一种机电液一体化之抓斗清石装置的制作方法

本实用新型涉及一种铁路养护机械，特别涉及一种机电液一体化之抓斗清石装置。

背景技术：

铁路轨枕在长时间的使用过程中，由于自然沉降和振动的原因，铁路道床局部沉降，需要进行养护，个别轨枕损坏，需要及时更换，在进行道床维护或轨枕更换的过程中，采用人工清理，费时费力效率低，不能在有效的列车通行间隙(俗称：天窗)内完成工作，只有采用小型高效机械，才能利用列车通行间隙进行不封路作业。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种机电液一体化之抓斗清石装置。

本实用新型是由抓斗清石装置、发电机、液压系统及控制系统箱和轨道车组成，轨道车设有四个脚轮和二个纵梁，抓斗清石装置、发电机和液压系统及控制系统箱设置在轨道车的二个纵梁上，轨道车由工程车牵引，发电机为油泵和控制系统提供动力；所述的液压系统及控制系统箱内设有油箱、油泵、液压控制系统和自动控制系统；

所述的抓斗清石装置是由CMOS图像传感器、上横梁、二个升降装置和八个抓斗装置组成，上横梁设有二个纵梁和二个悬臂纵梁；

所述的升降装置是由二个第一串联平行四杆机构、升降驱动装置、随动平衡支撑装置和激光位移传感器组成；

所述的第一串联平行四杆机构由下横梁、第一摆杆、第二摆杆、二个第三摆杆、第一连杆和上横梁组成，第一连杆设有单耳环和双耳环；

所述的升降驱动装置是由双多级伸缩套式双伸出油缸和二个第一连杆组成，双多级伸缩套式双伸出油缸的末级伸缩套筒自由端设有单耳环；

所述的随动平衡支撑装置是由板形上横梁、第二串联平行四杆机构、第一撑杆、第二撑杆、滑杆、二个滑块、二个塔形刚度非线性弹簧、二个第一六角螺母、二个第一螺栓和二个第二螺栓组成，滑杆上设有固定圆盘、对称设有二个光杆段和二个螺纹段；滑块设有圆孔和一对同轴螺纹盲孔；

所述的第二串联平行四杆机构是由板形上横梁、下横梁、第四摆杆、第五摆杆、第六摆杆、第七摆杆、二个第二连杆和二个销轴组成；

将双多级伸缩套式双伸出油缸对称固连于板形上横梁上，第一摆杆与下横梁铰链连接，第二摆杆、第四摆杆和下横梁三个构件间铰链连接，第一摆杆双耳环、第三摆杆双耳环和第一连杆单耳环同轴穿入销轴铰链连接，第二摆杆双耳环、另一个第三摆杆双耳环、第一连杆双耳环和双多级伸缩套式双伸出油缸单耳环同轴穿入销轴铰链连接，二个第三摆杆与上横梁铰链连接，组成第一串联平行四杆机构，重复前述组装操作，对称于下横梁和上横梁铅垂对称面组装另一个第一串联平行四杆机构；

将二个塔形刚度非线性弹簧分别套设于滑杆的二个光杆段，再将二个滑块分别套设于二个滑杆的二个光杆段，二个第一六角螺母分别预紧，使二个滑块分别使塔形刚度非线性弹簧适当压缩，将第五摆杆与下横梁铰链连接，使二个第三连杆的左边单耳环分别与第四摆杆的双耳环、第六摆杆双耳环和滑块的一对螺纹盲孔同轴，二个第一螺栓分别预紧，使第四摆杆、第六摆杆和滑块三个构件间铰链连接，将二个第三连杆的右边单耳环分别与第五摆杆的双耳环、第七摆杆双耳环同轴，二个销轴分别穿入，使第三连杆、第五摆杆和第七摆杆三个构件间铰链连接，第六摆杆和第七摆杆分别与板形上横梁铰链连接，组成第二串联平行四杆机构；

