摆重陀接触右侧通电接触板(4)接通的右侧串联电路是：电源-摆动臂(2)-单摆重坨(3)-右侧通电接触板(4)-右侧螺线管(19)，右侧铁芯(18) 拉动滑动塞(10)右移，开通滑动塞外套上的左侧高压液油进口(6)至出口(14)，堵塞右侧高压油进口(11)和出口(17)，滑动塞中的通道刚好接通右侧回油进口(16)至出口(9)。液压开关(7)右侧的高压油出口(17)和回油进口(16)分别经软油管联通液压油缸(21) 的右端液油进出口(23)，而左侧的高压油出口(14)和回油进口(15)分别经软油管联通油缸左端液油进出口(20)。高压来油总管上有限压阀，其与液压开关的左、右侧高压油进口(6)、 (11)的连接管上有止回阀，左、右回油出口(8)、(9)连接总回油管。

2、液压油缸与曲柄轮轴总成同步联动式的结构是：曲柄轮轴总成中，圆筒形的横向主体轮轴壳(28)左、右两端分别向相反垂直方向伸出方筒形的轴壳曲柄(29、26)，两轴壳曲柄外端垂直向外伸出端轴壳(35)；主体轮轴壳靠两轴壳曲柄处是转动轴，轴套座(40)固接在机架边梁(41)下与轴套盖(39)紧接；帮助转向的连接发动机动力的行星齿包(33)在主体轮轴壳(28)中间，其从主体轮轴壳内向两侧伸出的驱动轴(34)外端的主动齿轮(31) 在轴壳曲柄(29、26)内，通过中间齿轮传动至端轴齿轮(32)，端轴(38)外端是与驱动轮 (37)连接的接盘(36)。液压油缸(21)的活塞杆(24)与齿条(30)轴向连接，该齿条垂直主体轮轴壳与固接在主体轮轴壳上的调平齿轮(27)齿合，该齿轮在齿条中位时轴壳曲柄 (29、26)处于水平；齿条(30)受其滑动槽(25)两头的止滑限制使调平齿轮(27)最多能够向两侧转动至90度。油缸体垂直于主体轮轴壳(28)，固接在机架。

3.能够将机电液联动的延时更为减少，在于感知斜度过程与调平过程都在单摆重陀接通一侧串联电路时一次同步完成；在于其结构允许按机车质量和横行的最大坡度及需要达到的车速相应足配液压和电磁的力度使延时更少；在于曲柄轮轴结构在转动中使左右侧轮此升彼降的幅度速度倍加并在机车总重心调近中轴线时调平和控稳动作省力，利于其余液压力加快调平动作。

4、较大坡加快行进的安保装置包括：应急避险操纵杆总成，坡上停车支撑机构，备有高压储备罐，机车前后轮轴的电控分别使用电源。避险操纵杆(42)立装在驾驶座前，下端是球形转动支点，在其T形滑动槽(44)内的起始位置可向前推尽再左右拨动，高压储备罐开关的压开点(60)在其正前方，该杆经连接杆(59)接左右拨叉(56)，该拨叉正对单摆重陀向后伸出的左右拨动杆(57)，开口略大于单摆重陀行程，当避险操纵杆向正前方推尽，该拨叉刚好卡到左右拨动杆(57)两侧时正好压开液压储备罐开关。避险操纵杆另通过一条套管内的钢丝绳与另一轴上常态卡在左右拨动杆(57)两侧的左右拨叉(56)连接，当避险操纵杆左右拨动可使前后轴的单摆重坨都接触同一侧通电接触板。坡上停车支撑机构是：横向的左、右转动轴(49)、(50)内头与立装在驾驶座前的左、右停车扳动杆(43)、(45)的下端固接，外头与左、右撑地杆(47)、(55)上端固接。左、右转动轴的轴套(48)、(52)分别固接在左、右边梁(53)上，贴近边梁外侧的撑地杆向前下转动越过垂直位成75度角撑地时，该杆上头内侧的撑地角度限制板(54)正好贴在边梁下，该杆长度以机车在13度坡时撑平为宜，前上摆可插入弹性夹(46、51)。侧视停车扳动杆与撑地杆的向前张开角为135度。

