甘蔗收获机台架夹紧机构的设计

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甘蔗收获机切割系统主要包括：压蔗辊、切割器、螺旋杆 、台架等，其中台架支撑切割系统各部件起到保证各部件协调、稳定的工作[1]。甘蔗收获机切割系统不仅要实现砍蔗、螺旋提升砍断的甘蔗、输送进入物流入 口等功能。同时，垂直提升的台架，经常要对收割机台架切割刀具的高度进行调节。

台架的工作状态主要有两种：首先 ，由于甘蔗复杂的生长情况与生长环境，I；LH蔗地垄高不-，路面高低不平等因素，台架需要调整刀盘的高度。实现在切割工况时，适应不同的收割环境，以及在非工作状态下保证收割机行走的通畅性。其次，在切割工况时，台架承受很大的冲击与振动，为了具有良好的切割质量，必须保证台架具有高刚性和很强的抗振能力。根据相关的试验研究，台架在夹紧与不加紧两种状态下的切割质量相差很大f2]。

因此，夹紧装置要求能够实时夹紧和松开，而且动作要可靠、结构要紧凑。本文根据整机的动力系统布置和夹紧装置的运动，采用液压提供动力〖虑到环壁能 ，节省整机的动力，使收割机小型化 ，夹紧机构要求采用常闭的夹紧状态，只有在松开夹紧装置的时候液压缸才动作 ，在平时夹紧状态时的夹紧力由机械力提供。

1 各种夹紧方案对比分析目前，针对甘蔗收割机台架提升后夹紧的课题少有研究，所设计的甘蔗收割机刀架刀盘多采用悬挂式设计，稳定性不高。本文主要分析其他领域中的夹紧方案，在夹紧装置中，起基本夹紧作用的零件有楔块、螺旋件、偏心件、杠杆等，以及由它们组合而成的夹紧机构3。

1.1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构(如图 1)是利用锲块 A移动时产生的夹紧力，将工件 C夹紧的-种机构 ，斜楔在夹紧后应能自锁，即斜楔升角应小于摩擦角。

图 1 斜楔夹紧机构原理图由于台架工况比较恶劣，受冲击大，需要较大的夹紧力，所以楔块升角较小，夹紧响应较慢4j。而且斜楔夹紧机构 自锁性能不好，在较大冲击与振动时，有失效的危险。

1.2螺旋夹紧机构采用螺旋直接夹紧与其它零件组合实现夹紧工件的机构，统称螺旋夹紧机构。该种夹紧机构具有结构简单 、通用性强、行程不受限制、夹紧可靠、制造方便等优点，在夹具中是-种最常用的夹紧机构。其主要缺点是夹紧松开工件费时、费力。

在对虚地的收割过程中，考虑到过垄，经常要对收割机台架的高度进行调节。螺旋夹紧机构操作比较麻烦 ，多次的调整，螺纹容易失效。所以螺旋夹紧机构只适合不要经常调整的连接与夹紧机构，不适合设计的要求。

1.3偏心夹紧机构用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。偏心夹紧原理如图2所示，其中，偏心轮改变 R几何半径值实现工件的夹紧。

其主要优点是机构动作迅速，缺点是它的夹紧行程受偏心距的限制，夹紧力也比较小 ，自锁性能差5]。

收稿日期：2013-05-11作者简介：张正中(1984- )，男，浙江金华人，讲师，硕士研究生，研究方向：机械制造及其 自动化。

183Equipment Manufacturing Technology No.8，2013因此-般只适用于工件在夹紧方向上的尺寸公差较型加工时振动不大的诚，不符合设计要求。

R.几何半径 O.嘲偏心轮的几何中心 e.偏心距(即0，0 间的距离)O2.圆偏心轮回转中心 A 止推块 摆转角度图2 偏心夹紧机构原理图2 新型夹紧机构的设计2.1各种夹紧方案的特点综合以上几种夹紧机构的特点如下：(1)楔形夹紧结构接触面积大，可靠性较好。新设计加紧机构采用两夹紧块抱夹导杆的形式，保证较大的夹紧力作用面积，保证可靠性。两夹紧块内表面为半圆行 ，根据实际需要可在夹紧接触面设计硬质橡胶垫，减行紧块与导杆的磨损，增大摩擦。

(2)螺旋夹紧机构结构简单、通用性强 、行程不受限制、夹紧可靠。新设计的加紧机构采用常闭的夹紧装置，夹紧力由弹簧提供。夹紧力的调节可以采用螺旋夹紧的思路，用螺旋调整弹簧的伸缩，实现夹紧力的调节。

(3)偏心夹紧机构动作迅速，而且夹紧时绕偏心轮旋转 ，结构类似于杠杆，用较小的作用力可以提供较大的夹紧力。新设计加紧机构活动夹紧块的结构方式采用杠杆机构，减小弹簧的结构参数，而且松开夹紧机构时，液压缸的压力也能极大的减校2.2新型夹紧机构结构如图 3所示，分别截刃紧装置的前后两个等轴测图来说明新型夹紧机构的主要结构。夹紧机构主要部件有螺杆、夹紧弹簧、固定夹紧块、活动夹紧块 、上下横梁、U型块 、支撑块 、平垫圈以及连接用的销、螺母 、螺栓与螺栓外套。

184图 3 夹紧装置结构图2。3新型夹紧机构原理在安装时，提升导向杆穿过活动夹紧块与固定夹紧块之间。u型块与固定夹紧块固定。上下横梁通过螺栓固定在-起，形成-个整体，通过螺栓外套保证两横梁之间的间距。活动夹紧块通过销与上下横梁铰接，并可以随上下横梁-起绕固定夹紧块的-端旋转 ，实现松开和夹紧两种状态。支撑块通过销与上下横梁铰接可绕圆柱销转动。支撑块上开有通孔，螺杆- 端通过轴肩顶在支撑块-端，另-端用螺母限位。

依次按平垫圈、夹紧弹簧、平垫圈穿在螺杆上，再用调节螺母鹏，调节螺母可以根据需要，鹏和拧松，提供不同的夹紧力，平垫圈保证夹紧弹簧受力均匀。上下横梁上预留有安装液压缸的销孑L。

(1)夹紧状态。通过鹏调节螺母，压缩夹紧弹簧。弹簧-端顶在u型块上，另-端通过调节螺母，向后推螺杆。螺杆带动上下横梁和活动夹紧块夹紧导向杆。

(2)松开状态。通过液压缸，推动横梁，使得活动夹紧块松开导向杆。

2.4新型夹紧机构特点由上可以看出：(1)该夹紧装置综合了螺旋夹紧机构与杠杆机构的优点，结构简单紧凑、安装与操作方便；(2)夹紧装置属于常闭夹紧状态，只有在松开的时候需要液压缸的推动，因此液压系统实现简单；(3)夹紧装置的夹紧力可调∩以通过选用不同的弹簧，以及调节螺母调节不同的压缩量来实现。

3 结束语本文通过对比分析斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构等多种夹紧机构，根据台架工作状态和夹紧装置的设计要求，设计了-种新型夹紧装置，该装置综合了螺旋夹紧机构与杠杆机构的优点 ，结构简单紧凑、安装与操作方便，能够满足甘蔗收获机切割台架各状况的工作。