将第一撑杆双耳环、第二撑杆双耳环和滑块的一对螺纹盲孔同轴，二个第二螺栓分别预紧，使第一撑杆、第二撑杆和滑块三个构件间铰链连接，第二撑杆与上横梁铰链连接，组成随动平衡支撑装置，激光位移传感器对称固连于上横梁下面，组成升降装置，重复前述组装操作，组成另一个升降装置，CMOS图像传感器固连于下横梁下面；

所述的抓斗装置是由二个挖斗组件和吊臂组成，吊臂对称设有二个单耳环、二个第一双耳环、二第二双耳环和法兰盘；

所述的挖斗组件是由液压油缸、撑杆、连杆和斗体组成，液压油缸的活塞杆自由端设有单耳环、缸体设有单耳环；撑杆上设有双耳环和单耳环；连杆上设有单耳环和双耳环，斗体上设有第一双耳环和第二双耳环；

将二个液压油缸缸体单耳环分别与吊臂二个第二双耳环同轴穿入销轴铰链连接，二个撑杆单耳环分别与吊臂二个第一双耳环同轴穿入销轴铰链连接，二个斗体第二双耳环分别与吊臂二个单耳环同轴穿入销轴铰链连接，二个连杆单耳环分别与二个斗体第一双耳环同轴穿入销轴铰链连接，连杆双耳环、撑杆双耳环和液压油缸活塞杆单环同轴穿入销轴铰链连接，组成抓斗装置；

将八个吊臂法兰盘分别对称固连于上横梁二个纵梁和二个悬臂纵梁上，组成抓斗清石装置。

本实用新型的有益效果是：

1.能够将抓斗自动对准待换轨枕两侧轨枕间；

2.能够快速清除轨枕间的石碴；

3.能够适应直线和曲线铁轨路段清石工作；

4.能够自动控制、操作方便、清石工作效率高。

附图说明

图1是本实用新型之非工作状态立体示意图。

图2是本实用新型之清石工作状态立体示意图。

图3是本实用新型之升降驱动装置分解立体示意图。

图4是本实用新型之随动平衡支撑装置分解立体示意图。

图5是本实用新型之抓斗装置分解立体示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本实用新型是由抓斗清石装置3、发电机18、液压系统及控制系统箱19和轨道车20组成，轨道车20设有四个脚轮201和二个纵梁202，抓斗清石装置3、发电机18和液压系统及控制系统箱19设置在轨道车的二个纵梁202上，轨道车20由工程车牵引，发电机18为油泵和控制系统提供动力；所述的液压系统及控制系统箱19内设有油箱、油泵、液压控制系统和自动控制系统；

请参阅图2至图4所示，所述的抓斗清石装置3是由CMOS图像传感器30、上横梁31、二个升降装置32和八个抓斗装置33组成，上横梁31设有二个纵梁311和二个悬臂纵梁312；

所述的升降装置32是由二个第一串联平行四杆机构321、升降驱动装置323、随动平衡支撑装置324和激光位移传感器325组成；

所述的第一串联平行四杆机构321由下横梁3211、第一摆杆3212、第二摆杆3213、二个第三摆杆3214、第一连杆3215和上横梁31组成，第一连杆3215设有单耳环32151和双耳环32152；

所述的升降驱动装置323是由双多级伸缩套式双伸出油缸3231和二个第一连杆3215组成，双多级伸缩套式双伸出油缸3231的末级伸缩套筒自由端设有单耳环32311；

所述的随动平衡支撑装置324是由板形上横梁3240、第二串联平行四杆机构3241、第一撑杆3242、第二撑杆3243、滑杆3244、二个滑块3245、二个塔形刚度非线性弹簧3246、二个第一六角螺母3247、二个第一螺栓3248和二个第二螺栓3249组成，滑杆3244上设有固定圆盘32441、对称设有二个光杆段32442和二个螺纹段32443；滑块3245设有圆孔32451和一对同轴螺纹盲孔32452；