有益效果是：简单可靠价廉的本实用新型，调平快捷省能安全，即使地形倾斜至20度左右且多变突变，都可令机车在加速中相应加快随地形变化的调平，达到适度提高速度和效率目的。可将高效的全程机械化连片规模生产拓展到含倾斜20度左右的大片坡地，缓解多种作物争平地矛盾，减少坡地连片机械化规模生产所需要整造土地的工程量。

附图说明

图1机车在平地时前驱部分的曲柄轮轴总成与液压油缸俯视图

图2机车在平地时曲柄轮轴总成与液压油缸侧视图

图3电控部分和液压开关结构的分解和原理图示

图4液压油缸与轴壳曲柄从平地位置起的随机调平原理图示

图5以单行甘蔗割捆机为例在坡地作业时调平的力学分析图示

图6安保系统的结构原理示意图

图中1单摆重陀悬挂轴 2摆动臂 3单摆重坨 4右侧通电接触板 5左侧通电接触板 6左侧高压油进口 7液压开关 8左侧回油出口 9右侧回油出口 10滑动塞 11右侧高压油进口 12 左侧电磁铁铁芯 13左侧电磁铁螺线管 14左侧高压油出口 15左侧回油进口16右侧回油进口 17右侧高压油出口 18右侧电磁铁铁芯 19右侧电磁铁螺线管 20液压油缸左端液油进出口 21 液压油缸 22活塞 23油缸右端液油进出口 24活塞杆 25齿条滑动槽 26机车右侧的轴壳曲柄 27调平齿轮 28主体轮轴壳 29机车左侧的轴壳曲柄 30滑动齿条 31主动齿轮 32端轴齿轮 33行星齿包 34传动轴 35端轴壳 36驱动轮接盘 37驱动轮38端轴 39轴套盖 40 轴套座 41边梁 42避险操纵杆 43左侧停车扳动杆 44T形滑动槽 45右侧停车扳动杆 46左侧弹性夹 47左侧撑地杆 48左侧转动轴套 49左侧转动轴 50右侧转动轴 51右侧弹性夹 52右侧转动轴套 53边梁 54撑地角度限制板 55右侧撑地杆 56单摆重坨的左右拨叉 57单摆重坨向后伸出的左右拨动杆 58避险操纵杆起始位置 59联动杆60高压储备罐开关的压开点

具体实施方式

图3图4中，当机车随地形左倾需最大幅度调平时，单摆重坨(3)即时左摆接通左侧串联电路，左侧电磁铁铁芯(12)左拉液压开关(7)的滑动塞(10)，使高压来油经液压开关(7)的高压油进口(11)一直进入到液压油缸(21)的右端液油进出口(23)，推动活塞(22) 左移至近左端液油进出口(20)，由于滑动塞中的通道已接通回油进口(15)至出口(8)，被压的液油可经软油管直通总回油管减压，使活塞杆拉动齿条(30)左移到其滑动轨(25)尽头，调平齿轮(27)顺时针转动90度，使左、右轴壳曲柄(29、26)分别由M、N点到达Q、 P。从图1图2可知，可最大幅度自动纠正左倾。此后机车可能遇到两种情况需要随机自动调平，一是从最大幅度纠正左倾变为最大幅度纠正右倾的过程是：单摆重坨(3)即右摆接通右侧串联电路，右侧电磁铁铁芯(18)右拉滑动塞(10)，高压来油从液压开关左侧进口(6) 一直进入到油缸左端液油进出口(20)，推动已在左侧的活塞右移至液油进出口(23)前，由于滑动塞中的通道已接通右侧回油进口(16)至出口(9)减压，使齿条(30)可推转调平齿轮(27)反时针转动180度，即可达成。二是遇机车无需最大幅度调平时，液压的惯性可使调平过正，但刚过正单摆重陀已接触另一通电接触板产生小幅的回复性调平。以上各种情况下电控、液压、机械的随机同步联动过程中，由于液压和电磁力度的充沛，可使联动的延时更少速度更快，使机车可大体保持水平姿态，平稳加速至需要的更快一些作业速度。当齿条滑动到尽头液压欲飙升，限压阀可按额定减压，稳定和保护液压系统。

