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矿车取料机器人设计,矿车,机器人,设计
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矿车取料机器人设计6摘 要巷道内的喷浆支护工艺日渐成熟，在煤矿井下运用较多，但在矿车内取料至混凝土湿喷机或搅拌机的过程仍然在很多地方通过人力完成，这不仅增加了煤矿工人的劳动强度和身体健康受到威胁的风险，降低了取料的效率，更阻碍了井下设备成套化、一体化、自动化的实现。为此本文运用机械设计有关理论，设计一款能自动取料、卸料并能很好适应井下复杂环境的矿车取料机器人。本文对矿车取料机器人总体要求的背景下，对其所实现的功能拆分到各个部件上，综合运用机械原理、机械设计、材料力学等学科对其进行机械结构的设计，综合运用液压传动、PLC电控技术对其控制部分进行设计，之后采用Auto cad二维软件对矿车取料机器人机械结构部分和控制部分进行绘制。该论文有图27幅，表22个，参考文献45篇。关键词：取料机器人 ；机械设计 ；液压传动 ；PLCABSTRACTRoadway in the shotcrete supporting technology is getting mature, in the coal mine use more, but in the car to take concrete wet spraying machine or blender to still in many places through the process of human, which not only increased the intensity of labor and physical health of coal miners threatened the risk, reduce the discharge efficiency, more hindered the downhole equipment integration and integration, the realization of automation. Therefore, this paper USES the theory of mechanical design to design a harvester robot which can automatically pick up and unload materials and adapt well to the complex underground environment.In this paper, the car picking robot under the background of general requirements, the functions of the split on the parts, the integrated use of mechanical principle, mechanical design, mechanics of materials and other disciplines for the design of the mechanical structure, the integrated use of hydraulic transmission, PLC control technology to design the control part, after using Auto cad 2 d software for car picking robot mechanical structure drawing part and control part.Keywords:Feeding robot; Mechanical design; Hydraulic transmission; PLC目 录摘 要91绪论131.1 选题背景及意义131.2 国内外研究现状151.3主要内容、研究方法及拟要解决的问题232矿车取料机器人工作装置结构设计252.1取料机构结构设计272.2竖直升降机构的设计292.3水平伸缩机构的设计302.4回转支承伸缩机构设计332.5行走机构设计352.6取料机平衡状态研究393液压传动系统设计研究与元件选择443.1液压系统原理图分析443.2电磁换向阀的主要性能453.3电液比例方向阀的工作特性分析453.4选择液压元件464液压系统电控部分设计564.1得失电顺序表564.2电气原理图574.3 I/O端口分配584.4传感器选型594.5取料机控制系统示意图61参考文献63翻译部分65ContentAbstract101 Introduction131.1 background and significance of the topic131.2 research status at home and abroad151.3main contents, research methods and problems to be solved232 Structure design of working device of harvester robot252.1structural design of material taking mechanism272.2design of vertical lifting mechanism292.3design of horizontal telescopic mechanism302.4slewing support telescopic mechanism design332.5design of walking mechanism352.6Study on the equilibrium state of reclaimer393 Hydraulic transmission system design research and component selection443.1schematic diagram analysis of hydraulic system443.2main performance of electromagnetic reversing valve453.3analysis of working characteristics of electro-hydraulic proportional directional valve453.4select hydraulic components464 Electric control part design of hydraulic system564.1sequence table of gain and loss electricity564.2electrical schematic diagram574.3 I/O port allocation584.4sensor selection594.5schematic diagram of reclaimer control system61Reference63The translation part65751绪论1绪论1 Introduction1.1 选题背景及意义(background and significance of the topic)当前煤炭对于人们的生活越来越重要了，它的采掘方式一般都是井下开采。井巷建设在矿山开采和生产中展示出了它的重要性，矿石的采掘就是通过井巷完成的Error! Reference source not found. ，因此巷道建设非常重要。由于掘进巷道湿喷工艺中喷浆机的上料广泛采取人工上料方法，劳动强度大、工作效率低、工作环境恶劣，因此矿车取料机在湿喷工艺中具有重要意义Error! Reference source not found.，高粉尘强腐蚀环境在矿井现场普遍存在。在煤炭和矿山行业的凿岩、爆破、矿石输送、破碎、选矿和隧道开凿等作业时会产生较高浓度的粉尘，粉尘严重影响人体健康和设备使用寿命。 矿用矿车取料机是一种新型用于矿井巷道掘进的动土机器，主要作用是实现湿喷工艺中喷浆机上料和取料过程机械化和自动化。煤矿井下巷道是它的工作环境，它的存在有利于加快井下喷浆支护一体化进程。 在煤矿井下巷道喷溅混凝土支护过程当中，因为掘进面在井下是相当分散的再加上坑道空间比较狭窄，因此混凝土的配比在平巷中完成是比较艰难的Error! Reference source not found.。传统的井下巷道喷浆支护操作过程图如图1-1所示。图 1-1 喷射混凝土的传统巷道支护工艺流水线Figure 1-1 traditional roadway support process flow of shotcrete当抵达掘进面之后，因为机器上料设备的缺乏，向混凝土喷射机料斗内送料仍然是靠入力来完成，也就是说混凝土喷射机工作时，井下的工人必须跳进矿车，用铁锹向持续喷溅的喷射机添加物料Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。