所述的第二串联平行四杆机构3241是由板形上横梁3240、下横梁3211、第四摆杆32412、第五摆杆32413、第六摆杆32414、第七摆杆32415、二个第二连杆32416和二个销轴32417组成；

将双多级伸缩套式双伸出油缸3231对称固连于板形上横梁3240上，第一摆杆3212与下横梁3211铰链连接，第二摆杆3213、第四摆杆32312和下横梁3211三个构件间铰链连接，第一摆杆3212双耳环、第三摆杆3214双耳环和第一连杆单耳环32151同轴穿入销轴铰链连接，第二摆杆3213双耳环、另一个第三摆杆3214双耳环、第一连杆双耳环32152和双多级伸缩套式双伸出油缸单耳环32321同轴穿入销轴铰链连接，二个第三摆杆3214与上横梁31铰链连接，组成第一串联平行四杆机构321，重复前述组装操作，对称于下横梁3211和上横梁31铅垂对称面组装另一个第一串联平行四杆机构321；

将二个塔形刚度非线性弹簧3246分别套设于滑杆的二个光杆段32442，再将二个滑块3245分别套设于二个滑杆的二个光杆段32442，二个第一六角螺母3247分别预紧，使二个滑块3245分别使塔形刚度非线性弹簧3246适当压缩，将第五摆杆32413与下横梁3211铰链连接，使二个第三连杆32416的左边单耳环分别与第四摆杆32432的双耳环、第六摆杆3214双耳环和滑块的一对螺纹盲孔32452同轴，二个第一螺栓3248分别预紧，使第四摆杆32432、第六摆杆32414和滑块3245三个构件间铰链连接，将二个第三连杆32416的右边单耳环分别与第五摆杆32413的双耳环、第七摆杆32415双耳环同轴，二个销轴32417分别穿入，使第三连杆32416、第五摆杆32413和第七摆杆32415三个构件间铰链连接，第六摆杆32414和第七摆杆32415分别与板形上横梁3240铰链连接，组成第二串联平行四杆机构3241；

将第一撑杆3242双耳环、第二撑杆3243双耳环和滑块3245的一对螺纹盲孔32452同轴，二个第二螺栓3249分别预紧，使第一撑杆3242、第二撑杆3243和滑块3245三个构件间铰链连接，第二撑杆3243与上横梁3230铰链连接，组成随动平衡支撑装置324，激光位移传感器325对称固连于上横梁31下面，组成升降装置32，重复前述组装操作，组成另一个升降装置32，CMOS图像传感器30固连于下横梁3211下面；

请参阅图5所示，所述的抓斗装置33是由二个挖斗组件34和吊臂35组成，吊臂35对称设有二个单耳环351、二个第一双耳环352、二第二双耳环353和法兰盘354；

所述的挖斗组件34是由液压油缸341、撑杆342、连杆343和斗体344组成，液压油缸341的活塞杆自由端设有单耳环3411、缸体设有单耳环3412；撑杆342上设有双耳环3421和单耳环3422；连杆343上设有单耳环3431和双耳环3432，斗体344上设有第一双耳环3441和第二双耳环3442；

将二个液压油缸缸体单耳环3412分别与吊臂二个第二双耳环353同轴穿入销轴铰链连接，二个撑杆单耳环3422分别与吊臂二个第一双耳环352同轴穿入销轴铰链连接，二个斗体第二双耳环3442分别与吊臂二个单耳环351同轴穿入销轴铰链连接，二个连杆单耳环3431分别与二个斗体第一双耳环3441同轴穿入销轴铰链连接，连杆双耳环3432、撑杆双耳环3421和液压油缸活塞杆单环3411同轴穿入销轴铰链连接，组成抓斗装置33；

