基于慧魚(yú)模型的氣壓傳動(dòng)起重機(jī)設(shè)計(jì)

任雪麗 王 偉（指導(dǎo)老師）

（武昌工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武昌430000）

慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型的優(yōu)點(diǎn)在于可以反復(fù)拆裝，實(shí)現(xiàn)各種類(lèi)型的組合。通過(guò)學(xué)?；埕~(yú)實(shí)驗(yàn)室的模型和反復(fù)拼裝本文將創(chuàng)意組合包中的氣壓傳動(dòng)元件與生活中的實(shí)際應(yīng)用的起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)組合，裝配成更具優(yōu)勢(shì)的氣壓傳動(dòng)起重機(jī)模型。

1 氣壓傳動(dòng)起重機(jī)模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 模型設(shè)計(jì)

市面上液壓起重機(jī)主要由起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、金屬機(jī)構(gòu)，動(dòng)力裝置，操縱控制及、輔助裝置組合構(gòu)成，并且各類(lèi)起重機(jī)都有一定的噸數(shù)限制，提升噸數(shù)較高物體的起重機(jī)活動(dòng)范圍受限，回轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)于場(chǎng)地的面積有一定要求，因此活動(dòng)不是很靈活。反之比較靈活的起重機(jī)通常提升噸數(shù)相對(duì)較少，應(yīng)用場(chǎng)合范圍有一定限制。因此設(shè)計(jì)了基于慧魚(yú)模塊的氣壓傳動(dòng)起重機(jī)模型，將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改為氣壓傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)能夠使起重機(jī)的噸數(shù)提高且回轉(zhuǎn)、行走靈活。動(dòng)力裝置主要是氣壓傳動(dòng)。使用慧魚(yú)的零件模型和液壓起重機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，可將起重機(jī)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改為模型中的氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。用氣缸代替液壓缸，通過(guò)對(duì)應(yīng)的控制閥控制氣缸的充氣放氣，從而使起升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。然后設(shè)計(jì)出氣壓傳動(dòng)起重機(jī)模型，用慧魚(yú)模塊拼出實(shí)物模型。如圖1 所示。

圖1 氣壓傳動(dòng)起重機(jī)模型

1.2 氣壓傳動(dòng)起重機(jī)組件介紹

設(shè)計(jì)的氣壓傳動(dòng)起重機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)裝置和操控及控制裝置等部分組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)，電池，電源開(kāi)關(guān)構(gòu)成。由電池的通電斷電控制氣缸的控制閥，從而控制起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。氣壓系統(tǒng)是由儲(chǔ)氣罐、控制閥、氣缸和管路等組成，為整個(gè)起重機(jī)提供氣壓，并通過(guò)控制閥，使起升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而完成工作任務(wù)的系統(tǒng)裝置?；剞D(zhuǎn)裝置主要由底盤(pán)上的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，能使起重機(jī)進(jìn)行360 度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以節(jié)省轉(zhuǎn)送物料的時(shí)間，大大提高工作效率。運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由長(zhǎng)臂和起重勾組成，能夠直接完成物料的轉(zhuǎn)移。長(zhǎng)臂、起重勾的下降上升都是由氣壓系統(tǒng)的控制閥控制。氣壓傳動(dòng)控制的升降可有效緩解一般起重機(jī)的間歇性停頓，不會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)較快上升或下降，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)并且不會(huì)對(duì)物料造成意外損害。

1.3 安裝過(guò)程

確定設(shè)計(jì)方案后開(kāi)始安裝，安裝順序如下：

（1）安裝起重機(jī)機(jī)的底盤(pán)，并且在底盤(pán)上安裝回轉(zhuǎn)裝置，使起重機(jī)在必要的條件下能夠四周旋轉(zhuǎn)，能夠提高工作效率；

（2）安裝氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的儲(chǔ)氣罐、氣缸A1、A2、控制閥V1安裝在底盤(pán)上；

（3）安裝長(zhǎng)臂、起重勾和模擬重物；

（4）安裝起重機(jī)尾部的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

（5）安裝起重機(jī)的輸氣管線(xiàn)路；

（6）起重機(jī)模型安裝完成。

圖2 安裝過(guò)程

2 氣壓傳動(dòng)工作原理

接通電源開(kāi)關(guān)后，氣壓傳動(dòng)起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)氣缸上面的拉桿帶動(dòng)氣壓泵不停地往復(fù)伸縮，并使產(chǎn)生氣壓儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐內(nèi)，通過(guò)管路輸送到各個(gè)氣缸，通過(guò)氣壓系統(tǒng)中機(jī)體側(cè)面的控制閥控制氣壓流動(dòng)，使相應(yīng)氣缸往復(fù)伸縮，驅(qū)動(dòng)起升機(jī)構(gòu)中的長(zhǎng)臂起落，同時(shí)配合回轉(zhuǎn)裝置和變幅機(jī)構(gòu)，最終完成指定的工作任務(wù)。起重機(jī)的輸氣管路由儲(chǔ)氣罐連接到V1 控制閥（每個(gè)控制閥的內(nèi)側(cè)有A、中、B3 個(gè)接氣口，相對(duì)的外側(cè)為閥桿）中間接氣口，V1 控制閥的A、B 接氣口分別連接到長(zhǎng)臂氣缸A1 的上下端接氣口。

3 氣壓傳動(dòng)起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析

氣壓傳動(dòng)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)主要有長(zhǎng)臂的升降。長(zhǎng)臂運(yùn)動(dòng)傳輸路線(xiàn)：電動(dòng)機(jī)→拉桿→氣壓泵（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣壓能）→控制閥→長(zhǎng)臂氣缸（氣壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）→長(zhǎng)臂升降?？刂崎y示意圖如圖2 所示，當(dāng)控制閥V1 的閥桿處于“中”時(shí)長(zhǎng)臂不運(yùn)動(dòng)。當(dāng)閥桿處于1 時(shí)長(zhǎng)臂下降。閥桿處于2 時(shí)長(zhǎng)臂上升。通過(guò)控制閥V1 對(duì)長(zhǎng)臂的控制和其他機(jī)構(gòu)的組合使用，可以使起重機(jī)完成工作任務(wù)?？刂崎y位置工作表見(jiàn)下表。

控制閥位置工作

4 結(jié)論

通過(guò)慧魚(yú)氣壓傳動(dòng)起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)拉桿運(yùn)動(dòng)，再帶動(dòng)氣壓缸往復(fù)伸縮產(chǎn)生氣壓，并通過(guò)控制閥控制氣壓流動(dòng)，從而控制起重機(jī)長(zhǎng)臂和起重勾的運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，配合變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)裝置即可完成一系列連續(xù)的指定動(dòng)作。由于此設(shè)計(jì)結(jié)合了慧魚(yú)模型的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可能對(duì)于工實(shí)際還有些差距，但設(shè)計(jì)構(gòu)想與實(shí)際應(yīng)用有一定的啟發(fā)和參考價(jià)值。