由于井下作业环境相对于地面来说比较恶劣，再加上工人缺乏一些基本的自我保护意识，井下人工上料存在着一些问题Error! Reference source not found.。井下过多的粉尘也是导致工人矽肺病的主要根源。资料显示，19902017年中国人群煤工尘肺的发病数、死亡数分别共为232942例、39815例，占同期中国人群尘肺病发病数(697191例) 、死亡数 (228213例)的33.4%和17.4%，占同期全球群煤工尘肺发病数 ( 342 280例 )、死亡数( 106746例) 的 68.1%和 37.3%Error! Reference source not found.。速凝剂的高强腐蚀性会使得接触它的人肌肤受到严重的烧伤。当使用矿车取料机这种机器进行取料或者卸料时，应将它安置在矿车行进轨道较宽阔的一侧，及人行道那一侧。混杂的一些散料运输到矿下后，可以直接用矿车取料机将这些物料运到所需要的地方。矿车取料机可以有三种工作方式：一是把矿车内的物料卸载到掘进面前边储存物料的临时料场，二是当湿喷机或者是搅拌机工作时，矿车取料机把料场堆积的物料转移至湿喷机或搅拌机的料斗上，三是略去将物料卸载到料场的那一步，将一和二工作方式合并。采用工作方式三既能减少工作环节，简化工作过程，降低工人劳动强度，提高工作效率和散料配比的精确度，同时可以节省在掘进工作面布置料仓的空间Error! Reference source not found.，巷道支护工艺流程如图1-2。对于最常用的中等掘进巷道来说，它宽3600mm，高 2800mm，侧帮高1800mm，单轨道轨距为600mm，矿车离侧边的间距最大为950mm。根据井下工作环境和矿车取料机所要实现的功能，绘制出拟研究的矿车取料机的作业位置和煤矿采掘坑道空间结构示意图如图1-3所示Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。图1-2 当前煤矿井下喷溅混凝土的巷道支护工艺流水线FIG. 1-2 current roadway support technology flow of shotcrete in underground coal mine图1-3 矿车取料机工作装置功能原理示意图Figure 1-3 schematic diagram of functional principle of working device of harvester reclaimer1- 配套装置； 2-卸料口； 3-取料机； 4-巷道； 5-矿车； 6-轨道如果研制出能够适应井下恶劣的环境，能够连续作业完成从矿车内取料和向湿喷机或搅拌机卸料的工作，且能够很好地与湿喷机或搅拌机效率匹配，就可以进一步全盘促成掘进巷道整体工艺机械化和一体化作业Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。1.2 国内外研究现状(research status at home and abroad)因为欧洲早在百年之前就兴起了混凝土喷浆支护工艺，所以一些欧洲国家该技术发展较快，技术也较为成熟，当然矿车上料机的研制也更早的被关注。目前，欧美矿车取料机发展较好的企业有瑞士的迈纳迪尔(Meynadier)公司和Allie Watt公司、美国的Eimco公司、法国的诺梅特(Normet)公司。每个企业都有其引以为傲的产品。比如瑞士Allie Watt 公司所推出的310型可移动式皮带上料机，这种上料机所采用的移动方式是滚轮驱动，它的进料口是可调的；美匡lEimco公司大量生产的干喷机和湿喷机实现上料功能则都是利用了带倾角的轮轴式皮带输送；德国普茨迈斯特韦克(Putzmeister Werk Maschinenfabric GmbH)公司推出的大象牌机械手则是在巷道内完成上料工作的Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。虽然这些机器基本实现了上料的机械化与自动化，但取料过程仍然由人工操作。从目前来看国外还没有出现一款成熟的卸料取料上料一体化的自动化装备。 瑞士阿利瓦280型湿喷机为转子式结构，采取液压驱动装置，负载变量泵通过液压马达带动转子转动，因为它的转速是可以调节的，所以使喷射量可调，采用了液压式转子压紧机构，其压紧力也是可调的。 图1-4 瑞士Allie公司280湿喷机工作原理图Figure 1-4 working principle diagram of 280 wet spray machine of Swiss Allie company我国的采掘坑道矿车上料技术从上世纪八十年代开始提上日程，我们研究了国外许多前人的研究成果，提出了我们自己对矿车取料机的理解，于是我们进行了许多有益的实践，这些经验的积累对我国矿车上料机的发展做出了重大贡 献。 1983 年，长沙矿山研究院的张淑华和宁文彦两位学者研究出了一种喷射混凝土配料、搅拌和上料装置的机构，上料装置设计成以液压为动力的抓斗式的机械手，优点是该装置操作简单，抓取骨料效果较好，缺点是是水泥上料不理Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.；1985年，同样是这两位学者在液压抓斗式机械手基础上又研制出了 YPJ-5 液压上料机，并且在湖南湘东铁矿进行样机实验，该上料机具有环境适应性强，卸料高度和供料量可灵活调节，供料连续的优点Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。中国矿业大学的李艾民教授2009年以来一直致力于上料机的研究，他接连提出了螺旋式上料装置、链斗式上料机和新型矿车上料机Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。 下面介绍几种目前在市场上流行的取料机。主要有YPJ-5型液压取料机，ZMY-9型液压抓斗取料机，负压式取料机，螺旋式取料机，链斗式取料机以及新型上料机等。1、YPJ-5型液压取料机它主要是由取料抓斗、速凝剂添加装置、中心料仓、上料传送带、皮带传送系等部分构成。该机型在初始被认定的优点包括：1.YPJ一5型液压上料机成功地实现了从矿车向喷射机转运拌合料和添加速凝剂的机械化作业,供料持续均匀,工作可靠,劳动强度低,生产效率高。比人工上料节省劳力50一75%,机旁粉尘浓度可降低至9.8毫克/米”以下,各项性能指标均达到设计要求,整机为目前国内先进的喷射混凝土上料机。2.采用液压抓斗直接从矿车抓取拌合料,并用折叠式皮带给喷射机供料,该机设计新颖,结构合理,操作简单。3.YPJ-5型液压取料机在井下的环境适应性比较强，它的卸料高度以及供给物料的数量可以随时调节，所以它能与各种湿喷机及搅拌机搭配使用，具有推广使用价值。但是随着各种地质类型煤炭的采掘和对更先进技术的要求。它逐渐暴露出效率比较低，并且外形尺寸过大，对巷道要求高，整机重量偏重，运输和移动都比较困难Error! Reference source not found. ，具体结构图如图1-5。图1-5 YPJ-5型液压取料机Figure 1-5 ypj-5 hydraulic reclaimer1一上料皮带 2一速凝剂箱 3一抓斗 4一料仑 5一油箱 6一电气箱 7一电机2、ZMY-9型液压抓斗取料机：ZMY-9型液压抓斗上料机是采用液压驱动抓斗的上料形式,直接从矿车中抓取矿石、水泥的混合物料,向砼喷射机投料,以代替人工投料,并可在井下临时砂场用来装卸物料。设计的抓斗是用来抓直径小于25 mm的砂石、水泥混合物,因此采用了双颚抓斗的形式。试验和实际使用证明:双颚抓斗适合抓这样的砂石,且抓满系数高、不漏砂,制造方便。ZMY-9型液压抓斗取料机主要包含车架、回转装置、液压泵站、起落油缸、抓斗油缸、抓斗等元件。不过因为它的体积还是比较大的，在井下的灵活性较差，结构图如图1-6。图1-6 ZMY-9液压抓斗式矿用取料机Figure 1-6 zmy-9 hydraulic grab type mine reclaimer1.力臂 2.升降油缸 3.回转架 4.油箱 5.泵站 6.车架 7.滚轮 8.车轮 9.回转油缸 10.大齿轮 11.小齿轮 12.传动箱 13.转盘 14.支腿 15.抓斗16.抓斗油缸3、负压式取料机：负压气力取料输送机的主要取料对象是干燥粉末或流体物料。其原理是通过真空泵抽吸在管道内形成负压，吸取物料和空气；气流把物料运送到分离器后，通过重力或离心力把物料从气流中分离。它的特点是取料位置相对灵活，结构简单，取料性能优良。由于这种取料方式气力能耗和噪音较大，对物料分离技术要求较高，因此输送距离短，输送能力较小，目前还未得到广泛应用Error! Reference source not found.。负压式取料机实际上是参考了负压式混凝土喷射机，因此它的原理是采用空气负压的方式将矿车内的物料吸到混凝土喷射机或搅拌机的料斗内。然而这种上料机的缺点是极其明显的，它从原理上实际上就不适合取料。在吸取物料时，一些质量较小的水泥和石子非常容易被吸出来，那些质量较大的就被留在了矿车内，长此以往，这就会严重影响了整个支护系统的安全性Error! Reference source not found. 。原理图如图1-7.