将八个吊臂法兰盘354分别对称固连于上横梁二个纵梁321和二个悬臂纵梁322上，组成抓斗清石装置3。

本实施例的工作过程和原理如下：

将待换轨枕右侧相邻轨枕外侧螺栓用机油标记好，工程车牵引轨道车运行至待换轨枕附近时，CMOS图像传感器采集的图像信息，通过图形识别系统自动识别，使工程车停在CMOS图像传感器与机油标记螺栓同轴的位置，二排抓斗装置位于待换轨枕两侧轨枕间，图1所示位置，油泵开始工作，高压油使双多级伸缩套式双伸出油缸套筒开始伸出，两侧依次同步伸出的多级套筒，分别推动二个第一连杆平动，使二个对称设置的第一串联平行四杆机构的上下各二对摆杆背向同步摆动，上横梁托带二排抓斗装置下降，通过激光位移传感器测量其与双多级伸缩套式双伸出油缸的位移信号，来控制双多级伸缩套式双伸出油缸和抓斗二个液压油缸工作，抓斗二个液压油缸活塞杆开始缩回，分别拉动二个连杆运动，使二个对称设置的斗体相对吊臂单耳环背向摆动，使抓斗张开至最大开度，抓斗二个液压油缸活塞杆停止缩回，当斗齿接触石碴时，双多级伸缩套式双伸出油缸的末级伸缩套筒停止伸出，图2所示位置，抓斗二个液压油缸活塞杆开始伸出，分别推动二个连杆运动，使二个对称设置的斗体相对吊臂单耳环相向摆动，抓斗逐渐闭合，抓取轨枕间石碴，抓斗二个液压油缸活塞杆停止伸出，高压油使双多级伸缩套式双伸出油缸套筒开始缩回，两侧依次同步缩出的多级套筒，分别拉动二个第一连杆平动，使二个对称设置的第一串联平行四杆机构的上下各二对摆杆同步相向摆动，上横梁托带二排抓斗装置上升至图1所示位置，双多级伸缩套式双伸出油缸首级套筒停止缩回，抓斗二个液压油缸活塞杆开始同步缩回，分别拉动二个连杆运动，使抓斗缓慢张开至最大开度，抓斗中的石碴泻落到集石装置内，抓斗二个液压油缸活塞杆停止缩回，抓斗二个液压油缸活塞杆开始伸出，使抓斗逐渐闭合，抓斗二个液压油缸活塞杆停止伸出，同时高压油使双活塞式双出杆液压油缸活塞杆开始缩回，分别拉动与其固连的二个方筒形伸缩臂同步缩回，二个方筒形伸缩臂分别托带二个连接组件沿方筒形固定臂相内运动，当悬臂梁托带二排抓斗装置向内运动至图1所示位置，双活塞式双出杆液压油缸活塞杆停止缩回，油泵停止工作，清石工作结束。

对称设置二个第一串联平行四杆机构，使上横梁始终与下横梁平行，第二串联平行四杆机构确保板形横梁始终与下横梁平行，以适应适应直线和曲线铁轨路段清石工作；在图1所示位置，二个塔形刚度非线性弹簧适量压缩，此时对称设置的第六摆杆和第二撑杆与第二上横梁夹角最大，二个塔形刚度非线性弹簧通过二个滑块分别作用于第六摆杆和第二撑杆上的力大于其较小弹性力，塔形刚度非线性弹簧作用于第六摆杆和第二撑杆上力的铅垂分力大，使随动平衡支撑装置承受双多级伸缩套式双伸出油缸自重而平衡，随动平衡支撑装置随升降装置升降而升降，在图2所示位置，二个塔形刚度非线性弹簧压缩量最大，此时对称设置的第六摆杆和第二撑杆与第二上横梁夹角最小，二个塔形刚度非线性弹簧通过二个滑块分别作用于第六摆杆和第二摆杆上的力小于最大弹性力，塔形刚度非线性弹簧作用于第六摆杆和第二撑杆上力的铅垂分力小，使随动平衡支撑装置承受双多级伸缩套式双伸出油缸自重而平衡，避免双多级伸缩套式双伸出油缸的多级伸缩套筒承受弯矩。