龍門式壓力機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

黃 健

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 161005）

1 前言

本次設(shè)計(jì)以小噸位龍門式壓力機(jī)為例，闡述機(jī)器的工作原理，重點(diǎn)介紹執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過(guò)電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)作用。基本的執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于把閥門驅(qū)動(dòng)至全開(kāi)或全關(guān)的位置。用與控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠精確的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是用于開(kāi)關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)功能，它們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個(gè)緊湊的外殼內(nèi)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素是：①可靠性；②經(jīng)濟(jì)性；③動(dòng)作平穩(wěn)、足夠的輸出力；④重量外觀；⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便；⑥輸出力的考慮。

2 常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)比

執(zhí)行機(jī)構(gòu)不論是哪種類型，它的輸出力都是用于克服負(fù)荷的有效力。負(fù)荷主要是指不平衡力和不平衡力矩，加上摩擦力、密封力、重量等有關(guān)的力作用。為了使調(diào)節(jié)閥能正常工作，配用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要能產(chǎn)生足夠的輸出力，來(lái)克服各種阻力。因此，選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵在于弄清最大的輸出力或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。

我們所熟悉的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有以下幾種：

槽輪機(jī)構(gòu)：由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又稱馬爾它機(jī)構(gòu)。它常被用來(lái)將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)如圖1所示，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種形式。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪和轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)向相反，而內(nèi)嚙合則相同。槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能較平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)為位。但因傳動(dòng)是尚存在柔性沖擊，故常用于速度不太高的場(chǎng)合。

圖1 槽輪機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)：如圖2所示，組成凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)較少，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只要合理地設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以使從動(dòng)件獲得各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且設(shè)計(jì)比較容易。但是凸輪與從動(dòng)件之間組成了點(diǎn)或線接觸的高副，在接觸處由于相互作用力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦和磨損。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的，也稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)，如圖3所示，此機(jī)構(gòu)中與幾架構(gòu)成移動(dòng)副的構(gòu)件為滑塊，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛用于沖床、內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)等。

圖2 凸輪機(jī)構(gòu)

圖3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

3 結(jié)論

綜上，凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)，線接觸易磨損，所以，凸輪機(jī)構(gòu)多用在傳力不大的場(chǎng)合。槽輪機(jī)構(gòu)在送料裝置中做間歇傳動(dòng)之用[3]。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。其中偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)安裝和調(diào)試較難，且有急回作用，極位夾角不為零，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，功率變化大，故不宜采用；而對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的常用形式，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)簡(jiǎn)單，該機(jī)構(gòu)是全低副機(jī)構(gòu)，適用于低速重載的場(chǎng)合，且其無(wú)急回作用。故本次設(shè)計(jì)采用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。