椰果采摘机液压系统的改造.pdf

2 0 1 3年 1月 第 4 1 卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAULI CS J a n ． 2 0 1 3 Vo 1 ． 41 No ． 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 4 3 椰果采摘机液压 系统的改造 王伟 武汉船舶职业技术学院机械工程系，湖北武汉 4 3 0 0 5 0 摘要针对椰果采摘机液压系统的缺陷进行了改造，并采用智能调平系统对液压支腿进行调平，提高了调平精度，缩 短了调平的时间。改造后的液压系统更合理、更人性化，操作更轻松。 关键词椰果采摘机；液压系统；改进 中图分类号T H 1 3 7 文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 21 2 43 1 椰果采摘机结构及液压系统 为配合 “ 海南 省百 万亩椰 林工 程” 规 划而 由海 南某大学设计的椰果采摘机结构及液压系统如图 1 、 2所示 。 基 本 臂 大臂1 回转 塔 支腿 变 幅 缸 伸缩 缸 旋转臂 前臂 割刀 图 1 椰果采摘机结构原理图 其工作过程如下该机由拖拉机拉到指定位置 后 ，通过柴油机带动液压泵工作；然后通过手动换向 阀控制4个液压支腿先伸出来 ，将整台机顶起；再控 制大臂回转、变幅缸动作，让大臂回转、变幅；接着 通过伸缩缸让大臂逐级伸出，达到相应高度后 ，最后 通过液压马达使旋转臂旋转和割刀旋转，完成切割椰 果果穗的动作。 它解决了传统的人工爬树采摘方式效率低 、劳动 强度大、安全性差的缺点 ，但作者在研制过程中发现 该液压系统还存在较大缺陷，于是作了如图 3 所示的 技术改进 。 2 椰果采摘机液压系统改进 1 改进设计一 原设计方案大臂伸缩、变幅、回转无调速，这样 无法较精确定位并有安全隐患，故在改进设计图3中 增设调速阀6来调速。 2 改进设计二 原设计方案大臂伸缩、变幅、回转以及前臂、割 刀的回转可同时操作，从提高工作效率角度来看是有 利的 ，但极大地增加 了操作员的工作 强度 ，更可怕 的 是万一操作员手忙脚乱碰到了不该操作的手柄极易引 发安全事故。故在改进设计图 3中用二位三通钢球定 位式手动换向阀5将大臂伸缩、变幅、回转的油路与 前臂、割刀的回转油路并联起来，并且互锁 即大 臂伸缩、变幅、回转动作与前臂、割刀的回转动作不 能同时进行 。 3 改进设计三 原设计方案控制割刀旋转完成切割椰果果穗的动 作采用了弹簧复位式手动换向阀 1 8来控制，也就是 说在切割椰果果穗时，操作者一只手必须始终按住手 动换向阀 1 8的操作手柄不放，另一只手去操作换 向 阀 1 7的操作手柄来完成切割椰果果穗动作。这样对 操作者双手的协调性要求较高、难度较大，劳动强度 也大。故在改进设计图 3中用钢球定位式手动换向阀 1 8 来替换掉弹簧复位式手动换向阀。 4 改进设计四 液压马达有 2 个 主油路油 口和 1 个泄漏 油 口。泄 漏油 回油箱管路为细油管，在回路中一般不表示 ，要 表示也应用虚线表示 ，而原设 计方案中用粗 实线 ，表 示用 主油路 中的粗油管来引泄漏油 回油箱 ，故在改进 设计图 3中干脆按绘图要求不画。 5 改进设计五 由于有了前面的改进设计一 、二和三 ，故原设 计方案图 2中的二位三通钢球定位式手动换向阀 3 已不适用。