图1-7 负压气力取料原理FIG. 1-7 principle of negative pressure pneumatic charging4、螺旋式取料机。 螺旋式取料机是由移动架、螺旋提料机构、径向甩料机构、锥形螺旋取料机构、传动机构、动力机构、接料斗和卸料伸缩筒等组成。下面介绍一下螺旋上料机的应用情况。自动螺旋上料机首先在工厂进行了初步试验，之后为了验证机器的实际可操行与适应性,在隶属于山西兰花科创集团的玉溪煤矿主斜井进行了工业性试验。具体操作过程如下:（1）将现场清理干净，螺旋式取料机移动进入现场。（2）用装载机将喷浆料装入自动螺旋上料机,人工或电机车牵引至井口。初期在井口地面作业;当斜井井筒施工完成500m后,螺旋式取料机改为井下作业。（3）使用提升机牵引螺旋式上料机，将其安放在斜井下面。将上料机下放到井筒中的喷浆硐室前后,将处在歪斜状况的自动螺旋上料机调平,前部可调开口出料口对正喷浆机吸料平面;接通电源后,先启动喷浆机,再启动自动螺旋上料机,并调整控制出料口流量,即可实现自动供料,此装置不需要人工卸料,且上料流量比较稳定。(4)喷浆施工中,速凝剂需要放进喷浆料内。为了减少人力，因此，需要自动添加速凝剂的装置。速凝剂需要放在漏斗内，而漏斗需要安置在支架上，那么支架就放置在喷浆机上，当工作时，喷浆机会产生震动，这种震动会使速凝剂落入喷浆机中。在漏斗口设有调节装置,可以控制速凝剂流量Error! Reference source not found.。下面谈一下优缺点：优点是因为在矿车上方安装螺旋式取料机，整体的宽度将大大缩小，更有利于在狭小的井下巷道作业。但是它的缺点较多，首先它的结构过于复杂，不利于大批量生产和检修，其过多的执行机构使得完成一次动作效率过低，另外，它的高度过高。装置图如图1-8。图1-8 螺旋取料装置FIG. 1-8 screw feeding device1-卸料伸缩筒； 2-接料斗； 3-动力机构； 4-螺旋提料机构； 5-取料机构； 6-甩料机构； 7-伸缩架； 8-移动架； 9-传动机构； 10-矿车5、链斗式取料机： 链斗式取料机是由、升降机构、链轮、链轮架、链条、挖斗、防爆电机、支撑架、传动机构、摆线减速器出料管和外壳构成。在矿车运行轨道的下方设置支撑机构，然后利用蜗轮蜗杆结构就可以实现取料机的垂直升降，丁字梁下吊的弹簧管可以组成悬吊机构，接料斗的材料为胶布，它的形状为上下贯穿的筒形结构。 当上料机放置在矿车上方时，风马达开始启动，它可以驱使链轮转动，这样可以带动在它上面的多个挖料斗回转，用手摇蜗杆的方法可以使得支撑装置上升或者下降，支撑机构于是开始旋转，它的旋转会带动多个挖料斗旋转，手摇蜗杆使支撑机构上升或下降，支撑机构的升降加上悬吊弹簧的作用会使得挖料斗贴紧矿车内物料上，在滚子链的带动下，挖料斗可以循环取料，等到物料即将取尽挖料斗到达矿车箱底后，此时反向摇动蜗杆便可实现矿车和上料机的脱离。它的体积较大，没有安装行走装置，移动性比较差Error! Reference source not found.，示意图如图1-9。图1-9 链斗式取料机Figure 1-9 chain bucket reclaimer1-支架； 2-防爆电机； 3-摆线减速器； 4-链轮链条传动机构； 5-螺旋升降机构；6-顶板； 7-减速器； 8-链轮轴； 9-链轮架； 10-防爆电机； 11-滚子链条；12-料斗； 13-链轮； 14-外壳； 15-出料软管； 16-矿车6、新型矿车上料机：底座用于整个装置的固定支撑以及与平移机构的连接，回转机构与底座相连接，用于提供抓料机构及物料的回转功能。伸缩机构固定在回转机构上方，用于改变抓料机构在矿车宽度方向上的位置。在伸缩机构的前端布置升降机构，升降机构用于实现抓料机构上升和下降的功能。在升降机构末端固定抓料机构，用于物料的抓取和运输。行走机构用于取料机自动上下轨道和取料机工作装置的前后左右运动，具体结构图如图1-10所示。新兴的以液压为动力的矿车上料机，它可以实现的功能包括：巷道内前后左右行走、绕垂直方向回转、水平方向的伸缩、取料机构的升降及开合功能，其工作时的步骤包括：首先矿车取料机运动至载满物料的矿车较宽的人行道一侧面，接着垂直回转机构及水平伸缩机构开始运动，于是取料机的抓斗运行至矿车的上方，然后横置抓斗液压缸活塞杆缩回使得抓斗张开，与此同时升降机构液压缸活塞杆伸出，这样就可以把抓斗推入矿车内；当抓斗进入矿车后，抓斗液压缸伸出带动抓斗闭合抓取物料，抓料结束后伸缩机构液压缸缩回使得装满物料的抓斗移出矿车，接着回转机构及水平伸缩机构再次动作，就可以将物料移动至湿喷机接料口正上方，最后抓斗液压缸缩回使抓斗张开将物料卸入湿喷机接料口。上述步骤可以不断重复，直至将矿车内的物料不断取出Error! Reference source not found.。这种上料机结构比较简单明了，尺寸相对于其他上料机来说也比较小；操作简单、方便，工作稳定安全性高；生产能力较强，其抓挖功能还是能满足要求的；它在矿井下移动较为方便，能适应复杂的掘进巷道工作面；同时可以完成从矿车到搅拌机或是从矿车到喷浆机的上料过程，实现一机多用，在实验过程中能实现基本功能，在支护方面具有广泛的实用性Error! Reference source not found.。 图1-10 液压抓斗式矿用取料机Figure 1-10 hydraulic grab type mine reclaimer1. 平移机构 2. 底座 3. 回转机构 4.伸缩机构 5. 升降机构 6. 抓料机构 7. 矿车尽管新型矿车取料机基本能满足井下的需求，但是它的缺点还是比较明显的，第一，它的提升机构采用单级液压缸，这使得它在多种不同尺寸的井下巷道中的可适用性大大降低；第二，当取料机构在工作时，在竖直方向物料会给抓斗很大的阻力，这会大大增加抓斗的受损度；第三，考虑到井下煤矿粉尘较多，与水汽各种化学气体混合。这些因素对液压缸及其活塞杆产生化学腐蚀或是电化学腐蚀的可能性较大，这样会降低竖直升降机构的寿命，影响整机的寿命。7、钢丝绳提升矿车取料机：本实用新型公开的一种钢丝绳提升矿车取料机，适用于在矿山岩石井巷支过程中从矿车内将物料取出并送入至湿喷机或搅拌机接料口。取料机包括用于抓取矿车内物料的抓料机构、连接抓料机构并控制抓料机构升降的提升机构，与提升机构连接并用于控制抓料机构在水平面内回转的回转支撑机构、用于固定回转支撑机构并可进行纵横向移动的平移机构，平移机构上设有作为动力源的液压泵站。本取料机采用钢丝绳作为提升机构的执行原件，大大缩小了取料机的外形尺寸，尤其是其高度方向的尺寸，增加了其工作空间，大大提高了抓料机构的运动速度和工作效率，适应井下狭小工作空间特殊工况，结构紧凑、适用性强，具有广泛应用性Error! Reference source not found.。但钢丝绳具有刚度大不易弯曲，检测内部损伤较为复杂等缺点。图1-11 钢丝绳矿车取料机示意图Figure 1-11 is a schematic diagram of wire rope harvester1-底架； 2-油箱； 3-操作手柄； 4-防爆电机； 5-回转支撑机构； 6-横梁； 7-可伸缩横梁； 8-提升机构； 9-料斗； 10-回转机构； 11-.轮对8、矿车取料上料喷浆一体化作业： 本实用新型的一种矿车取料装置包括取料装置、升降立柱、回转机构、干粉配比装置、行走板车、液压泵站、控制台、喷浆装置。该矿车取料装置还包括振动器，喷浆装置筛料口处可以安置振动器。由传统的人工上料，改为设备自动上料，实现上料喷浆自动连续作业Error! Reference source not found.。1.3主要内容、研究方法及拟要解决的问题(main contents, research methods and problems to be solved)目前矿车取料机的研发大体上面临两个问题：一是与配套设备如搅拌机、湿喷机的效率匹配问题；二是现在矿车取料机大多体型庞大，如何在狭窄巷道内完成取料上料作业问题；三是部分取料机设计过于复杂，如何实现大规模标准化生产与后续故障保养问题等。本课题主要是设计一种既能实现高效率为湿喷机或混凝土搅拌机运料，又能适应井下狭窄复杂的地质环境的取料机械Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。2矿车取料机器人工作装置结构设计2矿车取料机器人工作装置结构设计2 Structure design of working device of harvester robot综合考虑矿车取料机器人在巷道内的灵活性、对复杂地质环境的可适应性、与湿喷机或搅拌机效率的匹配度、取料卸料位置的准确性，对矿车取料机器人的原则上的设计方案如下：取料部分采用抓斗作为取料构件，以液压缸的伸缩来驱动抓斗的开合，来完成从矿车内取料和向湿喷机内卸料。竖直伸缩和水平伸缩部分也由液压缸驱动，回转支撑部分采用齿轮齿条传动和液压缸驱动，具体结构后面分析。这些装置完成物料准确的空间移动，以达到取料卸料的目的。行走部分采用履带行走机构，通过液压马达直接驱动，以减小机构的复杂性。下面对矿车取料机器人各部分详细分析，其具体结构示意图如图2-1。