从图5分析可实现的是：其一，本例左右轮调节高差最大为42厘米，使机车在倾斜至 20度角的斜坡横行中可大体保持机车水平行进和轮体垂直支撑，利于发挥速度，平衡磨损，保障作业质量和安全，即使倾斜至25度亦不易侧翻。其二，在倾斜至20度的高起行坡地加快掉头过程中两侧轮之间此起彼伏的变化特快特大，应对解决的技术要素中，除机电液同步联动的力度充沛动作加快外，本图显示：曲柄轮轴两侧同时地此升彼降使找平幅度和速度倍加；调配机车总重心P居中可使左右两侧此升彼降时重心P甚至不升，使液压出力主要是在平衡中控稳，所需能耗和出力很小，可集中更大力度加快调平动作。其三，本例坡地甘蔗割捆机载蔗后质量大加，但作业车速不高，仅在5千米/时以下，亦可相应地达到调平需要的速度和控稳，而空载少载时则可在更高速度上实现自动调平控稳。

图6中，当机车在较大坡横行欲停车时，先行前推倾向一侧的停车扳动杆，使撑地杆落下越过垂直位成75度角的稳态撑地。当机车突遇极少发生的熄火或失电或失压或单摆重锤粘连通电接触板等意外时，调平机制可能失控。无论如何，应熟习的统一应急操作是：脚刹的同时一手前推倾向一侧的停车扳动杆(43或45)，另一手前推应急避险操纵杆(42)并随即拨向坡下方向，继而前推另一停车摆扳动杆。效果是：若遇单摆重坨与通电接触板粘连即可解除。若遇熄火或其他原因使高压来油失压，可立即打开高压储备罐开关，高压油经油管进入高压油进口与止回阀之间，防止该罐液压过快损失，仍可短时保持油缸动作需要的液压，使撑地杆从容撑地，并随机车惯性更可靠地撑稳。若遇一轴失电，另一轴仍可正常工作暂时调平控稳机车，待修。若在坡度小于13度，撑地杆转不过垂直位时，需以停车扳动杆上安装的现有的转动角度锁定盘配合锁定机车于水平或近水平状态。

Claims (5)

1.一种机车在较大坡加快横行的调平系统，与通常调平系统同由感知倾向及斜度机构与找平机构合成，已有使用感知与反馈指令可能极快的傾角传感器模块中心处理器模块和执行模块的全程电控技术，其特征是全程电控是以一单摆重陀随地形左或右倾斜的小幅摆动即刻接通左或右串联电路，并在一次联动液压开关-液压油缸-曲柄轮轴中完成对机车的调平，既使感知与调平完全同步，又具加快联动过程的技术结构，由此，既可避免通常调平系统存在的感知与调平不完全同步和/或动作缓慢的延时，还可避免集成模块的若干次指令后调平动作的不断重新开始和进行中易出的延时对机车在较大坡横行速度的制约，另备安保装置。

