畢業(yè)論文-機械設計制造及其自動化(編輯修改稿)
2025-07-25 09:56 本頁面
【文章內容簡介】 缸控制的多節(jié)臂自動伸縮系統(tǒng)是典型的機、電、液一體化系統(tǒng)，技術較為復雜，利用接近開關來檢測目標并發(fā)出電信號，由控制器編程來集中控制，狀態(tài)的檢測和傳遞對設計質量、制造質量、元件的可靠性提出了很高的要求，而起重臂出現(xiàn)故障后的維修性差，因而在安全和可靠性設計方面中作了以下幾點面處理： (1)為確保安全性采用了液壓互鎖和機構互鎖的雙保險設計思想，臂銷和缸銷只能有其中一個可運動，而不能同時運動，液壓上電磁換向閥數(shù)量減少和系統(tǒng)設計都可以實現(xiàn)方向選擇上的互鎖和機構上的互鎖，臂銷與缸銷結構上的互鎖由機構設計來實現(xiàn)。(2)伸縮油缸的工作壓力可以根據(jù)不同的伸縮工況來自動選擇，為保證伸縮機構運動速度，伸縮油缸的運動速度很快，為了減小臂銷和缸銷在工作過程中的沖擊和震動，伸縮油缸在不同的工況下會自動選擇相應的工作壓力。(3)為了解決控制系統(tǒng)失效后的起重臂收回問題，增加了手動應急操作工作方式。(4)在任何的伸縮操作時，伸縮油缸的缸頭不能超過五節(jié)臂臂尾，防止油缸外伸運動過程中損壞起重臂的前端或其他機構。(5)當伸縮油缸的缸頭不在吊臂的后端時(伸縮油缸上的接近開關不能檢測到撞塊位置)伸縮機構的控制系統(tǒng)可以進行鎖定，在這一伸縮過程中不能進行臂銷或缸銷的運動操作。(6)伸縮油缸和附加其上的臂銷缸和缸銷缸密封件元件選取都保證了伸縮系統(tǒng)的持久性工作，首先采用了可靠的結構來實現(xiàn)功能，采用了可以在低速時保證速度穩(wěn)定的密封元件，該密封元件能夠承受一定的徑向力。(7)伸縮油缸兩側都安裝有導向滑板，滑板的前后兩端結構都設計了可導向結構，在油缸的下方有兩個滑塊對伸縮油缸進行輔助支撐，以提高伸縮油缸運動到臂后端位置時定位的準確性，伸縮油缸滑塊進入吊臂的導向滑槽中后，臂銷油缸、缸銷油缸運動才能順利完成。(8)吊臂中液壓系統(tǒng)采用雙回路設計避免吊臂中電磁換向閥(缸銷、臂銷工況選擇)損壞后伸縮油缸不能縮回的可能。(9)如果控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，伸縮系統(tǒng)將向安全方向運動并進行鎖定。(10)為了消除各個液壓元件和控制系統(tǒng)帶來的滯后操作，伸縮系統(tǒng)的缸銷與吊臂孔配合間隙設計上較大，臂尾位置檢測接近開關都采用可伸縮式浮動結構，保證了接近檢測開關在伸縮偏離位置時油缸檢測距離的準確性，在檢測到需要動作的吊臂后端目標后迅速減小主油泵的排量同時釋放缸銷，伸縮油缸迅速降低伸縮速度，保證缸銷在配合間隙內能夠完成缸銷鎖定和臂銷運動的轉換過程，防止伸縮油缸受力時臂銷缸所受的摩擦力大而影響各個銷軸的運動，在進行臂銷鎖定時采用預先釋放的思想方法提一前釋放臂銷滑動一端距離后進入臂孔，這樣可以消除伸縮系統(tǒng)本身結構制造上帶來的誤差和各個控制元件的滯后響應帶來的影響。(11)為了保證伸縮油缸和伸縮臂的裝配，缸銷缸與臂銷缸裝有快速接頭。(12)具有伸縮油缸回縮自動加速功能，伸縮油缸回縮時可根據(jù)工作壓力信號自動加速，保證了伸縮的控制性能。(13)在整個伸縮過程中監(jiān)控系統(tǒng)對系統(tǒng)的工作進行實時跟蹤，通過顯示器可以對整個過程進行監(jiān)控。(14)在伸縮油缸伸縮時，由于臂長的不同起升動作將適應性工作，這時主油泵將分離出一個油泵給起升油路提供工作用油。在吊臂回縮時單泵工作。(15)因為發(fā)動機工作原因，在伸縮工作中讓液壓系統(tǒng)的功率、扭矩工作在發(fā)動機最佳工況，預防發(fā)動機熄火。 小結本章通過對多種不同類型的伸縮臂結構和控制方式進行分析比較，得出結論，單缸插銷式伸縮臂以其在五節(jié)臂以上中大噸位起重機的起重臂中的優(yōu)勢，使得它的自動伸縮技術代表了當代伸縮臂控制技術的發(fā)展方向。本文主要研究設計單缸插銷式伸縮臂的液壓和電氣控制系統(tǒng)。 第2章 液壓控制系統(tǒng)設計 液壓系統(tǒng)總體設計 液壓系統(tǒng)為采用電比例控制的閥控缸位置伺服系統(tǒng)。伸縮油缸的運動速度很快，為了減小臂銷和缸銷在工作過程中的沖擊和震動，增加了蓄能器。在，起重臂伸縮油缸兩側增加了連通郵箱的單向閥。用多路閥控制多個油路如伸縮油路、缸臂銷油路、起升油路、回轉油路、變幅油路等。泵體采用恒功率恒壓變量雙泵，系統(tǒng)壓力32MPa。預留壓力檢測口，便于系統(tǒng)調試和故障分析。，A、B、 C分別連接至回轉、變幅、起升油路。 液壓油源回路設計帶功率調節(jié)器的變量雙泵，兩個旋轉組件分別帶一個獨立的功率調節(jié)器。功率調節(jié)器調節(jié)與工作壓力有關的油泵排量，使其不超過給定的驅動功率。每一個調節(jié)器可獨立實現(xiàn)功率設定，且各不相同，每個泵均可獨立設定100%的驅動功率。雙曲線功率特性通過兩個測量彈簧近似實現(xiàn)。工作壓力借助一個多級活塞的測量面作用于測量彈簧，并影響一個從外部調整的彈簧力的測量面，從而決定功率的設定值。若液壓力之和超過彈簧力，則控制油流向變量活塞，泵回擺從而減小流量。 多路閥 輪式起重機油路很多，包括起升油路、變幅油路、伸縮油路、回轉油路，單缸插銷式起重機又包括缸銷、臂銷油路，所以必須使用多路閥。左圖中A、B、C分別連接至回轉、變幅、起升油路，右圖為缸、臂銷動作控制多路閥。 電液伺服閥的設計起重機起重臂的伸縮缸采用閥控缸位置伺服控制系統(tǒng)，主要控制元件為電液伺服閥。
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