CN87102653A - 钢丝滑轮式铲子升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明钢丝滑轮式铲子升降装置，属于机械工业中的拖拉机底盘部分的行走驱动装置技术领域。需要解决：铲入式步行拖拉机前进和倒退时铲子升降运动以及滑轮定位和松弛钢丝绳的收绕等技术问题。其主要技术特征是：在前进挡时利用顺转钢丝绳提升铲子，而在倒退挡时利用反转钢丝绳提升铲子。铲子能量是依靠提升铲子时压缩推力弹簧积蓄起来的弹簧势能。此种装置可用于各种类型的铲入式步行拖拉机。

Description

本发明是铲入式步行拖拉机的另一种铲子升降机构（装置）见图1，扇形齿轮1安装在曲柄O₂A₂的肖轴A₂上，钢丝滑轮与中间齿轮制成一体，安装在中间轴E₂上，中间齿轮2与扇形齿轮1节园直径相等（也可以不相等，但必须保证在一次传动过程中，中间齿轮转过的园心角不超过300度）钢丝滑轮上有两平行的钢丝绳槽（顺转钢丝绳槽和反转钢丝绳槽）槽的始端有钢板突起，钢板与两边轮缘固定在一起。钢板中有一孔，钢丝绳从孔中伸出。顺转钢丝绳从M孔中伸出，反转钢丝绳从N孔伸出。MN连线垂直于F₂E₂D₂线，将钢丝滑轮分成相等的两半。小滑轮K₁K₂是钢丝绳定位滑轮它保证钢丝绳下部沿F₂E₂D₂线升起或下降。

图1曲柄O₂A₂正处在铁脚刚刚着地，铲子已经铲入土中的位置，这时钢丝绳3与4处在对称平衡位置，两钢丝绳等长并处于拉紧状态。如曲柄O₂A₂再转180度，铲子驱动完毕，扇形齿轮1的有齿部分沿反时针方向转到与中间齿轮相接合，带动中间齿轮顺时针方向旋转，钢丝绳3通过节点D₂将下桁架6升起，使铲子离开地面，向前迈步，同时压缩上套筒8与下套筒7之间的推力弹簧9，积蓄能量，以备下一步入土的需要。滑轮2转过半转180度之后，扇形齿轮与中间齿轮分离，被压缩的推力弹簧推动下桁架6下行，钢丝绳3拉动滑轮2反时针方向旋转，重新回到原来的位置。

在此过程中反转钢丝绳4的始端从滑轮2的N点从下方转至M点，N点与D₂点距离缩短，钢丝绳4处于松弛状态，多余的钢丝绳如不收绕起来，会因纠缠影响工作。

图2是钢丝绳收绕装置，钢丝绳始端与发条终端的塞子相连接，由于塞子直径大，不能从钢板孔中钻出，当钢丝绳拉紧时，塞子压在钢板上承受钢丝绳的拉力。当钢丝绳松弛时，原来收紧的发条一伸张，就把多余的钢丝绳收绕进滑轮2中去了。

当扇形齿轮与中间齿轮分离，钢丝绳3拉动滑轮2反时针转过一个空行程，M点得到线速度V，使滑轮2得一角速度ω（1/秒）

ω＝V/R₂

R₂是滑轮2的半径

设滑轮（包括中间齿轮）的转动惯量为J，滑轮具有转动动能E，E＝Jω²/2由于具有动能，M点回到平衡位置之后，仍不能停止，如果铲子完全入土，M点向下离开平衡位置△S，这时N点将向上离开平衡位置一个△S，△S＝R₂△φ，钢丝绳4也要将下桁架上提一个△S，推力弹簧也将被压缩一个△S，压缩弹簧消耗完了滑轮的动能，使滑轮回到平衡位置。见图3。

但是如果铲子没有完全入土，节点D₂没有落到最下面的位置，而是落在D^″ ₂点位置，D₂D^″ ₂＝△S″钢丝绳有了△S″长这一松弛段，它容许滑轮2转离平衡位置△φ″ △φ″＝△S″/R₂

见图4当滑轮处于M″N″线停止下来之后，由于钢丝绳3比正常拉紧状态时短了2△S″（多余部分被收进收绕装置里去了）下一步提升时，滑轮顺转应先将收进装置里的钢丝绳完全拉出来后，才开始提升下桁架和铲子，这样提升行程就减少了2△S″，因而大大地降低了弹簧积蓄的入土能量，使下一步铲子入土更浅，如此下去最后铲子就不能入土了，为了克服这一缺点，应在放铲之后，使滑轮定位在MN平衡线上。

滑轮定位装置见图5，滑轮在M点向着中心E₂方向的附近有一凸起的定位台，台中心有一钢球槽，定位钢球落在槽里就可停止滑轮转动，使滑轮2定位在平衡位置。定位钢球装在钢球座内，而钢球座则安装在中间齿轮轴的支承架上，座内的定位弹簧紧紧地压在钢球上，定位弹簧上部有一调节螺钉，旋进螺钉可加大弹簧压力。