图2-1 矿车取料机器人机械部分示意图Figure 2-1 schematic diagram of mechanical part of harvester robot在具体分析之前，还需要重提一下绪论中谈到的巷道尺寸和固定式矿车的分类。查找相关资料可得巷道的有关尺寸：应用最为广泛的中型掘进巷道截面宽3600mm，高2800mm，侧帮1800mm，若选用MGC3.3-9型矿车单轨道轨距为900mm，矿车离侧帮的距离最大应该在1000mm以上。具体示意图如绪论中的图3。 矿车取料机器人应与湿喷机、搅拌机等布置在轨道同一侧，它还应该满足巷道空间尺寸要求，不与巷道发生干涉以及不影响巷道内其他设备的正常工作。固定式矿车的尺寸如下表：表2-1 固定箱式矿车技术参数表Table 2-1 technical parameters of fixed box harvesters序 号型号容积 m3装载量 (kg)最大装量(kg)外形尺寸(mm)轨距 (mm)长宽高1MGC1.1-61.110001800200088011506002MGC1.7-61.7150027002400105012006003MGC1.7-9D1.7150027002100115013009004MGC3.3-93.330005200345013201300900具体的工作过程如下：当矿车沿轨道运入巷道内时，矿车取料机器人也通过人行道进入巷道，此时它的回转支承伸缩部分应伸长至最长，水平伸缩机构的轴向与履带行走方向一致，且此时水平伸缩机构处于完全收缩状态（这样以减少矿车取料机器人行进到工作位置过程中对巷道空间的占用）。到达预定位置（应为矿车中部位置）后，回转支撑部分旋转90度到达矿车上方，竖直伸缩部分液压缸伸长，抓斗对物料进行抓取。抓取完毕后，竖直液压缸收缩至原位置，回转支承机构旋转90度至湿喷机或搅拌机上方，这样，一次取料完成。下一次继续循环上过程；当竖直伸缩部分伸长至最长时，抓斗抓取很少物料或抓空（此时抓斗应在矿车2/3的深度位置），回转支承伸缩液压缸开始收缩直至抓斗能正常抓取物料，抓斗将物料闭合后，竖直伸缩机构与回转支承伸缩机构同时收缩至原位置，回转支撑部仍旋转90度至湿喷机上方。下一次循环上过程直至回转伸缩液压缸收缩至最短。根据矿车以及抓斗的尺寸，矿车的长度大约是抓斗长度的6倍，矿车的宽度是抓斗的2倍。所以，抓斗在矿车中有12个抓取位置，不妨假设物料在矿车中无流动性，那么，对应抓斗在矿车中的不同位置，水平伸缩部分应适应不同工况。2.1取料机构结构设计(structural design of material taking mechanism)取料机构是矿车取料机器人的执行部分，主要完成取料、转移、卸料的工作。抓斗式由液压缸、左颚板、右颚板、转轴、连接杆件以及焊接件的组成。液压缸两端与左右颚板通过焊接件铰接而成，中间连接件通过转轴与颚板内部焊接件铰接而成。具体工作过程为：当液压缸伸长时，左右颚板开始闭合深入矿车内抓取物料；当液压缸伸长到最大程度时，抓斗完全闭合，物料被封闭，抓斗开始进行运输至卸料位置；当液压缸收缩，左右颚板张开，物料被释放，一次物料转移过程完成。取料机构示意图如图2-2： 图2-2 取料机构示意图FIG. 2-2 schematic diagram of material taking mechanism1- 左颚板；2-伸缩液压缸；3-中间连接件；4-转轴；5-右颚板该抓斗机构的又是在于采用横置液压缸的形式，大大减小了抓斗的高度尺寸，从而降低了整机的高度，有利于提高矿车取料机器人对不同高度矿车的适应性以及在狭窄矿道内的灵活性。下面重点设计抓斗的结构尺寸为了实现与湿喷机的效率匹配，现需选定一湿喷机种类。本次设计的矿车取料机器人需要与转子式混凝土喷射机组JPSI-L-7湿喷机配套使用。2.1.1抓斗容积计算可以先假设JPSI-L-7型湿喷机的生产效率为Q0，选用了体积最大的井下固定式矿车是为了是为了适应更多的井下巷道类型。我们可以先假设一下它的容积设为V0，湿喷机选用JPSI-L-7型湿喷机，取料机与湿喷机必须满足效率匹配的要求，因此可以计算一下每小时内需要抓完的车数n: n=Q0/V0 （2-1）将Q0=7m3/h，V0=3.3m3代入上式得n=2.12，考虑到留有一定的余量，可以取n=2.5,即每小时抓斗需要抓取2.5车的物料。还需要考虑到停车及一些停顿时间，每车需要24min时间抓取，这样就能保证工作效率。假设抓挖一矿车物料需要90斗，那么每斗的体积大约为V=0.0367m3,完成一斗需要的时间为16s。抓斗的体积应该在不与矿车产生干涉的情况下应尽量大些，这样在满足效率的同时，留出的富裕时间多些以降低因时间过紧带来的操作失误。但在实际情况下每一抓斗可能出现全满、多半斗、少半斗等情况，针对不同工况根据实际情况可取容积率=0.6来抵消这一影响。设实际的抓斗容积V1 V1=V/=0.0612m3 （2-2）可得出抓斗的实际容积为V1=61.2dm3,暂定每一侧的颚板的外形尺寸，高度为H=355mm,宽度应不超过最小矿车的宽度，定为W=330mm，长度定为L=575mm,因为抓斗可以看作一近似三角形，则体积为： V=W*L*H （2-3）代入得V=67.5dm3V1=61.2dm3,满足生产效率的要求。表2-2 混合散料表参数Table 2-2 parameters of mixing bulk materials table物料类型混合散料物料容重（t/m31786 物料的静堆积角( )30 物料的内摩擦系数0.577 外摩擦系数0.55 物料的平均粒度(m)0.0024 上表为混合散料参数，混凝土中水泥：砂子：石子的比重近似为1:2:3，从上表得出物料的容重为1.786x103Kg/m3,那么可以得出抓斗每次抓取的物料质量为： M=*V=120.55Kg （2-4）通过计算得出抓斗每次抓取的物料质量为120.55Kg。2.1.2抓斗受力计算抓斗在抓取混凝土时，抓斗对混凝土施加两种力即：垂直插入力和水平推动力。目前计算抓斗抓挖阻力的方法主要有两种：经验法和朗肯土压力法。其中经验法假设抓斗受到物料的阻力是由于抓斗水平运动产生的，其合力的方向是水平的。考虑到受力分析需要简单可靠，本次设计采用经验法计算，经验法的公式为：Pg=w(0.26Hs+0.5x)2*(0.8+0.45x/s)*tan(s/2) （2-5）下面为各个物理量的含义：w-物料单位移动所受阻力，它可取为为0.1150.125；Hs-抓斗完全闭合时抓斗内腔的高度；X-表示液压缸活塞的瞬时行程；S-表示液压缸活塞运动的全行程；s-抓斗齿的抓尖角。由公式可知当x =s 时，抓斗的最大阻力将取得最大值。根据抓斗的结构条件将已知参数值带入计算公式可求得Pg= 4008.51N。接下来计算取料机构所受到的最大力矩，它的计算公式如下：max(Mc)= Pg *R （2-6）其中：R为抓斗最低端到旋转轴中心的距离(计算可知 R= 442mm )。由前面经验法计算得到的抓斗阻力代入上式可得到取料机构所受的最大力矩：max(Mc)= 1771.76N m，此时抓斗上端液压缸所需提供的力Fs 可以由下面公式可知：Fs= max(Mc) / r （2-7）其中：r 为液压缸固定销轴到回转轴中心的距离(计算可知 r= 150mm )，将其带入公式)可以得出 Fs=11812N ，因此每个开合油缸需提供的力为 F =5906N 。2.2竖直升降机构的设计(design of vertical lifting mechanism)竖直升降机构与水平伸缩机构及取料机构进行连接，对物料的提取起重要作用。除此之外，它的尺寸设计直接影响到整机的高度，因此各部件应尽量紧凑，精致。竖直升降机构采用液压缸驱动来完成上升和下降的动作，具体工作过程如下：当液压缸中的活塞杆伸长时，带动抓斗进入矿车中取料；当取料完成，抓斗闭合时，竖直液压缸活塞杆收缩带动抓斗垂直上移；当活塞杆完全收缩进液压缸时，抓斗开始由其他机构带动移动至湿喷机上方。下一次取料循环往复。注意：这一工作过程为矿车内物料较多时，当矿车内物料较少时有另一工作过程，将会在下一回转支承升降机构中介绍。图2-3 升降机构示意图Figure 2-3 schematic diagram of lifting mechanism 上图所示为升降机构示意图。升降机构由二级伸缩液压缸驱动，活塞杆前端车有外螺纹，与抓斗的中间连接板件通过螺母固定在一起。液压缸后端焊接有法兰盘，通过法兰盘与水平伸缩机构固定在一起。 该液压缸基本不受径向力的作用，只受轴向力的作用，它最基本需要满足两个条件：1、满足取料过程的形成需要，一般矿车车轮的轮径为300mm，再考虑到矿车壁厚和抓斗高度，液压缸行程可设定为376mm。本机构中缸体需深入至矿车中，缸体长度设定为250mm。2、液压缸需承受一定的轴向力。液压缸拉力抓斗的重力+抓斗中物料的重量。如前所述，抓斗的重量与抓斗中物料的重量大体相等，经过计算可初定液压缸外缸缸径75mm,一级缸外径62mm,二级缸与一级缸应留有一定间隙，二级缸外径41mm，一级活塞杆杆径55mm，二级活塞杆杆径为35mm。查表可粗略得出二级伸缩液压缸重量。2.3水平伸缩机构的设计(design of horizontal telescopic mechanism)水平伸缩机构是矿车取料机器人的重要部件之一，它的优劣对整机的性能影响很大。