一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机制造技术

一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构等。多单元连杆驱动机构在计算机控制下，实现了多台小功率电机驱动，大功率、高扭矩的动力输出，满足了叉木机高负载作业动力要求。基于帕斯卡原理,将液压缸作为连杆应用到叉木机构型设计中，通过引入液压元件，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，而且多单元连杆驱动机构和液压元件的引入使该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】

本专利技术涉及叉木机领域，特别是一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机。
技术介绍
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，对农、林业生产及建筑施工起到了重要的作用，传统液压式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，提供一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机，该种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：一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构以及机架。所述多单元连杆驱动机构包括第一驱动支链、第二驱动支链、曲轴，所述第一驱动支链包括第一主动杆、第一连杆，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，所述第二驱动支链包括第二主动杆、第二连杆，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。所述多单元连杆驱动机构所含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可控电机输入，大功率、高扭矩动力输出的目的，解决了传统可控装卸机构伺服电机功率输出小、驱动扭矩低等问题。另外，根据叉木机的动力要求，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三连杆、第一液压缸，所述第三连杆一端通过键或其它连接方式与曲轴固定连接，另一端通过第九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十转动副与动臂连接，所述第二升降机构包括第四连杆、第二液压缸，所述第四连杆一端通过键或其它连接方式与曲轴固定连接，另一端通过第十一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十二转动副与动臂连接，所述动臂通过第十三转动副、第十四转动副与机架连接。在叉木机作业过程中，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一直线驱动器、第二直线驱动器、第三直线驱动器、第四直线驱动器、上叉、下叉，所述第一直线驱动器一端通过第十五转动副与动臂连接，另一端通过第十六转动副与下叉连接，所述第二直线驱动器一端通过第十七转动副与动臂连接，另一端通过第十八转动副与下叉连接，所述下叉通过第十九转动副、第二十转动副与动臂连接，所述上叉通过第二十一转动副、第二十二转动副与下叉连接，所述第三直线驱动器一端通过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，所述第四直线驱动器一端通过第二十五转动副与下叉连接，另一端通过第二十六转动副与上叉连接。所述叉斗控制机构由第一直线驱动器、第二直线驱动器、第三直线驱动器、第四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。所述一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机在各电传动系统的编程控制下，完成装载作业。该多单元连杆驱动简易高负载叉木机既具有现有可控装卸机构智能化程度高、能耗低、动态性能好、可靠性好等特点，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，所述第一液压缸与第二液压缸可通过液压管线连接实现并联，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；（2）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，可以有效提高叉木机的抗振性能；（3）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缸后，在叉木机铲装作业过程中，当承受的载荷在许用范围时，液压缸可视为一个不可伸缩的二力杆起传递力的作用，若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，所述的多单元连杆驱动简易高负载叉木机相比现有可控装卸机构具有更好的动力学性能、承载稳定性、抗振能力以及随之带来的更长使用寿命，并且较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。本专利技术突出优点在于：1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构以及机架，其特征在于：所述多单元连杆驱动机构包括第一驱动支链、第二驱动支链、曲轴，所述第一驱动支链包括第一主动杆、第一连杆，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，所述第二驱动支链包括第二主动杆、第二连杆，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三连杆、第一液压缸，所述第三连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第九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十转动副与动臂连接，所述第二升降机构包括第四连杆、第二液压缸，所述第四连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第十一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十二转动副与动臂连接，所述动臂通过第十三转动副、第十四转动副与机架连接，所述叉斗控制机构包括第一直线驱动器、第二直线驱动器、第三直线驱动器、第四直线驱动器、上叉、下叉，所述第一直线驱动器一端通过第十五转动副与动臂连接，另一端通过第十六转动副与下叉连接，所述第二直线驱动器一端通过第十七转动副与动臂连接，另一端通过第十八转动副与下叉连接，所述下叉通过第十九转动副、第二十转动副与动臂连接，所述上叉通过第二十一转动副、第二十二转动副与下叉连接，所述第三直线驱动器一端通过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，所述第四直线驱动器一端通过第二十五转动副与下叉连接，另一端通过第二十六转动副与上叉连接。...

【技术特征摘要】
1.一种多单元连杆驱动简易高负载叉木机，包括多单元连杆驱动机构、动臂升降机构、叉斗控制机构以及机架，其特征在于：所述多单元连杆驱动机构包括第一驱动支链、第二驱动支链、曲轴，所述第一驱动支链包括第一主动杆、第一连杆，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，所述第二驱动支链包括第二主动杆、第二连杆，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三连杆、第一液压缸，所述第三连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第九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十转动副与动臂连接，所述第二升降机构包括第四连杆、第二液压缸，所述第四连杆一端与曲轴固定连接，另一端通过第十一转动副与第二液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，单绍福，吴承格，王洋，索昊，刘冬冬，张岩，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37