三自由度自走帶式果園采摘平臺(tái)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、三自由度自走履帶式果園采摘平臺(tái)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：根據(jù)果園的地形特點(diǎn)和作業(yè)條件,本文設(shè)計(jì)的三自由度自走履帶式果園 采摘平臺(tái)車,把液壓力作為行走、舉升和回轉(zhuǎn)的動(dòng)力,具有牽引力大、接地比壓低、爬 坡水平強(qiáng)、 轉(zhuǎn)彎半徑小,操控方便、可自由升降,移動(dòng)和回轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn).采摘平臺(tái)車在 規(guī)?；麍@作業(yè),使采摘更加平安和舒適,采摘效率更高,有利于果農(nóng)獲得更大的經(jīng)濟(jì) 效益.1引言近年來,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的開展,果園規(guī)?；?jīng)營(yíng)的要求越來越迫切,果樹的種植面 積不斷擴(kuò)大.長(zhǎng)期以來,采摘作業(yè)是果樹生產(chǎn)的四大難題采摘、修枝、植保、施肥 之一.采摘作業(yè)所用勞動(dòng)力占整個(gè)蘋果生產(chǎn)過程所有勞動(dòng)力的33%-50% ,目前我市水果的采摘絕

2、大局部還是以人工采摘為主.傳統(tǒng)的人工采摘使用人字梯,而人字梯在田間支撐穩(wěn)定性差,因此操作危險(xiǎn)性大,且作業(yè)空間小,作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大,采摘效率低.加 上采摘作業(yè)的復(fù)雜性,季節(jié)性,此種作業(yè)采摘方式的弊端越來越大. 鑒于果農(nóng)對(duì)自動(dòng)化、 機(jī)械化的采摘平臺(tái)的迫切需求,本文通過實(shí)地果園調(diào)研,走訪的根底上,設(shè)計(jì)了三自由 度自走履帶式果園采摘平臺(tái)車外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.1-柴油機(jī) 2-變幅液壓A魅架1 4一伸縮百 5一電磁閩操控臺(tái)采摘平臺(tái)7-變幅液壓虹2 8-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 9-油箱10-機(jī)架11 一履槍圖1三自由度自走履帶式果園采摘平臺(tái)車外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2采摘平臺(tái)車的組成及工作過程自走式履帶果園采摘平臺(tái)車是一個(gè)機(jī)電液一體的

3、的組合.主要由四大局部構(gòu)成,行走及驅(qū)動(dòng)局部,升降局部,回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),限制局部組成.機(jī)械化的采摘平臺(tái)代替人字梯不僅適用于蘋果的采摘,而且在修枝、施肥、植保運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)方面也有良好的預(yù)期效果.能大大提升蘋果采摘效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、解決勞動(dòng)力的缺乏、提升了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益1.2.1 行走機(jī)構(gòu)組成及工作過程果園采摘平臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)采用履帶式,因其具有較好的仿形水平,能夠很好的適應(yīng)果園復(fù)雜的地形變化,并保持行走時(shí)底盤與地面良好的附著力,爬坡水平強(qiáng),能克服一 般輪式行走機(jī)構(gòu)車輪易打滑,接地比壓大,地形適應(yīng)性及驅(qū)動(dòng)水平差等缺點(diǎn).履帶行走功能的實(shí)現(xiàn)是由履帶車自帶的柴油機(jī)提供動(dòng)力,將柴油機(jī)提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓油的壓力能

4、傳送到液壓馬達(dá)帶動(dòng)行星減速器,最終通過限制油液壓力和通斷, 由驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)扭矩輸出,驅(qū)動(dòng)履帶車前進(jìn)或后退2.2.2 曲臂升降機(jī)構(gòu)的組成及工作過程果園采摘平臺(tái)車的升降機(jī)構(gòu)有兩個(gè)臂架構(gòu)成,其中臂架 2為軸向伸縮臂,臂架1 由變幅液壓缸1限制其高度,變幅液壓缸 2限制臂架2的高度及調(diào)整臂架1與臂架2 之間的角度,使臂架1與臂架2之間的夾角能適應(yīng)樹冠的形狀, 通過伸縮臂將采摘平臺(tái) 送到采摘區(qū)域3.2.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成及工作過程果園采摘平臺(tái)車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)齒輪與內(nèi)齒條旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的 轉(zhuǎn)向.2.4 限制局部組成與工作過程果園采摘平臺(tái)車的行走和變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)是兩個(gè)的獨(dú)立系統(tǒng),要求在高空