水平伸缩机构主要通过使取料机构在水平平面的移动实现功能。它依然用液压缸驱动，由于它的前端需承受抓斗的重量、抓斗内物料的重量、竖直伸缩机构的重量以及自身的重量，在如此大的径向力作用下，它需要有较强的抗弯曲能力。为此，该水平伸缩机构外部需增加导向套用以导向和增加刚度。导向套是由两段外径不同的方钢管及一些槽钢和钢板组成。导向套的前端与竖直伸缩机构通过法兰盘连接，导向套的后端与回转支承伸缩部分通过平键连接。水平伸缩机构的设计是必要的，因为矿车的长度远远大于抓斗的长度且矿车的宽度也大于抓斗的宽度所以水平机构必须可伸缩，否则在取料过程中，行走机构需不断移动以适应抓斗在矿车中的位置，无形之中增加了机械的工作量，降低了效率。下面对水平伸缩机构进行初步设计以及强度校核。下图为水平伸缩机构受力图。图2-4 水平伸缩机构受力图FIG. 2-4 force diagram of horizontal expansion mechanism已知AB、BC、CD段为方钢，D点以后为槽钢，假设方钢各部位受均布载荷，该均布载荷是由AB段单位长度方钢的重量和液压缸的重量近似得出的，对于BC、CD段，显然其均布载荷必然小于AB段，但为了计算方便，都按AB段计算。若均布载荷在偏大的情况下满足受力条件，那么在实际情况下必然满足。槽钢因长度很短，故只计算前端所受单向力。该单向力是由竖直伸缩机构、抓斗以及抓斗内物料的重量总和。考虑到矿车一侧人行道最大宽度为1000mm，而所选矿车外径较长3450mm，所以在取料过程中水平伸缩部分必须有足够大的行程。考虑到矿车有一定的长度以及抓斗在宽度方向上有两个爪挖位置。故选择二级伸缩液压缸，缸体长度为800mm，总行程为1000mm。勾股定理计算：W/2+S1+S2(L/2)+(W-W+S1) （2-8）S1-二级伸缩液压缸缸体长度800mm;S2-二级伸缩液压缸总行程1000mm;L-矿车内沿长度，根据实际情况可设为3000mm;W-矿车内沿宽度，根据实际情况可设为1250mm;W- -抓斗宽度为660mm。经过计算，符合要求，且留有一定的裕度。下面计算方钢的惯性积。方钢惯性积的计算公式为：Iz=a4-(a-2*)4/12 （2-9） 其中：a是方钢外径，为方钢的厚度。 由此可以得出方钢抗弯截面系数的公式为：W=a4-(a-2*)4/6*a （2-10）在本次结构设计当中，伸缩方管内部要安装二级液压缸，伸缩方管同时还要满足强度要求。方管的尺寸用ax来表示。初选BC段为138x6的方管，它的抗弯截面系数为WBC= 133.6 cm3 ； AB 段选择 150x6 的方管 ， 其抗弯截面系数WAB= 159.5cm3 ；CD段为126x6的方管，其抗弯截面系数为109.99cm3,CD 段为12.6#槽钢，通过计算可知其抗弯截面系数W=10.2cm3 。图2-5 水平伸缩机构剪力图与弯矩图Figure 2-5 shear force diagram and bending moment diagram of horizontal telescopic mechanism 上图为经过受力分析得出的水平伸缩机构剪力图和弯矩图。该水平梁A、B、C、D四处均为危险点，分别进行强度校核，必有一点最危险。由正应力公式：max=Mmax/W （2-11） 可以得出Amax=34.64MPa,Bmax=24.93MPa,Cmax=12.03MPa,Dmax=12.55MPa。由机械设计手册查询可以找到Q235钢的许用正应力为156MPa，因此上述各个危险截面均符合要求。在本次计算当中，液压缸的假定选择为液压缸一级缸筒外径86mm。二级缸与一级缸应留有一定间隙，二级缸外径为58mm。一级活塞杆直径76mm，根据二级钢内壁，二级活塞缸杆径为48mm。设计完毕。2.4回转支承伸缩机构设计(slewing support telescopic mechanism design)回转支承伸缩机构顾名思义它主要有回转、支撑、伸缩三个方面的功能。 首先，该部分的伸缩功能依然是由液压缸来承担，该单级液压缸的行程应330mm，考虑到履带行走机构不宜过高，故初选液压缸行程350mm，缸筒长度550mm。该伸缩部分与前一部分竖直伸缩机构共同完成对矿车中所有物料的抓取。具体的工作过程如下：当矿车沿轨道运入巷道内时，矿车取料机器人也通过人行道进入巷道，此时它的回转支承伸缩部分应伸长至最长，水平伸缩机构的轴向与履带行走方向一致，且此时水平伸缩机构处于完全收缩状态。到达预定位置后，回转支撑部分旋转90度到达矿车上方，竖直伸缩部分液压缸伸长，抓斗对物料进行抓取。抓取完毕后，竖直液压缸收缩至原位置，回转支承机构旋转90度至湿喷机或搅拌机上方，这样，一次取料完成。下一次继续循环上过程；当竖直伸缩部分伸长至最长时，抓斗抓取很少物料或抓空，回转支承伸缩液压缸开始收缩直至抓斗能正常抓取物料，抓斗将物料闭合后，竖直伸缩机构与回转支承伸缩机构同时收缩至原位置，回转支撑部仍旋转90度至湿喷机上方。下一次循环上过程直至回转伸缩液压缸收缩至最短。其次，回转功能通过齿轮齿条传动实现。伸缩液压缸缸体底端外部焊接齿轮，另一液压缸活塞杆前端连接一与齿轮啮合的齿条，已完成伸缩液压缸的回转。但在实际工作中缸体端部焊接齿轮会使得液压缸缸体产生变形，与实际不符，所以经修正：回转伸缩液压缸应选端部为耳环式，底部法兰式型号，液压缸行程为250mm，缸体长度为300mm，其底部与法兰轴连接，而法兰轴下端与孔用齿轮齿条摆动液压缸通过键进行连接。 最后，伸缩液压缸要穿过支撑立柱，活塞杆前端与水平伸缩部分以键连接的方式固定。图2-6 回转伸缩支撑机构示意图FIG. 2-6 schematic diagram of rotary telescopic support mechanism2.4.1扭转强度校核从该机构的工作方式可知伸缩液压缸将会承载一定的扭矩，为了工作安全和对伸缩液压缸的选型，故对其进行扭转强度校核。由实际的工作情况可以进行假定预设：该回转支撑伸缩机构完成90度回转需要1.5s，加速过程在0.6s内完成，则液压缸回转的角加速度=1.75rad/s2。由前面的设计可知，竖直伸缩机构、抓斗以及抓斗内物料的理论质量为m1=256Kg（物料装满时所需扭矩最大）。水平伸缩机构的理论重量为m2=88Kg。根据动量矩定理可得最大扭矩计算公式为：Tmax=(m1L12+m2L22/3)* （2-12）L1-竖直伸缩机构中心至回转支撑伸缩机构中心的距离为1850mm。L2-水平伸缩机构的最大长度为1800mm。由计算可得伸缩液压缸所受的最大扭矩为1699.6N*m。初步选用的液压缸缸筒外径75mm,缸筒内径62mm，活塞杆直径45mm。扭转强度的校核应该在截面最危险处，故可将它看成直径45mm的轴。若此时计算出来的扭转切应力满足条件，那么伸缩液压缸一定也满足条件。先计算它的抗扭截面系数：Wt=*D3/16 （2-13）计算得出Wt=1.79x104mm3。由扭转强度校核公式 max=Tmax/Wt （2-14）求得max=94.97MPa。查手册得知45钢的许用剪切应力为146MPa，满足条件。2.4.2弯曲强度校核回转支撑伸缩机构除受到扭矩外还受到不可忽略的弯矩。对弯曲强度的校核需首先找到弯矩最大的点。由机构整体受力情况可知，支撑立柱的顶端会受到最大的弯矩（也就是上述设计中提到的A点），支撑立柱应由两段直径不同的圆钢组成，它起到液压缸导向套的作用，同时使了液压缸免于承受较大的弯矩。考虑到液压缸从支撑立柱中穿过以及立柱中要安放轴承，设较小直径圆钢的尺寸为130X6的圆钢。根据圆钢的抗弯截面系数公式：W=(D3/32)*1-(D-2*1)/D4 （2-15）得出W=6.93x104mm3,它所受的最大弯矩M=5525.102N*m。由弯曲应力校核公式得出=79.73MPa。较大直径圆钢尺寸为150x6。该立柱满足弯曲强度要求。2.4.3压杆稳定性校核对回转支撑伸缩机构可看成是一端为固定端，一端自由的受压杆件。压力主要作用在液压缸活塞杆上，故校核时可将它看成直径50mm，长度为750mm的细直杆，此时计算出的压杆临界载荷为最小。此时的压杆为大柔度杆，压杆临界载荷公式为： Fcr=2*E*I/(*L)2 （2-16）-长度因数，取2。L- -压杆的长度，取为1000mm。 E-45钢的弹性模量，取为200GPa。I-对中性轴的惯性矩，为3.07x105mm4.求得Fcr为26933N。而压杆实际所受压力是由竖直伸缩机构及料斗物料F1=2560N、水平伸缩机构F2=901N和回转支撑伸缩机构F3=377N三部分组成。通过计算得压杆实际总受力为3838N，其远小于压杆临界载荷，满足强度要求。2.4.4法兰轴的设计 在此机构中，因为齿轮齿条摆动液压缸已选定且考虑到与回转伸缩液压缸的对中性，所以法兰轴设定为轴径75mm，法兰盘直径127mm，法兰盘厚度30mm，法兰轴总长357mm，其键槽的尺寸按照配合要求即可。因为回转支撑伸缩机构所受的载荷主要有圆钢套筒承受，所以没必要再对其进行强度校核。 2.5行走机构设计(design of walking mechanism)行走机构是矿车取料机器人的重要组成部分之一，它应具备使整机前进、后退，转向的功能。