雙齒條鎖緊機構及大型重載荷運動平臺系統的製作方法

2023-10-08 22:36:49

本發明涉及一種雙齒條鎖緊機構及大型重載荷運動平臺系統。

背景技術：

大型機械裝備是目前機械裝備的發展趨勢，在一些特定領域大型機械裝備發揮著不可替代的作用。大型機械裝備負載大、結構複雜、生產周期長，在設計和使用過程中會出現難以預見的問題，這對大型機械裝備的設計提出了更高的要求。鎖緊機構是一種在大型機械裝備中較為常見的機構，其在大型機械裝備中往往要求能夠承擔比較大的載荷和衝擊力，並能實現精確定位和鎖緊。目前常見的鎖緊機構的鎖緊方法以及優缺點如下：

利用鎖緊模塊的摩擦力：結構簡單，易於進行分析，然而對於十分大的負載，在施壓縱向載荷時，其載荷將完全由摩擦力提供，這將對接觸面上的正壓力提出較高的要求，導致鎖緊模塊體積過大，過於笨重，增加成本。

銷軸：受力明確，易於分析，分為矩形銷軸與圓形銷軸，其中矩形銷軸易於消除間隙，圓形銷軸不易於消除間隙，銷軸主要承受剪力作用，在載荷較大的情況下，銷軸尺寸較大，同時銷孔之間需要足夠的距離來承力，故此方式為有級調整，且級間差距較大。

絲槓：有效承擔較大徑向以及軸向的靜態載荷、動態載荷，組合使用也可承受較大彎矩，但對於大型機械裝備，會顯著增加絲槓的直徑，使製造困難甚至無法製造，成本上升。

目前市場上常見的鎖緊機構只能運用於小型低負載的平臺系統，而不能應用於大型重載荷的運動平臺系統。對於大型重載荷運動平臺，則對鎖緊機構提出了更高的要求，要求鎖緊性能必須可靠安全，目前常見的鎖緊機構鎖緊方法難以滿足大型機械裝備在大載荷工況下的鎖緊和定位要求。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種雙齒條鎖緊機構及大型重載荷運動平臺系統，以解決現有的鎖緊機構不能可靠安全的進行鎖緊的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種雙齒條鎖緊機構及大型重載荷運動平臺系統，其包括：保持框、鎖緊機構拉杆、抱緊夾、抱緊驅動缸、抱緊斜楔、抱緊夾拉杆、導軌、上斜楔、活動齒、雷射測距儀、尼龍滑塊裝置、下襯板、活動齒驅動缸和上斜楔驅動缸；

所述保持框用於安裝其他零部件；所述鎖緊機構拉杆安裝在保持框上；所述抱緊夾的數量為兩對，通過抱緊夾拉杆間隔固定連接在保持框上；抱緊驅動缸固定在抱緊夾的夾頭位置，抱緊斜楔與抱緊驅動缸連接；所述導軌與保持框固定連接，上斜楔安裝在所述導軌上；上斜楔驅動缸一端與上斜楔固定連接另一端與保持框固定連接；活動齒的數量為兩個，安裝在保持框的安裝孔內；活動齒驅動缸的一端與活動齒連接，另一端與保持框連接；尼龍滑塊安裝在活動齒的兩側，下襯板安裝在活動齒的底部；雷射測距儀安裝在活動齒的一側。

本發明如上所述的雙齒條鎖緊機構，進一步，所述保持框包括設有安裝孔的第一側面，以及與第一側面相鄰的兩個第二側面，抱緊夾固定連接在保持框的第二側面。

本發明如上所述的雙齒條鎖緊機構，進一步，所述尼龍滑塊的數量為四個，活動齒分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側安裝兩個，第二活動齒的兩側安裝兩個；下襯板的數量為兩個，每一活動齒的底部安裝一個。

本發明如上所述的雙齒條鎖緊機構，進一步，雷射測距儀的數量為四個，第一活動齒的一側安裝兩個，第二活動齒的一側安裝兩個。

本發明如上所述的雙齒條鎖緊機構，進一步，還包括液壓控制系統，所述液壓控制系統用於控制抱緊驅動缸、活動齒驅動缸、上斜楔驅動缸的運行。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種大型重載荷運動平臺系統，其包括移動橫梁、立柱、固定齒條和雙齒條鎖緊機構，所述固定齒條豎向固定在所述立柱上；橫梁的兩端分別安裝雙齒條鎖緊機構，橫梁與立柱通過雙齒條鎖緊機構連接；