当扇形齿轮与中间齿轮接合，滑轮一转动，强迫定位钢球从定位台中的槽里滚出，并与滑轮脱离接触。一旦二齿轮分离，滑轮在钢丝绳拉动下向相反方向转回到原来位置，钢球沿着定位台的斜面爬上定位台，落进定位槽中被卡住，使滑轮停止转动（滑轮动能已消耗于钢球爬上定位台之时）调节定位弹簧压力，可以保证滑轮稳定地定位在规定的位置（在此位置扇形齿轮无论顺转还是反转都很容易与中间齿轮接合）

倒档时，曲柄O₂A₂顺时针方向旋转，扇形齿轮1相对于铁脚也是顺时针方向旋转，当它与中间齿轮接合带动中间齿轮反时针方向旋转，滑轮2也随之旋转，钢丝绳4通过节点D₂将下桁架提升起来，当N点反时针方向转过180度达到M点位置时，下桁架6的D₂点达到最高位置，然后扇形齿轮与中间齿轮分离，铲子铲入土中进行驱动。这时钢丝绳3随着滑轮反时针方向转了180度，由M点经滑轮下部转到N点，钢丝绳3处于松弛状态，多余的钢丝绳被另一发条收进滑轮里去了。

下桁架6上升的行程S_全恰好等于滑轮半周之长，如滑轮直径为D₂S_全＝πD₂/2

中间齿轮与扇形齿轮节园直径相等，因此中间齿轮直径D_中等于两齿轮的中心距A₂E₂，而E₂点位置根据铲入角和提起角以及提升高度等几项因素决定。D_中＝A₂E₂＝mZ_中

齿轮模数m可根据最大提升拉力计算出来，Z_中＝A₂E₂/m中间齿轮齿数应是整数，将整数再代入公式A₂E₂＝mZ_中，再算出精确的中心距。

为了保证滑轮在每次提升中只转半转，扇形齿轮应如何设计？

图6是曲柄O₂A₂转到铁脚刚着地的位置，这时扇形齿轮最后一齿的最后一齿顶点与两齿轮齿顶园的交点的连心线夹角为θ（放铲提前角）由此角可求出扇形齿轮有齿部分最后一齿的位置。那末它的最前面的一齿又在哪里？可以这样设想，如果曲柄O₂A₂由图示位置再反时针方向转180度，铁脚这一步驱动完毕，铲子应当升起，这时扇形齿轮最前面的一齿与中间齿轮开始接触，接触点Q，其位置用连心线A₂Q表示。在O₂A₂绕中心O₂转了180度时，扇形齿轮相对于铁脚A₂B₂C₂转了多少度？从图上可以看出，扇形齿轮固定在肖轴A₂上，与曲柄O₂A₂是一体的，开始O₂A₂与A₂B₂夹角为外116度，在O₂A₂绕O₂点转过180度之后，O₂A₂与A₂B₂夹角为内38度，显然在此时间内扇形齿轮（O₂A₂为代表）相对于铁脚（A₂B₂为代表）转了116度+38度＝154度

要求扇形齿轮的最前面的一齿只要将A₂Q线顺时针方向转回154度就得到了第一齿的位置。从图6上可以明显看出扇形齿轮有齿部分所夹园心角φ＝360度-154度-φ₁-φ₂-θ

扇形齿轮有齿部分的齿数Z_扇＝Z_中φ/360度

求出的Z_扇应取接近该数的整数，然后再算出实际的φ角。

扇形齿轮与中间齿轮节园直径相等，因此传动比是1∶1，扇形齿轮在传动过程中转了φ角，中间齿轮也应转过φ角。但是由于它们的传动不是连续的，而是间断的，因此中间齿轮还应多转过一些角度，从图6上可以看出这些角度等于φ^′ ₁+φ^′ ₂，要保证滑轮2在每次提升中只转半转的条件是：φ+φ^′ ₁+φ^′ ₂＝180度

对于铲子安装在铁脚上的拖拉机，采用钢丝滑轮式的铲子升降装置的配置方式见图7。扇形齿轮与中间齿轮节园直径相等，滑轮2与中间齿轮是一体的，同样配备了顺转钢丝绳3和反转钢丝绳4以及小滑轮K₁和K₂。节点D₂固定在推力弹簧下座上，下座5与铲子6是一体的。推力弹簧上座8安装在铁脚A₁B₁C₁上，推力弹簧7夹在上下弹簧座之间。在滑轮2里同样应安装顺反两钢丝绳的发条收绕装置，保证钢丝绳松弛时被收进。

本装置的优点是可以省去复杂的换档机构，从而使构造简单动作可靠，操作简便。缺点是收绕装置经常工作，发条容易失效。

Claims (3)

1、此种装置(钢丝滑轮式铲子升降装置)可应用在各种铲入式步行拖拉机上：

A.利用扇形齿轮带动中间齿轮及其上面的滑轮，通过钢丝绳升起铲子。

B.铲子升起过程中，同时压缩推力弹簧积蓄下一步入土的能量。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是在前进档时，用顺转钢丝绳提升铲子，在倒档时用反转钢丝绳提升铲子。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征是钢丝滑轮上安装有定位装置，保证将铲子提升到一定的高度。

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