一种多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机制造技术

一种多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机，包括多单元直线驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构等。多单元直线驱动机构由多组直线驱动器驱动，通过曲轴实现大功率、高扭矩的动力输出，满足了滑移式叉木机高负载作业动力要求。基于帕斯卡原理，将液压缸作为连杆引入叉木机的构型中，有效改善以往设计中抬升动臂的两驱动链受力不均衡的问题，提高了承载稳定性。该滑移式叉木机不仅具有可控机构传动效率高、响应速度快、运动精度高、可控性好、节能环保等特点，而且多单元直线驱动机构和液压元件的引入使该滑移式叉木机具有更好的承载和抗振性能，并易实现过载保护功能，具有较强的工程应用前景和发展潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及滑移式叉木机领域，特别是一种多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机。
技术介绍
滑移式叉木机是一种广泛应用于林业、农业、建筑等相关领域，进行木料、甘蔗、柱状建材等搬运、装卸作业的关键设备，因其结构紧凑、作业灵活，在农、林业生产及建筑施工等场合发挥了重要的作用，传统液压式滑移叉木机是在传统液压式装载机基础上设计开发的，存在着能耗高、噪音大、尾气排放严重、智能化水平低等缺点。可控机构是传统机构与电子技术结合的产物，近年来开展的“数控一代”装备创新工程，给传统生产机械技术升级带来了机遇，针对液压式滑移叉木机的缺点，将可控机构及机器人相关技术应用到传统装卸机械工作装置的设计中，提出了一类可控机构式装卸机械，包括可控机构式甘蔗装载机、可控机构式装车机等，此类可控机构式装卸机械避免了液压系统的使用，它由多自由度连杆机构和多个可控电机组成，其输出运动由多台计算机编程控制的可控电机共同决定，叉斗的输出轨迹是一个多自变量的函数，可以轻易实现复杂柔性轨迹输出，相比液压式滑移叉木机，可控机构式装卸机械具有智能化程度高、灵活度好、高传动效率等优点，对于推动滑移式叉木机绿色化、智能化具有重要的意义。但是，在多自由度可控机构式甘蔗装载机、甘蔗装车机等可控机构式装卸机械进行工程应用研究的过程中，发现了一系列未曾涉及的工程问题。首先，现有可控机构式装卸机械动臂升降支链均由主动杆进行动力输入，主动杆则由可控电传动系统驱动，受制于可控电机成本高、输出功率小、扭矩低等问题，造成现有可控机构式装卸机械动力性能差、负载能力弱等问题，难以满足以高负载装卸作业为主的滑移式叉木机动力需求，这也是现有可控机构式装卸机械设计仍停留在构型设计阶段的主要原因；其次，可控机构式装卸机械工作装置均为平面并联机构，动臂升降支链采用主动杆—连杆—动臂的构型设计形式，两升降支链同时抬升动臂时，由于制造、加工、装配等误差，特别是在工作装置承受偏载的情形下，造成动臂并联的两升降支链受力不均，影响了举升稳定性，很容易造成部分构件的过载损毁，影响可控机构式木材搬运机械的使用寿命；另外，现有可控机构式装卸机械各构件一般采用转动副的连接形式，相比含移动副的液压式滑移叉木机的工作装置，缺少有效的过载保护及吸振手段。上述原因严重影响和制约了可控机构式滑移叉木机的研发和工程应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于已有技术存在的问题，提供一种多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机，该种滑移式叉木机利用可控机构技术并采用全新构型设计，使其既具有现有可控机构式装卸机械智能化程度高、灵活度好、传动效率高等优点，同时解决可控机构式装卸机械动力性能差、负载能力弱、动臂升降机构稳定性差、缺乏有效的过载保护及吸振手段等工程问题，有效克服传统液压式滑移叉木机存在的机械效率低、噪音污染严重、智能化水平低等问题，使该滑移式叉木机具有较好的动力学性能及承载稳定性，同时具有较强的抗振能力和过载保护性能。本专利技术通过以下技术方案来达到上述目的：一种多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机，包括多单元直线驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构以及机架。所述多单元直线驱动机构包括第一直线驱动器、第二直线驱动器、曲轴，所述第一直线驱动器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曲轴连接，所述第二直线驱动器一端通过第三转动副与机架连接，另一端通过第四转动副与曲轴连接，所述曲轴通过第五转动副、第六转动副与机架连接。所述多单元直线驱动机构在计算机系统的控制下，可以将多台小功率直线驱动器的动力合成后，通过曲轴实现大功率、高扭矩动力输出的目的，解决了传统可控装载机构可控电机成本高、功率小、驱动扭矩低等问题，提高了该滑移式叉木机的承载能力。根据滑移式叉木机的动力要求，所述曲轴可由两组及以上直线驱动器进行驱动，可以方便选用四单元、六单元等多种动力单元形式，保证了该多单元直线驱动机构的输出动力可满足轻型及重型等各型号可控机构式叉木机的动力需求。所述动臂升降机构包括第一升降支链、第二升降支链、动臂，所述第一升降支链包括第一连杆、第一液压缸。所述第一连杆一端通过键或其他方式与曲轴连接，另一端通过第七转动副与第一液压缸一端连接，所述第一液压缸另一端通过第八转动副与动臂连接，所述第二升降支链包括第二连杆、第二液压缸。所述第二连杆一端通过键或其他方式与曲轴连接，另一端通过第九转动副与第二液压缸一端连接，所述第二液压缸另一端通过第十转动副与动臂连接，所述动臂通过第十一转动副、第十二转动副与机架连接。