雙齒條鎖緊機構包括：保持框、鎖緊機構拉杆、抱緊夾、抱緊驅動缸、抱緊斜楔、抱緊夾拉杆、導軌、上斜楔、活動齒、雷射測距儀、尼龍滑塊裝置、下襯板、活動齒驅動缸和上斜楔驅動缸；所述保持框用於安裝其他零部件；所述鎖緊機構拉杆安裝在保持框上；所述抱緊夾的數量為兩對，通過抱緊夾拉杆間隔固定連接在保持框上；抱緊驅動缸固定在抱緊夾的夾頭位置，抱緊斜楔與抱緊驅動缸連接；所述導軌與保持框固定連接，上斜楔安裝在所述導軌上；上斜楔驅動缸一端與上斜楔固定連接另一端與保持框固定連接；活動齒的數量為兩個，安裝在保持框的安裝孔內；活動齒驅動缸的一端與活動齒連接，另一端與保持框連接；尼龍滑塊安裝在活動齒的兩側，下襯板安裝在活動齒的底部；雷射測距儀安裝在活動齒的一側。

本發明如上所述的大型重載荷運動平臺系統，進一步，所述保持框包括設有安裝孔的第一側面，以及與第一側面相鄰的兩個第二側面，抱緊夾固定連接在保持框的第二側面。

本發明如上所述的大型重載荷運動平臺系統，進一步，所述尼龍滑塊的數量為四個，活動齒分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側安裝兩個，第二活動齒的兩側安裝兩個；下襯板的數量為兩個，每一活動齒的底部安裝一個。

本發明如上所述的大型重載荷運動平臺系統，進一步，所述雷射測距儀的數量為四個，第一活動齒的一側安裝兩個，第二活動齒的一側安裝兩個。

本發明如上所述的大型重載荷運動平臺系統，進一步，雙齒條鎖緊機構還包括液壓控制系統，所述液壓控制系統用於控制抱緊驅動缸、活動齒驅動缸、上斜楔驅動缸的運行。

本發明的有益效果是：

本發明提出的雙齒條鎖緊機構可以應用於大型重載荷的運動平臺系統，運動平臺系統利用雷射測距儀判斷活動齒達到嚙合位置，活動齒驅動缸驅動活動齒與固定齒完全嚙合良好；所以橫梁的定位精度更高；上楔塊驅動缸驅動上楔塊插入至活動齒與保持框之間的空隙，能夠實現可靠的鎖緊；試件加載後，可順利鬆開鎖緊。

附圖說明

通過結合以下附圖所作的詳細描述，本發明的上述和/或其他方面和優點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，並不限制本發明，其中：

圖1為本發明一種實施例的雙齒條鎖緊機構示意圖；

圖2為本發明一種實施例的雙齒條鎖緊機構的裝配示意圖；

圖3為本發明一種實施例的保持框、活動齒和雷射測距儀安裝示意圖；

圖4為圖3中A部放大示意圖；

圖5為本發明一種實施例的保持框示意圖；

圖6為上斜楔、活動齒、活動齒驅動缸和上斜楔驅動缸安連接示意圖；

圖7為本發明一種實施例的上斜楔示意圖；

圖8為本發明一種實施例的活動齒驅動缸示意圖；

圖9為本發明一種實施例的抱緊驅動缸示意圖；

圖10為本發明一種實施例的大型重載荷運動平臺系統縱截面示意圖；

圖11為本發明一種實施例的大型重載荷運動平臺系統橫截面示意圖；

圖12為本發明一種實施例的立柱和固定齒條縱截面示意圖；

圖13為本發明一種實施例的立柱和固定齒條橫截面示意圖；

圖14為本發明一種實施例的活動齒齒形示意圖；

圖15為本發明一種實施例的活動齒受力分析示意圖；

圖16為本發明一種實施例的斜楔的受力分析示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、保持框，2、抱緊夾，3、活動齒，4、活動齒驅動缸，5、上斜楔，6、上斜楔驅動缸，7、導軌，8、尼龍滑塊裝置，9、下襯板，10、抱緊夾拉杆，11、鎖緊機構拉杆，12、抱緊驅動缸，13、抱緊斜楔，14、螺釘，15、立柱，16、固定齒條，17、雷射測距儀。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述本發明的雙齒條鎖緊機構及大型重載荷運動平臺系統的實施例。

在此記載的實施例為本發明的特定的具體實施方式，用於說明本發明的構思，均是解釋性和示例性的，不應解釋為對本發明實施方式及本發明範圍的限制。除在此記載的實施例外，本領域技術人員還能夠基於本申請權利要求書和說明書所公開的內容採用顯而易見的其它技術方案，這些技術方案包括採用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術方案。

本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發明的構思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關係。請注意，為了便於清楚地表現出本發明實施例的各部件的結構，各附圖之間並未按照相同的比例繪製。相同的參考標記用於表示相同的部分。