改用图 3中的三位四通 M型机能的电磁 换向阀 3 当电磁铁都不通 电时，泵卸荷 ；9 D T通 电时，支腿液压缸运动；1 0 D T通电时，可大臂 回 转 、变幅缸动作或使旋转臂旋转和割刀旋转 ，完成 切 割椰果 。 收稿日期2 0 1 11 1 2 5 作者简介王伟 1 9 6 5 一 ，男，学士，副教授 ，主要从事液压、数控技术的教学和科研工作。E m a i l w w z a n d j y h s i na ．c o rn。 第 2期 王伟 椰果采摘机液压系统的改造 1 2 5 改 进七 l 一泵2 一滤油器3 一二位三通手动换向阀 4 、1 1 一溢流阀5 、6 、1 2 、1 5 、1 6 、1 7 、1 8 一三位四通 M 型机能手动换向阀 7 、l 一 液压锁 8 一后支腿液压缸 9 一前支腿液压缸1 3 、l 4 一平衡阀1 9 一手臂回转马达2 O 一前臂回转马达2 l 一割刀回转马达2 2 一大臂伸缩液压缸2 卜 变幅液压缸 图2 原椰果采摘机液压系统图 2 0 2l l 一泵2 一滤油器3 一三位四通M 型机能电磁换向阀4 、l l 一溢流阀5 一二位三通钢球定位式手动换向阀6 一调速阕’7 一液控单向阀8 一后支腿液压缸 9 一前支腿液压缸1 O 一三位四通Y型机能电磁换向阀 1 2 、1 5 、1 6 、1 7 、1 8 一三位四通M 型机能手动换向阀l 3 、1 4 一平衡阀 l 9 手臂回转马达 2 O 一前臂回转马达2 l 一割刀回转马达2 2 一大臂伸缩液压缸2 3 一变幅液压缸 图3 改进后的液压系统图 6 改进设计六 改进设计图3中全调整为活塞杆伸出为支腿放下。 由于支腿采用液压锁锁紧，故相应的换向阀机能 9 改进设计九 应采用 Y型，以便让液压锁与换 向阀间管路 中的油 液压支腿采用先进的智能调平系统。 液尽快流回油箱，使液压锁立即锁紧。故换下图2中 智能调平系统硬件组成如图4所示，主要组成部 的 M型 ，改用图 3中的 Y型 ，并改用电磁换 向阀， 分有双轴倾角传感器、单片机、控制电路、键盘显 以便采用单片机自动控制。 示板以及控制支腿行程的液压系统等。 7 改进设计七 支腿没必要双向锁紧，故改用图 3中的液控单 向 阀单向锁紧。 8 改进设计八 原设计前后腿动作不一致后腿液压缸活塞杆伸 出为支腿放下 ，前腿液压缸活塞杆收回为支腿放下。 咂巫 卜 ． [ 亟 双轴倾角传感器 图 4 系统硬件组成 文中选择位置误差调平法 中的 “ 最高点不动” 调平法。平台经过预支撑后 ，一般是不水平的，在有 1 2 6 机床与液压 第 4 1 卷 倾角的情况下，平台肯定会有一个最高点，在调平 时保持最高点不动 ，其他支撑点 向上运动与之对齐 ， 当各点达到最高点位置时平台即处于水平状态。这种 只升不降调平方法可以避免由于平台自重和负载过 大 ，在下降过程中产生较大的惯性力，而使平台出现 剧烈抖动 ，以致无法调平的现象。 “ 最高点”调平法的具体实现方法是 根据倾角 传感器的信号，确定平台的最高点，并将信号送给控 制装 置 单 片 机 ，z 。 控制装置通过调平程 序驱动各支腿液压缸 ， 使较 低 的支 腿 上升 ， 从而使各点处于同一 个高度 ，平 台达到水 平状态。调平平 台示 意图如图 5 所示 。 图5 调平平台示意图 图 5中水平面坐标系为 O x 。 Y 。 z 。 ，与椰果采摘机 平台固联的平台坐标系为 O x Y 。O t 、 角为双轴倾 角传感器所测得的俯仰角与横滚角。最高点的确定 是当 O l 0 、 卢 0时，3点为最高点；当O l 0 、卢 0时， 4点为最高点 ；当o l 0时，2点为最高 点；当O t 0 、 卢 0时，l 点为最高点。