在滑移式叉木机作业过程中，由于动臂升降机构为平面并联机构，将第一液压缸与第二液压缸通过液压管线连接，进而实现并联，根据帕斯卡原理，两缸体内液体压力相同，可以有效改善动臂升降机构两升降支链受力不均的问题，提高动臂举升稳定性，延长动臂升降机构各构件的使用寿命。通过液压元件的引入可以有效提高动臂升降机构的抗振能力，另外，通过在动臂升降机构所含液压缸的缸体上引入泄压阀等附属装置，可以轻易实现动臂升降机构的过载保护功能。所述叉斗控制机构包括第三直线驱动器、第四直线驱动器、第五直线驱动器、第六直线驱动器、上叉、下叉，所述第三直线驱动器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下叉连接，所述第四直线驱动器一端通过第十五转动副与机架连接、另一端通过第十六转动副与下叉连接，所述下叉另一端通过第十七转动副、第十八转动副与动臂连接，所述上叉通过第十九转动副、第二十转动副与下叉连接，所述第六直线驱动器一端第二十一转动副与下叉连接，另一端通过第二十二转动副与上叉连接，所述第五直线驱动器一端第二十三转动副与下叉连接，另一端通过第二十四转动副与上叉连接。所述叉斗控制机构由第三直线驱动器、第四直线驱动器、第五直线驱动器、第六直线驱动器进行驱动控制，实现叉斗对甘蔗、木材等抓取作业。所述叉斗控制机构包含的各直线驱动器为伺服电动缸。铲斗控制机构采用了全新机构设计，通过尺度设计可有效提高该叉木机的举升平移性。本专利技术所述的多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机不仅具有智能化程度高、能耗低、维护保养简单等特点，而且相比现有可控装载机构，较易实现过载保护功能，且具有更好的动力学性能、承载稳定性、抗振能力以及带来的更长使用寿命，适合制造轻型和重型等各类滑移式叉木机，具有较强的工程应用前景和发展潜力。本专利技术突出优点在于：1、该种滑移式叉木机在基于可控机构技术的基础上采用全新构型设计，在满足木材装卸作业所需自由度和工作空间要求下，具有较好的运动学和动力学性能，动臂升降机构通过采用平面并联设计和使用液压元件，不仅大幅提升了滑移式叉木机的刚性和作业稳定性，铲斗控制机构通过采用全新机构设计，有效提高了该叉木机的举升平移性。该滑移式叉木机既具有可控机构式装卸机械能耗低、传动效率高、智能化程度高、可靠性好等特点，同时具备液压式滑移叉木机工作装置抗冲击性能好、过载保护性能强、举升稳定性好等特点。2、该滑移式叉木机采用计算机编程控制的电传动系统进行驱动，不仅具有较高的智能化水平，实现了作业数控化，而且液压元件的引入依然保证了较高的机械效率和较好的可靠性。该种滑移式叉木机全新构型设计中引入的液压缸主要用途并非像现有液压式工程机械，用来驱动工作装置做功，而是作为连杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机，包括多单元直线驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构以及机架，其特征在于：所述多单元直线驱动机构包括第一直线驱动器、第二直线驱动器、曲轴，所述第一直线驱动器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曲轴连接，所述第二直线驱动器一端通过第三转动副与机架连接，另一端通过第四转动副与曲轴连接，所述曲轴通过第五转动副、第六转动副与机架连接，所述动臂升降机构包括第一升降支链、第二升降支链、动臂，所述第一升降支链包括第一连杆、第一液压缸，所述第一连杆一端与曲轴连接，另一端通过第七转动副与第一液压缸一端连接，所述第一液压缸另一端通过第八转动副与动臂连接，所述第二升降支链包括第二连杆、第二液压缸，所述第二连杆一端与曲轴连接，另一端通过第九转动副与第二液压缸一端连接，所述第二液压缸另一端通过第十转动副与动臂连接，所述动臂通过第十一转动副、第十二转动副与机架连接，所述叉斗控制机构包括第三直线驱动器、第四直线驱动器、第五直线驱动器、第六直线驱动器、上叉、下叉，所述第三直线驱动器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下叉连接，所述第四直线驱动器一端通过第十五转动副与机架连接、另一端通过第十六转动副与下叉连接，所述下叉另一端通过第十七转动副、第十八转动副与动臂连接，所述上叉通过第十九转动副、第二十转动副与下叉连接，所述第六直线驱动器一端第二十一转动副与下叉连接，另一端通过第二十二转动副与上叉连接，所述第五直线驱动器一端第二十三转动副与下叉连接，另一端通过第二十四转动副与上叉连接。...

【技术特征摘要】
1.一种多单元直线驱动简易高负载电液可控滑移叉木机，包括多单元直线驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构以及机架，其特征在于：所述多单元直线驱动机构包括第一直线驱动器、第二直线驱动器、曲轴，所述第一直线驱动器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曲轴连接，所述第二直线驱动器一端通过第三转动副与机架连接，另一端通过第四转动副与曲轴连接，所述曲轴通过第五转动副、第六转动副与机架连接，所述动臂升降机构包括第一升降支链、第二升降支链、动臂，所述第一升降支链包括第一连杆、第一液压缸，所述第一连杆一端与曲轴连接，另一端通过第七转动副与第一液压缸一端连接，所述第一液压缸另一端通过第八转动副与动臂连接，所述第二升降支链包括第二连杆、第二液压缸，所述第二连杆一端与曲轴连接，另一端通过第九转动副与第二液压缸一端连接，所述第二液压缸另一端通过第十转动副与动臂连接，所述动臂通过第十一转动副...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，单绍福，张媛媛，武照玉，索昊，鲁光阳，张传伟，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37