三自由度自走履帶式果園采摘平臺車液壓系統(tǒng)設計

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1、三自由度自走履帶式果園采摘平臺車液壓系統(tǒng)設計 　摘要：根據(jù)果園的地形特點和作業(yè)條件，本文設計的三自由度自走履帶式果園采摘平臺車，把液壓力作為行走、舉升和回轉的動力，具有牽引力大、 接地比壓低、 爬坡能力強、 轉彎半徑小，操控方便、可自由升降，移動和回轉等優(yōu)點。采摘平臺車在規(guī)?；麍@作業(yè)，使采摘更加安全和舒適，采摘效率更高，有利于果農獲得更大的經(jīng)濟效益。 　　　1引言 　　近年來，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，果園規(guī)模化經(jīng)營的要求越來越迫切，果樹的種植面積不斷擴大。長期以來，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)所用勞動力占整個蘋果生產(chǎn)過程所有勞動力的33

2、%-50%，目前我市水果的采摘絕大部分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，因此操作危險性大，且作業(yè)空間小，作業(yè)勞動強度大，采摘效率低。加上采摘作業(yè)的復雜性，季節(jié)性，此種作業(yè)采摘方式的弊端越來越大。鑒于果農對自動化、機械化的采摘平臺的迫切需求，本文通過實地果園調研，走訪的基礎上，設計了三自由度自走履帶式果園采摘平臺車(外形結構簡圖如圖1)。 　　2采摘平臺車的組成及工作過程 　　自走式履帶果園采摘平臺車是一個機電液一體的的組合。主要由四大部分構成，行走及驅動部分，升降部分，回轉機構，控制部分組成。機械化的采摘平臺代替人字梯,不僅適用于蘋果的采摘，而且

3、在修枝、施肥、植保運輸?shù)茸鳂I(yè)方面也有良好的預期效果。能大大提高蘋果采摘效率、降低勞動強度、解決勞動力的不足、提高了果農的經(jīng)濟收益[1]。 　　2.1行走機構組成及工作過程 　　果園采摘平臺車行走機構采用履帶式，因其具有較好的仿形能力，能夠很好的適應果園復雜的地形變化，并保持行走時底盤與地面良好的附著力，爬坡能力強，能克服一般輪式行走機構車輪易打滑，接地比壓大，地形適應性及驅動能力差等缺點。 　　履帶行走功能的實現(xiàn)是由履帶車自帶的柴油機提供動力，將柴油機提供的機械能轉換為液壓油的壓力能傳送到液壓馬達帶動行星減速器，最終通過控制油液壓力和通斷，由驅動輪實現(xiàn)扭矩輸出，驅動履帶車前進或后退[2]

4、。 　　2.2曲臂升降機構的組成及工作過程 　　果園采摘平臺車的升降機構有兩個臂架構成，其中臂架2為軸向伸縮臂，臂架1由變幅液壓缸1控制其高度，變幅液壓缸2控制臂架2的高度及調整臂架1與臂架2之間的角度，使臂架1與臂架2之間的夾角能適應樹冠的形狀，通過伸縮臂將采摘平臺送到采摘區(qū)域[3]。 　　2.3回轉機構的組成及工作過程 　　果園采摘平臺車回轉機構通過回轉液壓馬達驅動齒輪與內齒條旋轉實現(xiàn)工作臺的轉向。 　　2.4控制部分組成與工作過程 　　果園采摘平臺車的行走和變幅、伸縮、回轉系統(tǒng)是兩個的獨立系統(tǒng)，要求在高空作業(yè)時采摘平臺車不能運動；同樣在行走的時候也不能進行高空作業(yè)工作。因此為

5、了充分利用系統(tǒng)的效率,在上車系統(tǒng)和行走系統(tǒng)之間設置了一個二位三通換向閥，這樣雖然兩個系統(tǒng)都是由同一個主泵供油，但電磁換向閥，確保了兩個運動的獨立性，即它們不可能同時工作,這就確保了在高空作業(yè)的時候，不會因為人為的誤操作而使小車運動，增加高空作業(yè)的危險性。 3液壓控制系統(tǒng)及其原理圖 　　果園采摘平臺車是具有多執(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、伸縮及回轉液壓系統(tǒng)組成，下車就是一個行走液壓系統(tǒng)。 　　3.1變幅機構液壓系統(tǒng)回路 　　果園采摘平臺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長液壓缸的驅動。工作中改變控制閥的開口大小和

6、方向，即可調節(jié)伸縮臂的運動速度和伸縮；變幅液壓缸1承受載重和機臂之和的分力作用，采用平衡閥使負重達到勻速下降的要求，當三位四通換向閥位于左位，變幅液壓缸克服負載重力做功時，液壓油直接通過平衡閥中的單向閥作功，當三位四通閥位于右位，變幅液壓缸縮回時，在受到負載和重力作用下，使機臂下降速度增加，此處采用平衡閥，以達到在負重的同時且能勻速下降的目的[4]。 　　3.2回轉液壓系統(tǒng)回路 　　果園采摘平臺車工作機臂，要求能作360旋轉運動，用回轉液壓機構來實現(xiàn)這種功能。其工作原理是液壓馬達通過大、小齒輪的嚙合，驅動作業(yè)臺回轉，再經(jīng)過切換三位四通換向閥，便可以實現(xiàn)作業(yè)架的旋轉[5]。 　　3.3行走

7、系統(tǒng)液壓回路 　　果園采摘平臺車的行走系統(tǒng)主要由行走馬達來驅動履帶運動,從而帶動整車的運動。由于要求該車是輕巧型，沒設操作車箱,采摘人員是在采摘平臺上的操控臺電磁閥的通斷控制其運動的，通過對或門型梭閥的控制，便可以實現(xiàn)。無論行走馬達朝何方向旋轉，制動缸只要有油通過，都可將制動油缸打開；當換向閥處于中位時,液壓馬達停止旋轉，制動油缸由于通油，而不能打開，從而起到了制動的作用。另外,此處還設置了一對緩沖閥，起到調節(jié)油壓、保護馬達和管道的作用。 　　果園采摘平臺車的工作通過采摘人員在控制臺操控電磁閥，控制液壓回路的順序動作（電磁閥順序動作如表1），完成整個果園采摘平臺的行走，升降，回轉等動作[6

8、]。 　　表1蘋果采摘平臺車電磁鐵動作順序表 動作順序 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 9YA 10YA 11YA 變幅缸1伸 + - + - - - - - - - - 變幅缸1縮 + + - - - - - - - - - 變幅缸2伸 + - - - + - - - - - - 變幅缸2縮 + - - + - - - - - - - 伸縮臂伸 + - - - - - + - - - - 伸縮臂縮 + - -

9、 - - + - - - - - 回轉馬達順轉 + - - - - - - - + - - 回轉馬達逆轉 + - - - - - - + - - - 行走馬達進 - - - - - - - - - - + 行走馬達退 - - - - - - - - - + - 　　4結論 　?。?）根據(jù)對果園的地形特點和作業(yè)條件的調研，在分析的基礎上，創(chuàng)新性地提出了機械采摘平臺車可行的設計方案。 　　(2)行走機構采用液壓馬達驅動的履帶式行走機構，具有操控方便，爬坡能力大，接地比壓小，行走自由等優(yōu)點； 　　(3)上車系統(tǒng)采用變幅液壓缸和伸縮臂調整作業(yè)平臺的高度和位置，使采摘作業(yè)安全，舒適，可靠，采摘效率高。 7 / 7文檔可自由編輯打印