погрузочный манипулятор

Формула изобретения

ПОГРУЗОЧНЫЙ МАНИПУЛЯТОР, содержащий стрелу с шарнирно сочлененными предыдущим и последующим звеньями, гидроцилиндр, шарнирно закрепленный на предыдущем звене стрелы, ведущий рычаг, шарнирно связанный с предыдущим звеном и со штоком гидроцилиндра, и ведомый рычаг, шарнирно связанный с ведущим рычагом и последующим звеном стрелы, отличающийся тем, что рычаги и гидроцилиндр установлены с образованием угла между продольной осью ведомого рычага и кратчайшей прямой между осью шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущим звеном стрелы, большего нуля, но меньшего угла между упомянутой кратчайшей прямой и продольной осью ведущего рычага, соединяющей оси шарниров его связи с предыдущим звеном стрелы и с ведомым рычагом, с обеспечением при всех возможных положениях звеньев стрелы превышения величиной плеча последующего звена стрелы величина плеча ведущего рычага и обеспечением превышения величины кратчайшего расстояния между осью шарнира сочленения звеньев и осью шарнира связи ведомого рычага с последующим звеном стрелы величины кратчайшего расстояния между осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущим звеном и осью шарнира связи ведомого рычага с ведущим.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подъемно-транспортной технике и может быть использовано, например, для погрузки деревьев.

Известен погрузочный манипулятор, содержащий стрелу с шарнирно сочлененными предыдущим и последующим звеньями, гидроцилиндр, шарнирно закрепленный на предыдущем звене стрелы, ведущий рычаг, шарнирно связанный с ведущим рычагом и последующим звеном и со штоком гидроцилиндра, ведомый рычаг, шарнирно связанный с ведущим рычагом и последующим звеном стрелы [1]

В таких манипуляторах перестановочные моменты на звеньях не превышают момента, развиваемого гидроцилиндром на ведущем рычаге, что приводит к завышению параметров гидроцилиндра диаметра поршня или его хода.

В предлагаемом манипуляторе ведущий и ведомый рычаги и гидроцилиндр установлены с образованием угла между продольной осью ведомого рычага и кратчайшей прямой между осью шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущем звеном стрелы большего нуля, но меньшего угла между упомянутой кратчайшей прямой и продольной осью ведущего рычага, соединяющей оси шарниров его связи с предыдущим звеном стрелы и с ведомым рычагом с обеспечением при всех возможных положениях звеньев стрелы превышения величиной плеча последующего звена стрелы величины плеча ведущего рычага и обеспечения превышения величины кратчайшего расстояния между осью шарнира сочленения звеньев и осью шарнира связи ведомого рычага с последующим звеном стрелы величины кратчайшего расстояния между осью шарнира связи ведущего рычага с предыдущим звеном и осью шарнира связи ведомого рычага с ведущим.

Hа фиг. 1 представлена конструктивная схема манипулятора с двухзвенной стрелой; на фиг. 2 изображена конструктивная схема одной пары звеньев манипулятора.

Погрузочный манипулятор состоит из двух одинаковых по конструктивной схеме пар звеньев и содержит гидроцилиндр 1 поворота каждой пары, предыдущее звено 2, являющееся одним из элементов стрелы 3, ведущий рычаг 4, шарнирно сочлененный осью 5 с предыдущим звеном 2. Ось 6 соединяет каждое предыдущее звено 2 с последующим звеном 7. Ведущие рычаги 4 соединены шарнирно со штоками гидроцилиндров 1. Позицией 8 показаны ведомые рычаги манипулятора, а позицией 9 захват для груза. Ось 10 связывает ведомый рычаг 8 с ведущим рычагом 4. Осью 11 ведомый рычаг 8 связан с последующим звеном 7.

Размеры рычагов 4 и 8, а также параметры закрепления их на звеньях определяют следующим образом.

Исходя из зоны обслуживания, выбирают кинематическую схему манипулятора, размеры его звеньев и углы поворота относительно друг друга. После этого находят действующие на звеньях максимальные (M_{гр.макс.}) и минимальные (M_{гр. мин}) грузовые моменты. Например, для последующего звена 7 максимальный грузовой момент имеет место при максимальном угле поворота звена на максимальном вылете манипулятора и на текущем угле _i при горизонтальном положении звена 7, когда вектор силы от груза является касательной к окружности точки крепления захвата 9. Зная начальное и конечное положения последующего звена 7 относительно звена 3 (фиг. 2), задаются местом положения и размером (l_зв.) точки крепления ведомого рычага 8 на звене 7, точка А₁. Из точки (0) крепления оси 6 проводят окружность радиусом l_зв. Делят l_зв.пополам, точка К на последующем звене 7 в положении минимального угла между звеньями (ОА_з). Через точки К и А₁ проводят прямую до пересечения с окружностью точка N. На линиях ON и NA₁ находят точки С и В₁ крепления осей 5 и 10, ОС=A₁B₁= . Расстояние между точками CB₁есть длина ведущего рычага 4 (l_p), которая меньше радиуса окружности. Из точки О радиусом l_p проводят окружность и на ней находят точку B_з, которая определяет положение ведущего рычага 4 при минимальном угле и угол поворота этого рычага. Описанный прием используют, когда требуется, чтобы плечо (h_зв) последующего звена было в два раза больше плеча (h_p) ведущего рычага 4 при максимальном грузовом моменте (M_гр.макc) на последующем звене стрелы. Это позволяет в два раза уменьшить площадь поршня (F_n) гидроцилиндра 1, обеспечив сохранение нагрузочных характеристик на всех текущих углах ₁ поворота последующего звена стрелы, так как при всех возможных положениях звеньев соблюдаются условия

0 < < h_зв > h_p где угол между продольной осью ведомого рычага 8 и кратчайшей прямой между осью 6 шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью 5 шарнира связи ведущего рычага 4 с предыдущим звеном стрелы;

угол между кратчайшей прямой между осью 6 шарнирного сочленения звеньев стрелы и осью 5 шарнира связи ведущего рычага 4 с предыдущим звеном стрелы и продольной осью ведущего рычага 4, соединяющей оси шарниров его связи с предыдущим звеном стрелы и с ведомым рычагом 8.

Установку гидроцилиндра 1 на звеньях стрелы производят, определив плечи h_{у макс} и h_{у мин} при M_{гр макс} и M_{гр мин} по формуле

h_ц где P_н давление источника питания гидроцилиндра;

F_n площадь поршня гидроцилиндра, выбираемая из соотношения

F_п

Ход поршня (S) гидроцилиндра 1 увязывается с размером ведущего рычага l_p и углом его поворота по формуле

S=2l_рcos

Устройство работает следующим образом.

Для подъема или опускания захвата с грузом 9 подают рабочую жидкость в полости гидроцилиндра 1, поворачивая ведущий рычаг 4 в ту или другую стороны, который через ведомый рычаг 8 поворачивает последующее звено стрелы. При этом из-за того, что на всем диапазоне поворота звеньев обеспечивается условие h_зв>h_p, уменьшается необходимое усилие гидроцилиндра на величину их отношения = 2, что в два раза уменьшает площадь поршня и позволяет, например, вместо двух гидроцилиндров использовать один, снизив конструктивную массу манипулятора.