一种电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构制造技术

一种电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、铲斗控制机构等。所述多单元连杆驱动机构由多组驱动支链构成，可实现多台小功率电机输入，大功率、高扭矩的动力输出，满足装载机构高负载作业需求；所述动臂升降机构由电传动系统驱动，相比现有液压装载机有效降低了能耗，并通过液压元件的引入，有效改善了动臂两升降支链受力不均衡的问题，提高承载稳定性；所述铲斗控制机构由于负载较小，故采用采用比较成熟的液压缸控制铲斗翻转，保证了执行机构结构紧凑性。该装载机构不仅具有能耗低、智能化水平高等特点，而且相比现有可控装载机构具有更高的承载和抗振性能，并易实现过载保护，实用性更强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及装载机领域，特别是一种电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构。
技术介绍
装载机是一种广泛应用于农田、水利、能源、市政等施工领域，进行散装物料装卸的关键设备，对基础设施建设起到了重要的作用，但是传统液压式装载机存在着能耗高、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，给传统工程机械技术升级带来了机遇，针对液压式装载机的缺点，将可控机构及机器人相关技术应用到装载机工作装置设计中，提出了一类可控机构式装载机，该类可控装载机构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，铲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，因此可控装载机构属于施工机器人范畴。相比液压式装载机，可控装载机构具有智能化程度高、灵活度好、高传动效率等优点，对于推动装载机绿色化、智能化具有重要的意义。但是，在对可控装载机构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，现有可控装载机构动臂升降支链均采用主动杆—连杆—动臂的构型设计形式，因主动杆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，造成现有可控装载机构动力性能差、负载能力弱等问题，难以满足装载机的动力要求，所以现有可控装载机构的构型设计形式仅适用于微小型装载机；其次，现有可控装载机构为平面并联机构，两主动杆在同时抬升动臂时，由于制造、加工、装配等误差，特别是在装载机偏载的情形下，造成动臂两并联驱动支链受力不均，影响了举升稳定性，很容易造成部分构件的过载损毁，影响可控装载机构的使用寿命；再次，现有可控装载机构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装载机的工作装置，缺少有效的过载保护及吸振手段。上述原因严重影响了可控装载机构的工程应用。
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电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构，使其既具有现有可控装载机构响应速度快、机械效率高、能耗低等优点，克服现有可控装载机构动力性能差、负载能力弱、动臂升降机构稳定性差等问题，同时兼具液压式装载机工作装置抗振能力强、过载保护性能好、结构紧凑等优点，并具有较好的负载能力，使该装载机构适用于制造重型装载机。本专利技术通过以下技术方案来达到上述目的：一种电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、铲斗控制机构以及机架。所述多单元连杆驱动机构包括机架、第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆、曲轴，所述第一主动杆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第一连杆一端连接，所述第一连杆另一端通过第三转动副与曲轴连接，所述第二主动杆一端通过第四转动副与机架连接，另一端通过第五转动副与第二连杆一端连接，所述第二连杆另一端通过第六转动副与曲轴连接，所述曲轴通过第七转动副、第八转动副与机架连接。所述第一主动杆、第二主动杆均由可控电机通过电传动系统进行驱动控制，所述多单元连杆驱动机构在计算机系统的控制下，可以将多个动力单元的动力合成后通过曲轴输出，从而使该多单元连杆驱动机构实现了由多台小功率驱动电机输入，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功率输出小、驱动扭矩低等问题。另外，根据装载机动力要求，可以方便选用四单元、六单元等多种动力单元形式，提高了该多单元连杆驱动机构动力适应性。所述动臂升降机构包括动臂、第一升降支链和第二升降支链，所述动臂通过第九转动副、第十转动副与机架连接，所述第一升降支链包括第三连杆、第一缸体、第一活塞杆，所述第三连杆一端通过键或者其它方式与曲轴固定连接，另一端通过第十一转动副与第一缸体连接，所述第一缸体通过第一移动副与第一活塞杆一端连接，第一活塞杆另一端通过第十二转动副与动臂连接，所述第二升降支链包括第四连杆、第二缸体、第二活塞杆，所述第四连杆一端通过键或者其它方式与曲轴固定连接，另一端通过第十三转动副与第二缸体连接，所述第二缸体通过第二移动副与第二活塞杆一端连接，第二活塞杆另一端通过第十四转动副与动臂连接。在实际工程应用中，所述第一缸体、第一移动副、第一活塞杆可用一液压缸取代，所述第二缸体、第二移动副与第二活塞杆可用另一液压缸取代，在装载机构作业过程中，多单元连杆驱动机构通过曲轴为动臂升降机构提供动力，由于动臂升降机构为平面并联机构，第一缸体与第二缸体通过液压管线连接，进而实现并联，根据帕斯卡原理，两缸体内液体压力相同，可以有效改善抬升动臂的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第一缸体或第二缸体中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。