圖1-圖4示出本發明一種實施例的雙齒條鎖緊機構，其包括：保持框1、鎖緊機構拉杆11、抱緊夾2、抱緊驅動缸12(如圖9所示)、抱緊斜楔13、抱緊夾拉杆10、導軌7、上斜楔5(如圖7所示)、活動齒3、雷射測距儀17、尼龍滑塊裝置8、下襯板9、活動齒驅動缸4和上斜楔驅動缸6(如圖8所示)；

保持框1用於安裝其他零部件；鎖緊機構拉杆11安裝在保持框1上；抱緊夾2的數量為兩對，通過抱緊夾拉杆10間隔固定連接在保持框1上；抱緊驅動缸12固定在抱緊夾2的夾頭位置，抱緊斜楔13與抱緊驅動缸12連接；導軌7與保持框1固定連接，上斜楔5安裝在導軌7上；上斜楔驅動缸6一端與上斜楔5固定連接，另一端與保持框1固定連接；活動齒3的數量為兩個，安裝在保持框1的安裝孔內；活動齒驅動缸4的一端與活動齒3連接，另一端與保持框1連接；尼龍滑塊安裝在活動齒3的兩側，下襯板9安裝在活動齒3的底部；雷射測距儀17安裝在活動齒3的一側。

在一種優選的雙齒條鎖緊機構實施例中，如圖5所示，保持框1包括設有安裝孔的第一側面，以及與第一側面相鄰的兩個第二側面，抱緊夾2固定連接在保持框1的第二側面。

在一種優選的雙齒條鎖緊機構實施例中，如圖2和圖6所示，尼龍滑塊的數量為四個，活動齒3分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側安裝兩個，第二活動齒的兩側安裝兩個；下襯板9的數量為兩個，每一活動齒3的底部安裝一個。

在一種優選的雙齒條鎖緊機構實施例中，雷射測距儀17的數量為四個，第一活動齒3的一側安裝兩個，第二活動齒3的一側安裝兩個。

在一種優選的雙齒條鎖緊機構實施例中，還包括液壓控制系統，液壓控制系統用於控制抱緊驅動缸12、活動齒驅動缸4、上斜楔驅動缸6的運行。

圖10-13示出本發明一種實施例的大型重載荷運動平臺系統，其包括移動橫梁、立柱15、固定齒條16和雙齒條鎖緊機構，固定齒條16通過螺釘14豎向固定在立柱15上；橫梁的兩端分別安裝雙齒條鎖緊機構，橫梁與立柱15通過雙齒條鎖緊機構連接；

雙齒條鎖緊機構包括：保持框1、鎖緊機構拉杆11、抱緊夾2、抱緊驅動缸12、抱緊斜楔13、抱緊夾拉杆10、導軌7、上斜楔5、活動齒3、雷射測距儀17、尼龍滑塊裝置8、下襯板9、活動齒驅動缸4和上斜楔驅動缸6；

保持框1用於安裝其他零部件；保持框1與橫梁通過鎖緊機構拉杆11連接；抱緊夾2的數量為兩對，通過抱緊夾拉杆10間隔固定連接在保持框1上；抱緊驅動缸12固定在抱緊夾2的夾頭位置，抱緊斜楔13與抱緊驅動缸12連接；導軌7與保持框1固定連接，上斜楔5安裝在導軌7上；上斜楔驅動缸6一端與上斜楔5固定連接另一端與保持框1固定連接；活動齒3的數量為兩個，安裝在保持框1的安裝孔內；活動齒驅動缸4的一端與活動齒3連接，另一端與保持框1連接；尼龍滑塊安裝在活動齒3的兩側，下襯板9安裝在活動齒3的底部；雷射測距儀17安裝在活動齒3的一側。

在一種大型重載荷運動平臺系統的優選實施例中，保持框1包括設有安裝孔的第一側面，以及與第一側面相鄰的兩個第二側面，抱緊夾2固定連接在保持框1的第二側面。

在一種大型重載荷運動平臺系統的優選實施例中，尼龍滑塊的數量為四個，活動齒3分別為第一活動齒和第二活動齒，第一活動齒的兩側安裝兩個，第二活動齒的兩側安裝兩個；下襯板9的數量為兩個，每一活動齒3的底部安裝一個。

在一種大型重載荷運動平臺系統的優選實施例中，雷射測距儀17的數量為四個，第一活動齒3的一側安裝兩個，第二活動齒3的一側安裝兩個。

在一種大型重載荷運動平臺系統的優選實施例中，雙齒條鎖緊機構還包括液壓控制系統，液壓控制系統用於控制抱緊驅動缸12、活動齒驅動缸4、上斜楔驅動缸6的運行。

活動齒同時承載的當量齒數計算

活動齒齒形如圖14所示，活動齒受力如圖15所示，分析計算其抗彎能力，齒根截面抗彎模量為：

齒根截面彎矩為：

式中：

F為單齒承受的最大載荷；B為齒寬，B＝800mm；b1為齒根厚，b1＝110mm；h為齒高h＝65mm。

彎曲強度:

求解得：F＝2615.6t

由於活動齒的最大載荷為Fz；

Fz＝[10800(Z向缸出力)-330(加載平臺自重)-200(試件自重)-360(移動橫梁自重)-320(鎖緊機構總重)]*1.2(不均勻載荷係數)/4(鎖緊機構數量)＝2877≈2900t

因此需要同時承載的當量齒數為：

n＝FZ/F＝2900/2615.6＝1.11

考慮2倍的安全係數，則需要同時承載的當量齒數為2.22個，滿足要求。

分析活動齒抗剪能力

已知：

τ為剪切應力，MPa；Q為單齒承載載荷，t；A_j為齒根截面面積，mm2；SS為材料屈服強度，SS＝550MPa。

計算得：Q＝2677t

則需要同時承載的當量齒數為：

n＝FZ/Q＝2900/2677＝1.08

考慮2倍的安全係數，則需要同時承載的當量齒數為2.16個，滿足要求。

上斜楔斜面度的計算

鎖緊機構中上斜楔的作用：加載時推入，消除活動齒與保持框之間間隙，抵抗活動齒的轉動，上斜楔的結構如圖9所示。上斜楔斜面角度取決於靜摩擦係數。上斜楔的受力圖如圖16所示，斜面度的計算公式如下：

F1cosθ+F2sinθ-F3＝0

F1sinθ-F4-F2cosθ＝0

F2＝f·F1

F4＝f·F3

得到

鎖緊機構保持框不僅作為鎖緊機構與移動橫梁連接件，也是鎖緊機構的定位基準。由於移動橫梁整體加工，想保證鎖緊機構定位面的精度較困難。因此在鎖緊機構保持框與移動橫梁的水平定位面和垂直定位面之間設置調整墊，通過調整墊的修磨和配磨，保證活動齒條的最終精度。

定義鎖緊機構保持框外表面與移動橫梁連接的垂直面做為加工和測量的基準面。活動齒與保持框之間設置上消隙斜面和下定位平面，當活動齒條完全縮回狀態時作為初始定位狀態。

尼龍滑塊的設計

初選尼龍滑塊外形尺寸為400x280x35(mm)，取2倍安全係數，[σ]＝100/2＝50Mpa，則最大承載力為：

F＝[σ]×S＝50×400×280＝560t

最大壓縮量為：

Δh＝h×[ε]

[ε]＝[σ]/E

式中：Δh為最大壓縮量，mm；[ε]為應變；E為MC尼龍彈性模量，3.6GPa；計算得：Δh＝0.48mm。

則，單邊最大預壓縮量為0.24mm，才能保證活動齒和尼龍滑塊裝置之間，一邊被完全壓縮，一邊不開縫，不出現間隙。則最大預壓力為：

F＝[σ]*S

計算得：F＝276.5t

上楔塊驅動缸拉力

上楔塊的作用是插入至活動齒與保持框之間的空隙實現鎖緊，在需要移動橫梁時，上楔塊驅動缸需要有足夠的拉力將上楔塊拉出，上楔塊的最大夾緊力計算如下：

式中：①最大軸壓；②加載平臺重量；③試件重量；④移動橫梁重量；⑤鎖緊機構重量；⑥升缸拉力；⑦載荷不均勻係數。

如圖11所示，每個抱爪前端裝有抱緊斜楔，在工作狀態時，抱緊液壓缸驅動抱緊斜楔，消除抱緊斜楔和固定齒背部斜面預留的間隙，目的是增加連接剛度，傳遞試件扭矩。平時抱緊裝置斜楔和立柱的固定齒條背部斜面保留一定間隙，待移動橫梁上下移動時，起導向作用。

大型重載荷運動平臺系統組裝步驟如下：上斜楔驅動缸及活動齒驅動缸固接在保持框內部→導軌安裝→上斜楔及下襯板安裝→活動齒安裝→連接上斜楔與驅動缸；活動齒與驅動缸→已安裝好的部件通過拉杆固接在移動橫梁之上→抱爪通過拉杆固接在鎖緊機構之上→抱緊驅動缸固接在上下抱爪之上。

運動平臺系統的工作原理如下：步驟1，提升缸驅動移動橫梁上升或下降，利用雷射測距儀判斷活動齒達到嚙合位置；步驟2，活動齒驅動缸驅動活動齒與固定齒完全嚙合良好；步驟3，上楔塊驅動缸驅動上楔塊插入至活動齒與保持框之間的空隙實現鎖緊。

上述披露的各技術特徵並不限於已披露的與其它特徵的組合，本領域技術人員還可根據發明之目的進行各技術特徵之間的其它組合，以實現本發明之目的為準。