在井下工作时，还应具有良好的适应性与结构紧凑型。而履带式机构较符合这些要求。它相比于轮式行走机构来说，具有接触面积大，对地面压强较小，对地面的要求较低，在陡坡、坑洼或是崎岖地面都有良好的工作性能。它的履带相当于为轮子开辟的道路，不需人为铺设轨道，这就大大增强了它的机动性。另外，履带支撑面上的履齿增大了履带与地面的摩擦，不易打滑，这有利于发挥较大的牵引力。履带行走机构的原理为：电机驱动液压泵站产生了高压油，高压油驱动液压马达旋转，考虑到对履带行走机构尺寸的要求，所以设计为低速大扭矩液压马达通过法兰盘连接直接带动主动轮旋转，链轮轮齿与履带齿形槽啮合，带动整个机构实现前进、后退、转弯等功能。当行走机构前进或后退时，左右两个液压马达同时驱动；当行走机构转弯时，转弯侧的液压马达运转变慢，另一侧的液压马达快速运转从而实现转弯的功能。图2-7 履带行走机构示意图FIG. 2-7 schematic diagram of crawler walking mechanism2.5.1四轮一带的计算选型1、 履带履带在整个行走机构中是最重要的部件之一，它将整个矿车取料机器人的重量传递给地面。它所接触的井下地面大多是凹凸不平并伴有泥水砂石，工作条件较为恶劣，所以它极易磨损。在这里，我们需要它有较强的强度、刚度、耐磨性，并且重量较轻。目前履带的构造主要有两种：整体式和组合式。整体式顾名思义，它是将每一节履带铸造成整体。它的结构简单，零件少，造价低，容易拆装，但销孔间的缝隙大，泥沙比较容易进入，对履带的磨损较大，现在不太常用。所以，我们采用组合式结构，其优缺点与整体式相反。采用双筋履带板，其刚度大，具有良好的牵引与转向功能。（1） 履带节距t0。计算公式为：t0=(1417.5)G(mm) （2-17）G-整机重量，机械结构重量为400Kg，液压泵站重量设为600Kg,履带重量设为500Kg，共为1500Kg。计算得t0=87.13108.85,取90mm。（2）履带板宽度b。计算公式：(0.91.1)x209x(Gx10-3)。 （2-18）计算得出b=215.32263.164。取250mm。2、 驱动轮驱动轮接受来自液压马达传递的动力，并将动力传递给履带。驱动轮与履带的啮合质量，将直接影响到整个行走机构运动的平稳性以及效率问题，本机采取后驱方式。（1） 驱动轮齿数Z。设驱动轮运转一周时履带板的啮合数Z1，Z1越大，履带的传动平稳性越好，驱动轮对履带的牵引性能越好。但Z1过大会使得驱动轮的直径过大，会使整个履带底盘过高，质量过重。一般Z1取1215之间，为0.5的倍数。Z=2Z1，为了使链轮的每个齿均可以与节销相啮合，故取驱动轮齿数为奇数，为27。（2） 驱动轮齿形。驱动轮的齿形一般分为凸面、凹面和直线型。考虑到需要减小接触应力，驱动轮轮齿与履带节销能顺利的啮合进出，选用驱动轮的齿形为凸面。履带节距在磨损过程中会逐渐增大，那么节销就会沿齿面向上移，所以轮齿应有一定的高度。轮齿的节圆直径D计算公式： D=t0/sin(1800/Z1) （2-19）求得D=391.30mm。3、 支重轮支重轮将整机的重量压到履带上，夹持履带，迫使履带向前滑移。因为支重轮经常要承受很大的载重和冲击，所以它的轮缘和与履带的接触表面要有很高的强度和耐磨性。支重轮的个数与分布应尽量对称与均匀，使较长的履带与地面接触。同时，还应注意支重轮不与其他轮发生干涉。本机确定单边履带为4个支重轮，其直径不大于履带节距，故取为70mm。4、 托链张紧装置托链轮一般放置在履带架的上边托住履带，以防止履带的下垂量过大和防止履带的上下跳动和侧向滑脱。托轮的个数取决于履带上方的长度，在本次设计中，为增大张进力减少振跳，考虑到履带长度不是很长，放置一个托链轮即可。张紧装置采用纵向布置，放置在托链轮的下方。调整方式采用弹簧液压张紧。液压调整是用黄油枪或是其它输油器件将黄油压到调整油缸中，调整油缸一端压缩弹簧，一端拉着托链轮，这样缓冲弹簧在未开始工作时便可以获得一定的预紧力。当履带在运行中遇到冲击时，通过张紧油缸的伸缩和履带的作用力带动下，拖链轮便上下移动，从而实现履带张紧或松弛，减少了冲击，起到缓冲的作用。弹簧的张紧力和弹簧能够伸缩的最大长度基本上就决定了装置缓冲能力的大小。（1） 缓冲弹簧预紧力P0计算缓冲弹簧在初始时一般不是完全不受力的，它都有一定的预压缩量，这使得履带在刚开始时就有一定的压紧力，不会因为在运动中受到微小冲击时就产生变形，也使得托链轮在正常工作时不会随便移动位置。但它也不能过大以应对更大冲击时有裕量。它的经验公式为： P0=(1.21.4)x9.8xGxsin(N) （2-20）-最大爬坡角。G-整机重量。经过计算得出，P0为3973.19N。（2） 缓冲弹簧的工作行程S缓冲弹簧的的工作行程为弹簧由预压缩量至弹簧变形最大时弹簧的变形量。它对履带行走的性能影响很大。如若工作行程过小，那么行进中卷进履带的砂石对驱动轮和履带的刚性冲击过大，引起履带或液压钢活塞杆等脆弱部分的变形，因此弹簧必须有一定的工作行程。计算公式： S(D1-D2)/4(mm) （2-21）D1-驱动轮齿顶圆直径。D2-驱动轮齿根圆直径。经计算，得出S49.48mm，取S=50mm。5、 引导轮引导轮布置在履带的前端，对履带起引导作用，防止其产生跑偏和越轨。目前有摆动式和滑动式两种形式，工程机械大多采用滑动式。引导轮的直径为驱动轮直径的0.80.9倍，则引导轮直径可取332.60mm。2.5.2连接架连接架一般由中间架和履带连接梁构成，由X架与H架两种结构形式。本机选用H架。1、 履带轨距BB=(3.54.5)b(mm)b-履带板宽度，为250mm。可取B为1000mm。2、 履带支撑面长度L0设计条件：L0=5G/bP （2-22）G-整机重量，为1500Kg。b-履带板宽度200mm。P-平均接地比压，按实际情况可取30kPa。计算得出，L0=1250mm。下面是履带支撑面长度的校核，它需满足转向的要求。 L0/B2(-f)/ （2-23）L0-履带支撑面长度，为1250mm。 B-履带轨距，取为1000mm。-牵引附着系数，由矿井地面情况取为0.7。f-滚动阻力系数，由矿井地面情况可取0.1。-回转阻力系数，由计算回转阻力系数经验公式=max/a(1-R/B)+R/B。其中，max取为0.58，a为与土壤性质有关的经验系数，为0.85，R为行走履带的转弯半径，此时需满足的是原地转向，故R=0。代入验算发现它满足原地转向要求。2.5.3行走驱动的计算与选型1、 单侧履带牵引力N这里假设整机重心与行走机构的形心为同一点，则单侧履带牵引力的计算公式为： N=(G*f/2+*G*L0/4*B)*9.8 （2-24）上式各字母含义已表述，经计算得出，N=2615.73N。牵引力应小于额定附着力才能不打滑。经计算额定附着力为7350N，满足条件。2、行走装置驱动力矩M M=N*D*10-3/2 （2-25）D-节圆直径391.30mm。经计算得出，M=510.64N*m。2.6取料机平衡状态研究(Study on the equilibrium state of reclaimer)取料机的平衡状态分为静平衡和动平衡两种状态，在研究之前需要对取料机进行受力分析。（1）、卸料静平衡状态。图2-8矿车取料机卸料静平衡图Figure 2-8 figure of static balance of unloading by harvester reclaimer上图为矿车取料机卸料静平衡状态图。F1至F5分别为满物料抓斗连同竖直伸缩机构重量2560N、水平伸缩机构重量900N、回转支撑伸缩机构重量540N、带有平台的行走机构重量5000N、液压泵站重量6000N。L1为水平伸缩机构完全伸长时的长度2000mm，L2为回转支撑伸缩机构至平台较近端的长度300mm，L3为液压泵站中心至回转支撑伸缩机构中心的距离900mm，L4为整个平台的长度1800mm，L5为整机重心位置至回转支撑伸缩机构中心距离120mm。取料机卸料过程稳定条件为：F1*(L1+L5)+F2*(L1/2+L5)+F3*L5F4*(L4/2-L2-L5)+F5*(L3-L5) （2-26）代入计算后满足条件。（2）取料静平衡状态。 F6图2-9取料静平衡图Figure 2-9 static balance diagram of material taking上图为从矿车中取料的静平衡状态图，其中L6=1000mm为行走机构的宽度，L7=400mm为整机重心至回转支撑伸缩机构重心的距离，F6是尺寸为300x100x300mm的配重块，其重量706N，配重块安置在平台长边中点边缘处。其他各字母表示与卸料静平衡时意义相同。 取料机取料过程稳定条件为： F1*(L1-L7)+F2*(L1/2-L7)(F3+F4+F5)*L7+F6*(L6/2+L7) （2-27） 代入计算后满足条件。（3） 取料提升过程动平衡。取料机构加速提升过程中，会产生惯性力，抓斗的提升最大加速度a为0.5m/s2，计算惯性力为F7=120N，此时的稳定条件为：(F1+F7)*(L1-L7)+F2*(L1/2-L7)(F3+F4+F5)*L7+F6*(L6/2+L7) （2-28）代入计算后满足条件。（4） 取料旋转过程动平衡。