所述铲斗控制机构包括第一控制支链、第二控制支链和铲斗，所述第一控制支链包括第三缸体、第三活塞杆、第一摇臂、第一拉杆，所述第三缸体一端通过第十五转动副与机架1连接，另一端通过第三移动副与第三活塞杆一端连接，所述第三活塞杆另一端通过第十六转动副与第一摇臂连接，所述第一摇臂通过第十七转动副与动臂连接，所述第一拉杆一端通过第十八转动副与第一摇臂连接，另一端通过第十九转动副与铲斗连接，所述铲斗通过第二十转动副、第二十一转动副与动臂连接，所述第二控制支链包括第四缸体、第四活塞杆、第二摇臂、第二拉杆，所述第四缸体一端通过第二十二转动副与机架连接，另一端通过第四移动副与第四活塞杆一端连接，所述第四活塞杆另一端通过第二十三转动副与第二摇臂连接，所述第二摇臂通过第二十四转动副与动臂连接，所述第二拉杆一端通过第二十五转动副与第二摇臂连接，另一端通过第二十六转动副与铲斗连接。所述第三移动副、第四移动副为主动副，所述铲斗在两移动副的驱动作用下，实现翻转运动，由于铲斗控制机构的构型采用平面并联机构进行设计，大幅提高了可控装载机构的铲掘稳定性以及承载能力。所述一种电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构在各电传动系统、第三移动副的驱动控制下，完成装载作业。该电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构既具有现有可控装载机构智能化程度高、传动效率高、能耗低、响应速度快等特点，同时由于液压元件的引入，使其具有液压式装载机的诸多优点，具体表现在：（1）所述动臂升降机构的第一升降支链和第二升降支链引入液压元件后，所述第一缸体与第二缸体可通过液压管线连接，进而实现两缸体并联，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；（2）所述动臂升降机构、铲斗控制机构引入液压元件后，可以有效提高装载机的抗振性能；（3）当装载机构承受的载荷在许用范围内时，所述动臂升降机构引入的液压缸可视为一个不可伸缩的二力杆起传递力的作用，若该装载机构承受的载荷超过许用范围时，液压缸上的泄压阀打开，起到过载保护作用。基于上述特点，所述的电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构相比液压式装载机具有响应速度快、机械效率高、能耗低等优点，相比现有可控装载机构具有更好的动力学性能、承载稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、铲斗控制机构以及机架，其特征在于：所述多单元连杆驱动机构包括机架、第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆、曲轴，所述第一主动杆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第一连杆一端连接，所述第一连杆另一端通过第三转动副与曲轴连接，所述第二主动杆一端通过第四转动副与机架连接，另一端通过第五转动副与第二连杆一端连接，所述第二连杆另一端通过第六转动副与曲轴连接，所述曲轴通过第七转动副、第八转动副与机架连接，所述动臂升降机构包括动臂、第一升降支链和第二升降支链，所述动臂通过第九转动副、第十转动副与机架连接，所述第一升降支链包括第三连杆、第一缸体、第一活塞杆，所述第三连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第十一转动副与第一缸体连接，所述第一缸体通过第一移动副与第一活塞杆一端连接，第一活塞杆另一端通过第十二转动副与动臂连接，所述第二升降支链包括第四连杆、第二缸体、第二活塞杆，所述第四连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第十三转动副与第二缸体连接，所述第二缸体通过第二移动副与第二活塞杆一端连接，第二活塞杆另一端通过第十四转动副与动臂连接，所述铲斗控制机构包括第一控制支链、第二控制支链和铲斗，所述第一控制支链包括第三缸体、第三活塞杆、第一摇臂、第一拉杆，所述第三缸体一端通过第十五转动副与机架1连接，另一端通过第三移动副与第三活塞杆一端连接，所述第三活塞杆另一端通过第十六转动副与第一摇臂连接，所述第一摇臂通过第十七转动副与动臂连接，所述第一拉杆一端通过第十八转动副与第一摇臂连接，另一端通过第十九转动副与铲斗连接，所述铲斗通过第二十转动副、第二十一转动副与动臂连接，所述第二控制支链包括第四缸体、第四活塞杆、第二摇臂、第二拉杆，所述第四缸体一端通过第二十二转动副与机架连接，另一端通过第四移动副与第四活塞杆一端连接，所述第四活塞杆另一端通过第二十三转动副与第二摇臂连接，所述第二摇臂通过第二十四转动副与动臂连接，所述第二拉杆一端通过第二十五转动副与第二摇臂连接，另一端通过第二十六转动副与铲斗连接。...

【技术特征摘要】
1.一种电液混合式平面十五杆三活动度重型可控装载机构，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、铲斗控制机构以及机架，其特征在于：所述多单元连杆驱动机构包括机架、第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆、曲轴，所述第一主动杆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第一连杆一端连接，所述第一连杆另一端通过第三转动副与曲轴连接，所述第二主动杆一端通过第四转动副与机架连接，另一端通过第五转动副与第二连杆一端连接，所述第二连杆另一端通过第六转动副与曲轴连接，所述曲轴通过第七转动副、第八转动副与机架连接，所述动臂升降机构包括动臂、第一升降支链和第二升降支链，所述动臂通过第九转动副、第十转动副与机架连接，所述第一升降支链包括第三连杆、第一缸体、第一活塞杆，所述第三连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第十一转动副与第一缸体连接，所述第一缸体通过第一移动副与第一活塞杆一端连接，第一活塞杆另一端通过第十二转动副与动臂连接，所述第二升降支链包括第四连杆、第二缸体、第二活塞杆，所述第四连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第十三转动副与第二缸体连接，所述第二缸体通过第二移动副与第二活塞杆一端连接，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，鲁光阳，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37