2.根据权利要求1所述的机车在较大坡加快横行的调平系统，其特征是，达成电控液压同步联动的结构是：单摆重坨悬吊在左侧通电接触板和右侧通电接触板正中间，左右摆动各有3度角行程，经其摆动臂与电源成电连接，其所悬挂在的轴纵向同前进方向，旋扭该轴上的螺母可调适套在轴上的摆动控稳弹簧对摆动臂的压力；左、右侧电磁铁的螺线管分别令其铁芯向左、右移；单摆重陀左摆接触左侧通电接触板时接通的左侧串联电路是电源-摆动臂-单摆重坨-左侧通电接触板-左侧螺线管，左侧铁芯的即刻左移，经一条连接杆轴向拉动液压开关内的滑动塞左移，因滑动塞短于其滑动管道，开通了滑动塞外套上的右侧高压液油进口至出口，堵塞左侧高压油进口与出口，滑动塞中一条垂直滑动方向的通道刚好接通左侧回油进口至出口；单摆重陀右摆接触右侧通电接触板时接通的右侧串联电路是电源-摆动臂-单摆重坨-右侧通电接触板-右侧螺线管，右侧铁芯拉动滑动塞右移，开通滑动塞外套的左侧高压液油进口至出口，堵塞右侧高压油进口与出口，滑动塞中的通道刚好接通右侧回油进口至出口；液压开关右侧的高压油出口和回油进口分别经油管联通液压油缸的右端液油进出口，而左侧的高压油出口和回油进口分别经油管联通油缸左端液油进出口；高压来油总管有限压阀，其与左、右侧高压油进口连接管上有止回阀；液压开关左右侧回油出口连接总回油管。

3.根据权利要求1所述的机车在较大坡加快横行的调平系统，其特征是，液压油缸与曲柄轮轴被同步联动的结构是：曲柄轮轴总成中，横向的圆形主体轮轴壳两端分别向相反的垂直方向伸出方筒形的轴壳曲柄，再从两轴壳曲柄外端垂直向外伸出端轴壳，主体轮轴壳靠轴壳曲柄处是转动轴，其轴套固接在机架边梁下，帮助转向的连接发动机动力的行星齿包在主体轮轴壳中间，其从主体轮轴壳内向两侧伸出的驱动轴的外端的主动齿轮在左右轴壳曲柄内，分别通过中间齿轮传动至端轴齿轮，端轴的外头是与驱动轮连接的接盘，当机车在平地，左右两轴壳曲柄处于水平时固接在主体轮轴壳上的调平齿轮正处在与其齿合的滑动齿条中位，齿条轴向连接液压油缸的活塞杆，此时活塞处于油缸中位，齿条的滑动槽固接在机架，两头的止滑限制使调平齿轮最多能够转动至90度，油缸体垂直于主体轮轴壳，固接在机架。

4.根据权利要求1所述的机车在较大坡加快横行的调平系统，特征是，能够将机电液联动的延时更为减少，在于感知斜度过程与调平过程都在单摆重陀接通一侧串联电路时一次同步完成；在于其结构允许按机车质量和横行最大坡度及需要达到的车速相应足配液压和电磁的力度，使延时更少；在于曲柄轮轴结构在转动中使左右侧轮此升彼降的幅度速度倍加并在机车总重心调近中轴线时调平和控稳动作省力，利于其余液压力加快调平动作。

5.根据权利要求1所述的机车在较大坡加快横行的调平系统，其特征是安保装置中，立装的应急避险操纵杆在其T形滑动槽内，下端是球形转动支点，通过联动杆与左右拨叉连接，该拨叉向前正对单摆重陀向后伸出的左右拨动杆，当应急避险操纵杆向正前方推尽，拨叉刚好卡到该左右拨动杆两侧时，正好压开高压储备罐开关，该开关以管道连接到高压油进口与止回阀之间；机车另一轴安装的左右拨叉则是常态卡在单摆重坨向后伸出的左右拨动杆两侧，通过一条可向左右牵动该拨叉的软套管内钢丝绳与避险操纵杆连接；停车支撑装置结构是，固接在两侧边梁上的横向水平的左、右轴套内的左、右转动轴的内头分别与左、右停车扳动杆下头固接，外头分别与贴近边梁外的左、右撑地杆上端固接，使停车扳动杆与撑地杆侧视成向前张开角135度；撑地杆向前下转动越过垂直位成75度角撑地时，固接在其上头内侧的撑地角度限制板正好贴到边梁下，向前上转动可插入弹性夹。

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