水平伸缩臂旋转过程角速度为1.05rad/s，当旋转臂与机体垂直时，取料机构和竖直伸缩机构产生的最大惯性力F7为474N，水平伸缩机构产生的最大惯性力F8为90N，H为回转支承机构最大高度900mm。下图即为旋转过程动平衡图，各符号意义与前述相同。 图2-10旋转过程动平衡图（1）Figure 2-10 dynamic balance diagram of rotation process (1)稳定条件为：F1*(L1-L7)+F2*(L1/2-L7)+(F7+F8)*H(F3+F4+F5)*L7+F6*(L6/2+L7) （2-29）代入计算后满足条件。 当旋转臂与机体平行时:H图2-11旋转过程动平衡图（2）Figure 2-11 dynamic balance diagram of rotation process (2)稳定条件为：F1*(L1+L5)+F2*(L1/2+L5)+F3*L5+(F7+F8)*H(F4+F6)*(L4/2-L2-L5)+F5*(L3-L5) （2-30）代入满足条件。3液压传动系统设计研究与元件选择3液压传动系统设计研究与元件选择3 Hydraulic transmission system design research and component selection本次研究的取料机器人主要有七个机械运动机构，它们分别是履带行走机构、回转机构、回转支承伸缩机构、水平伸缩机构、竖直伸缩机构、抓斗机构、支腿机构。其中，在工作过程中回转支承伸缩机构与竖直伸缩机构会有一段时间同时运动，其联动控制已在液压系统原理图中设计完毕。液压系统将采取电控的方式提高整机的智能性和自动化程度。3.1液压系统原理图分析(schematic diagram analysis of hydraulic system)图3-1 液压系统原理图Figure 3-1 schematic diagram of hydraulic system该系统为开式液压系统，由单一液压泵作为动力源，为多个执行机构提供动力。 履带左右行走马达通过电液比例换向阀实现左右行进马达同时前进和后退，两个制动液压缸同时动作实现整机停止，右侧液压比例阀液压油小流量通过，左侧液压比例阀大流量通过，从而实现前进中的左转，反之实现整机前进中的右转。齿条液压缸和抓斗液压缸分别通过电磁换向阀实现支撑机构的回转和抓斗的闭合。竖直伸缩液压缸通过两位两通换向阀实现自己单独工作和与回转支撑伸缩液压缸联动。回转支承伸缩液压缸在工作开始前活塞杆完全伸出通过单向截止阀保压，它与竖直伸缩液压缸的联动通过同步动作回路实现。水平伸缩液压缸通过电磁换向阀回缩伸长，通过液控单向阀组成锁紧回路。支腿液压缸通过分流集流阀位置同步动作回路，实现联动。动力源部分由电机驱动液压泵提供压力油。溢流阀限定最高压力，二位二通阀实现系统停止工作时液压泵卸荷。3.2电磁换向阀的主要性能(main performance of electromagnetic reversing valve)因为该机关注的主要是各执行机构的位置控制，对于速度的要求不高，考虑到经济性及控制方式，所以电磁换向阀应用较多。下面对电磁换向阀工作可靠性、压力损失、内泄漏量、换向和复位时间、换向频率和使用寿命等作简要介绍。1、工作可靠性指电磁阀在通电时准确换向，断电时准确复位，它不但与设计制造精度有关，而且受到液动力和卡紧力的影响，因此流量和压力需在一定的范围内。2、压力损失是由流动损失和节流损失组成，因电磁换向阀开口较小，所以它主要受节流损失影响。3、内泄漏量是指在额定条件下油液从高压腔到低压腔的泄漏量，它的过大会降低效率，引起过热。4、换向和复位时间指从电磁铁通电到阀芯换向终止的时间。交流电磁阀换向时间短，换向冲击大，直流电磁阀与其相反。5、换向频率指电磁阀在单位时间内允许的换向次数，它主要与电磁铁的性能有关。6、使用寿命指电磁阀某一零件损坏，无法正常工作或者它的一些主要性能指标超过允许值，电磁阀的使用寿命还是取决于电磁铁的使用寿命。3.3电液比例方向阀的工作特性分析(analysis of working characteristics of electro-hydraulic proportional directional valve)电液比例方向阀用于履带行走中，实现履带换向和速度的同时调节。下面对其静态特性分析。 它的静态特性是指在稳定工作条件下，比例阀的流量、压力、电流或电压之间的关系。这些参数可在稳定工况下电流由零增至额定值，然后从额定值降至零过程中被控制的压力或流量的变化曲线来表示。它的理想静态曲线应该为过原点的一条直线，输入量与被控制量成比例关系。但由于阀内存在摩擦、磁滞以及机械死区的影响，它的实际静态特性曲线为闭合的。此特性曲线与通过两端平均直线的差别反映了比例阀的精度。精度主要是通过非线性度、滞环、分辨率、重复精度等指标描述。 电液比例方向阀的主要静态性能指标如下：1、起始电流是使输出量发生变化的最小控制电流，如下图中的i02、滞环指正反运动相同，两次控制电流中的最大差值imax与额定电流iN之比。3、在额定工作条件下，三次沿同方向重复扫描得到的特性曲线中，相同输出量与对应控制电流之间的最大差值与额定电流之比即为重复精度。4、线性度指实际特性曲线与理想特性曲线的最大偏差与（iN-i0）之比。5、分辨率指输出的压力或流量产生微小变化时，输入的微小电流变化与额定电流之比。图3-2 稳态特性曲线Figure 3-2 steady state characteristic curve3.4选择液压元件(select hydraulic components)3.4.1液压泵站设计液压泵站是独立的液压装置，它按执行机构的要求供油并控制油液的方向、压力、流量。工作时须将液压泵站与主机上的执行机构用油管相连，就可实现机械各种规定的工作。液压泵站是由泵装置、阀组合、油箱以及电器盒组合而成。各部分的具体含义如下：泵装置-由液压泵和电机组成，为整机提供动力源。阀组合-将阀块以集成单元的形式装在基板上，板后管连接，调节液压油的压力、方向和流量。油箱-它是由钢板分块焊接的半封闭容器，上面一般装有滤油器、空气滤清器等辅助装置，对液压油进行储存和冷却等。电器盒-配置了全套控制电路，对液压系统进行电气控制。1、 液压泵的选择（1）确定液压泵的最大工作压力Pp。 Ppp1+p （3-1）p1-工作过程中执行机构的最大工作压力，该机行走机构运动时所需压力最大为10MPa。p-液压泵出口至工作机构之间总的管路损失，液压元件规格、管路长度直径未确定时，对于简单液压系统，可设为0.5MPa。故Pp10.5MPa。（2）确定液压泵的排量qp qpK*qmax （3-2）qmax-同时动作的各执行元件所需流量的最大值，在本机中，竖直伸缩液压缸和回转支承伸缩液压缸同时动作时需流量最大，根据设定二者同时动作时的时间为4s，进而计算得出大约为43L/min。K-泄露系数。K=1.11.3，小流量时取大值，反之取小值。在这里取K=1.2。可得液压泵排量qp51.6L/min。（3）选择液压泵型号根据该机在矿井下工作条件及所需扭矩大小，可选择电动机为防爆型异步四级电动机，其同步转速n为1500r/min。所以液压泵排量：Vqp/n=34.4ml/r。查用机械设计手册，选用JB型径向变量柱塞泵。具体参数如下表：表3-1 液压泵选型Table 3-1 hydraulic pump selection型号JB DBF-F变量形式变量排量（ml/r）45额定压力（MPa）10.5最高压力（MPa）20最佳转速（r/min）1800容积效率（%）90重量（Kg）7轴径（mm）322、 液压介质的选择根据液压泵来选择液压介质的粘度，因为前面选用液压泵，查机械设计手册，得出符合条件的液压介质在3070摄氏度时选用HL100，齿轮泵的液压粘度范围16850mm2/s，符合条件。3、 液压阀的选择液压阀通过系统压力和通过液压阀的最大流量选取。溢流阀的选型由液压泵的最大流量所决定，节流阀的选型一般要考虑某执行机构最小稳定流量要满足该执行机构最低稳定速度的要求，方向控制阀要选的比实际流量大一些。（1） 溢流阀的选择在该机液压系统中用到两个溢流阀，第一个用于液压泵工作时防止系统压力过载和保持系统压力恒定，选用先导式溢流阀规格如下表：表3-2 溢流阀选型Table 3-2 selection of overflow valve型号BG-03-V-32工程通径（in）3/8调压范围（MPa）0.525最大流量（L/min）100质量（Kg）4.7（2） 节流阀的选择根据所选液压泵的流量和压力，必须使节流阀满足：V70.6L/minP12.5MPaV-节流阀的额定流量P-节流阀的额定压力单向节流阀参数如下表：表3-3 单向节流阀选型Table 3-3 selection of one-way throttle valve型号SRC G-06-50额定流量（L/min）85最高工作压力（MPa）25质量（Kg）3.9通径（mm）20最小稳定流量（L/min）8.5固定式节流阀的稳定流量为2L/min，从厂家选购。（3） 换向阀的选择换向阀的选择方法同上，各种换向阀规格如下：下表为支腿液压缸回路、水平伸缩液压缸回路所需电磁换向阀。