当O l 0 、JB 0时，平台达到水平状态。 液压支腿智能调平系统调平控制流程图如图6所 示 。 Y 启动 智 能调平 模 式 实时 读取 并处 理 双 轴倾角传感器参数 ／ 是否达到、 N 丫 Y 水平提示灯亮 工作 自动停止 电 越 铁5 D T 通 电 ， 相 应 液 压 缸 伸出 7 Ⅱ T 通 ， 葙 应 液 压 缸 伸 出 电磁铁 3 DT通电，相应液压缸伸出 进入调平待机状态 卜 _ 叫出口 图6 调平系统调平控制流程图 3 结束语 机械化椰果采收模式的出现，能解决传统的人工 爬树采摘方式危险性大、采摘质量差及工效低的问 题 ，必然会更加有力地推动 “ 百万亩椰林工程” 的 建设 ，促进椰子产业化、商品化的发展。 新系统较原系统在许多方面作了改进，更合理 ， 操作更轻松，特别是液压支腿智能调平系统将机电技 术、液压传动与控制技术结合在一起，实现了平台的 快速而精准的调平功能 ，提高了调平精度，缩短了调 平的时间，扩大了智能调平系统的适用范围，具有很 大的应用价值。 参考文献 【 1 】 梁栋， 张劲． 椰果采摘机液压系统设计 [ J ] ． 液压与气 动， 2 0 1 0 5 2 7～2 8 ． 【 2 】张芳． 高精度平台调平控制系统研究[ D ] ． 太原 中北大 学机电工程学院， 2 0 0 8 ． 【 3 】 倪江生， 翟羽健． 六点支承静基座液压平台的调平方法 [ J ] ． 东南大学学报， 1 9 9 6 ， 2 6 2 7 4 7 9 ． 上接第 1 2 9页 声音，在 P MC信号状态画面检查该高速挡位检测开 关的输入信号 ，发现信号为0 。打开主轴箱盖，发现 高速挡位置已经超过正常位置，即滑移齿轮到达高速 挡位置时并未停下来，而是继续滑移至轴端。怀疑是 高速挡位检测开关不良或者安装位置不当，用螺丝刀 作为发信挡铁进行试验，发现高速挡位检测开关信号 始终为0 ，可判定是高速挡位检测开关损坏。由该机 床 P MC梯形图 如图 4所示 得知，换高速挡时， 由于高速挡检测开关信号不能置 1 ，高速挡到位后其 电磁阀线圈仍不断电，导致滑移齿轮不能停止滑移 ， 直至碰到中间轴轴端；由于高速挡位检测开关损坏 ， 导致辅助功能代码完成信号 F I N G 4 ． 3 不能置 1 ， 系统认为高速挡换挡未完成，所以不执行后续指令。 更换新的接近开关后 ，主轴换挡正常。 5 结束语 要对数控铣床主轴换挡故障做到及时快速的排除， 维修人员必须掌握数控铣床主轴典型换挡机构的结构、 控制原理和动作顺序，了解典型故障形式及诊断方法， 能根据故障现象，作出准确的判断。此外，维修时思 路要开阔，故障诊断要周全，否则会遗漏一些重要的 维修线索，导致维修速度和维修质量的下降。 参考文献 【 1 】刘永久． 数控机床故障诊断与维修技术[ M] ． 北京 机械 工业出版社， 2 0 1 0 ． 【 2 】 北京发那科机电有限公司． B E I J I N G F A N U C 0 i C／ 0 i Ma t e C维修说明书[ M] ． 北京 北京发那科机电有限 公司， 2 0 0 3 ． 【 3 】 黄卫． 数控机床及故障诊断技术[ M] ． 北京 机械工业出 版社 ， 2 0 0 4 ． 【 4 】 黄登红． 数控机床电气系统装调与维修[ M] ． 北京 化学 工业出版社 ， 2 0 1 I ． 【 5 】 朱传敏， 周润青， 陈明， 等． 故障树与案例推理在数控机 床故障诊断专家系统中的应用研究[ J ] ． 机械制造 自动 化。 2 0 1 1 1 0 2 1 2 4 ．