5、作 業(yè)時(shí)采摘平臺(tái)車不能運(yùn)動(dòng)；同樣在行走的時(shí)候也不能進(jìn)行高空作業(yè)工作.因此為了充分 利用系統(tǒng)的效率,在上車系統(tǒng)和行走系統(tǒng)之間設(shè)置了一個(gè)二位三通換向閥,這樣雖然兩個(gè)系統(tǒng)都是由同一個(gè)主泵供油,但電磁換向閥,保證了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,即它們不可能同時(shí)工作,這就保證了在高空作業(yè)的時(shí)候,不會(huì)由于人為的誤操作而使小車運(yùn)動(dòng),增加高 空作業(yè)的危險(xiǎn)性3液壓限制系統(tǒng)及其原理圖果園采摘平臺(tái)車是具有多執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)原理圖如圖2.其中上車由變幅、伸縮及回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)組成,下車就是一個(gè)行走液壓系1仃11YA小片墳久6 WWJ73如匚LX z_I )如.UJ1-釉砥4-«i 聲 413卷幅匕1圖2九度片走閥

6、帶式果陽采信不介烏液爪素統(tǒng)原理圖3.1 變幅機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)回路果園采摘平臺(tái)車在工作過程中升降或在空中停留,速度要平穩(wěn),變速要方便.伸縮臂的伸縮采用單級(jí)長(zhǎng)液壓缸的驅(qū)動(dòng).工作中改變限制閥的開口大小和方向,即可調(diào)節(jié)伸縮臂的運(yùn)動(dòng)速度和伸縮；變幅液壓缸1承受載重和機(jī)臂之和的分力作用,采用平衡閥使 負(fù)重到達(dá)勻速下降的要求, 當(dāng)三位四通換向閥位于左位, 變幅液壓缸克服負(fù)載重力做功 時(shí),液壓油直接通過平衡閥中的單向閥作功,當(dāng)三位四通閥位于右位,變幅液壓缸縮回 時(shí),在受到負(fù)載和重力作用下,使機(jī)臂下降速度增加,此處采用平衡閥,以到達(dá)在負(fù)重 的同時(shí)且能勻速下降的目的4.3.2 回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)回路果園采摘平臺(tái)車工作機(jī)臂,

7、要求能作360 °旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),用回轉(zhuǎn)液壓機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這種功能.其工作原理是液壓馬達(dá)通過大、小齒輪的嚙合,驅(qū)動(dòng)作業(yè)臺(tái)回轉(zhuǎn),再經(jīng)過切換三 位四通換向閥,便可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)架的旋轉(zhuǎn) 5.3.3 行走系統(tǒng)液壓回路果園采摘平臺(tái)車的行走系統(tǒng)主要由行走馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)整車的運(yùn)動(dòng).由于要求該車是輕巧型,沒設(shè)操作車箱,采摘人員是在采摘平臺(tái)上的操控臺(tái)電磁閥的通斷 限制其運(yùn)動(dòng)的,通過對(duì)或門型梭閥的限制,便可以實(shí)現(xiàn).無論行走馬達(dá)朝何方向旋轉(zhuǎn), 制動(dòng)缸只要有油通過,都可將制動(dòng)油缸翻開；當(dāng)換向閥處于中位時(shí),液壓馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn),制動(dòng)油缸由于通油,而不能翻開,從而起到了制動(dòng)的作用. 另外,此處還設(shè)置了一對(duì)緩沖 閥

8、,起到調(diào)節(jié)油壓、保護(hù)馬達(dá)和管道的作用.果園采摘平臺(tái)車的工作通過采摘人員在限制臺(tái)操控電磁閥,限制液壓回路的順序動(dòng)作電磁閥順序動(dòng)作如表 1,完成整個(gè)果園采摘平臺(tái)的行走,升降,回轉(zhuǎn)等動(dòng)作6 表1蘋果采摘平臺(tái)車電磁鐵動(dòng)作順序表動(dòng)作順序1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA10YA11YA變幅缸1伸+一+一一一一一一一一變幅缸1縮+一一一一一一一一一變幅缸2伸+一一一+一一一一一一變幅缸2縮+一一+一一一一一一一伸縮臂伸+一一一一一+一一一一伸縮臂縮+一一一一+一一一一一回轉(zhuǎn)馬達(dá)順轉(zhuǎn)+一一一一一一一+一一回轉(zhuǎn)馬達(dá)逆轉(zhuǎn)+一一一一一一+一一一行走馬達(dá)進(jìn)一一一一一一一一一一+行走馬達(dá)退一一一一一一一一一+一4結(jié)論(1)根據(jù)對(duì)果園的地形特點(diǎn)和作業(yè)條件的調(diào)研,在分析的