表3-4 电磁换向阀选型Table 3-4 selection of solenoid reversing valve型号S-DSG-03-3C4 A-D24最高工作压力（MPa）16最大流量（L/min）120电源电压（V）直流24质量（Kg）5齿条液压缸和抓斗液压缸回路电磁换向阀尺寸与上表相同，中位机能变为3C2型。下面对履带行走马达电液比例方向阀选型：表3-5 电液比例方向阀选型Table 3-5 selection of electro-hydraulic proportional directional valve型号DSHG-01-3C6最大流量（L/min）40最大工作压力（MPa）21最高先导压力（MPa）21最低先导压力（MPa）1最高允许背压（MPa）16最高切换频率（次/min）120电源电压（V）直流24质量（Kg）3.5下面对两位两通电磁换向阀（液压马达回路除外）选型：表3-6 电磁换向阀选型Table 3-6 selection of solenoid reversing valve型号DSG-03-2B8 A-D24最高工作压力（MPa）31.5最大流量（L/min）120电源电压（V）直流24质量（Kg）3.6（4） 单向阀选择下表为普通单向阀选型：表3-7 普通单向阀选型Table 3-7 selection of common one-way valve型号CRG-06额定流量（L/min）125最高使用压力（MPa）25开启压力（MPa）0.35质量（Kg）2.9下面为液控单向阀选型：表3-8 液控单向阀选型Table 3-8 selection of hydraulic control one-way valve型号CPG-06额定流量（L/min）125最高使用压力（MPa）25开启压力（MPa）0.35质量（Kg）5.4（5） 分流集流阀选择表3-9 分流集流阀选型Table 3-9 selection of shunt collector valve型号FJL-B20H公称通径（mm）20公称流量（L/min）P O 100 A B 50公称压力（MPa）最高32 最低2质量（Kg）13.8（6） 减压阀的选择表3-10 减压阀的选型Table 3-10 selection of pressure reducing valve型号RG-06-B最高使用压力（MPa）21最大流量（L/min）125调压范围（MPa）0.77质量（Kg）6.8（7） 单向顺序阀的选择表3-11 单向顺序阀选型Table 3-11 one-way sequence valve selection型号HC-G-06-A-2通径（mm）20最大工作压力（MPa）21调压范围（MPa）1.83.5最大流量（L/min）125质量（Kg）6.1（8）双联电液比例多路阀选用哈威SKP系列多路换向阀，电控，最大压力2040MPa，最大流量12100L/min。4、 油箱的设计隔板、放油塞、清洗孔、通气器、注油孔的设计均按标准配置，在此不再赘述。为了搬运油箱，在油箱的四角箱壁和上方安装吊耳，在这里根据液压泵站的重量选择0.7t的吊耳。吸油管设置在吸油区，在管口设置滤油器。回油管设在回油区，管截面斜切45度，有利于箱壁环流。为了保证油路的清洁，吸油和回油管口均在油箱液面下。在吸油管口装空气滤清器。泄油管单独接入油箱，在液面以上终结。油管进入油箱处焊接凸台进行密封。油箱的容量按液压泵排量的37倍设计计算，液压泵的流量为70.6L/min，故油箱的容量在211.8L494.2L，查取机械设计手册选用350的规格，其具体参数见下表：表3-12 油箱选型Table 3-12 fuel tank selection （mm）质量（Kg）175B3800工作容量（L）375D1 0+3465工作容积（L）56D214A90H1610B11764L121014B22650L211104L311154T1BSP5、 液压集成阀块设计本机液压控制装置采取叠加阀式集成，液压控制元件的连接以特殊设计的叠加阀的阀体作为连接体，用螺栓将液压阀叠加固装于最底层的基块上。基块侧面的螺纹孔口通过油管连接液压泵、油箱及执行元件等。把统一规格的叠加阀按顺序叠加起来，再把换向阀叠加在它们上面，便可构成各种液压回路。 图3-3 叠加阀式集成液压控制装置结构Figure 3-3 structure of stacked valve integrated hydraulic control device6、 液压辅助装置的设计选择查取机械设计手册，得到各液压辅助件如下表：表3-13 液压辅助元件选型Table 3-13 selection of hydraulic auxiliary components液压辅助件名称型号压力表Y-50吸油过滤器ZU-H100x20S空气滤清器PAF1-0.035-0.55-20L液位计YWZ-80T7、电动机选型选用小型三相异步电动机。选定液压泵规格后，电动机的驱动功率按下式计算： P=Pp*qp/p （3-3）P-电动机驱动功率（Kw）qp-液压泵输出流量，为1.17L/s。Pp-液压泵的工作压力，为10.5MPa。p-液压泵的容积效率为0.9。计算得P=13.65kW。根据功率和转速，查机械设计手册选电机型号。表3-14 电机选型Table 3-14 motor selection型号YB3-160L-4W额定功率（kW）15额定转速（r/min）1460额定转矩（N*m）98.1转动惯量（Kg*m2）0.68质量（Kg）193电机轴径（mm）42电动机采用机座带底脚，端盖无凸缘，卧式放置。8、联轴器的选择根据电动机和齿轮泵的轴径选择凸缘联轴器。表3-15 联轴器选型Table 3-15 coupling selection型号GY5 公称转矩（N*m2）400许用转速（r/min）8000轴孔直径d1（mm）42轴孔直径（d2）32电机轴侧轴孔长度（mm）60泵轴侧轴孔长度（mm）60转动惯量（Kg*m2）0.007质量（Kg）5.433.4.2液压执行元件计算与选型1、行走系统液压马达选型本机初选用低速大扭矩1QIM02-0.4型液压马达，额定排量q为0.406L/r，额定压力10MPa，最高压力16MPa，转速范围5320rpm,额定输出转矩600N*m。 该型液压马达自带有制动器，制动器开启压力为46MPa，制动器转矩为400600N*m。 Q=nq/v(L/min) （3-4）n-液压马达转速在5320r/min。Q-进入马达的实际流量。v-马达容积效率，为0.95.经计算得出，Q=2.14136.76L/min。根据液压泵站所能输出的最大流量、电液换向阀的流量范围以及公式n=60000v/(D)，可得马达运行时可以达到的速度范围为03.38m/s。2、 液压缸计算与选型（1） 抓斗液压缸根据前面抓斗受力计算，可得单个液压缸活塞杆伸出需提供的推力为5906N，抓斗上配有压力传感器。选择轻型双耳式拉杆液压缸。表3-16 抓斗液压缸选型Table 3-16 selection of grab hydraulic cylinder型号HSG*L-D/d*E-1101-400额定工作压力（MPa）16推力（kN）20.1速度比1.46缸径（mm）40活塞杆直径（mm）22拉力（kN）14.02行程（mm）400（2） 竖直伸缩液压缸竖直伸缩液压缸为二级双作用液压缸，其类型为UDZF，连接方式为法兰式。它的大体尺寸如机械设计部分所述，按其锁紧时液压油需提供的压力为1.5MPa2MPa。该液压缸需厂家定制。（3） 水平伸缩液压缸水平伸缩液压缸为二级双作用液压缸，其类型为HSTG（机械设计手册中未收录）。它的大体尺寸如机械设计部分所述。为了能够做到对机构的连续自动控制，可控制其行程的位移传感器是必须安装在该液压缸上的。该液压缸需厂家定制。（4） 回转支承伸缩液压缸回转支承液压缸需带有位移传感器进行位置控制。选用C25系列高压重型液压缸，带内置式位移传感器，缸筒内径63mm，活塞杆直径45mm，使用工作压力2.5MPa时，推力为7.79kN，满足机构受力，最高运动速度小于0.5m/s，工作行程250mm。（5）齿轮齿条液压缸根据前面计算回转支承部分所受扭矩选型。表3-17 齿轮齿条液压缸选型Table 3-17 selection of rack and pinion hydraulic cylinder型号UBFKD100缸径（mm）100工作压力（MPa）（经过减压阀减压之后）7转矩（N*m）1700每度转角用油量（L/）0.00987带液压动力包摆动速度（/s）11(液压动力包为P08）4液压系统电控部分设计4液压系统电控部分设计4 Electric control part design of hydraulic system4.1得失电顺序表(sequence table of gain and loss electricity)表4-1 得失电顺序表Table 4-1 sequence of gain and loss electricity工序号工序名称发信元件执行元件输入及检测元件1启动泵SB1KM12急停（卸荷）SB2YA21手动（履带行走部分）前进SO1YA1；YA3后退SO2YA2;YA4停止SB3左转SO3YA1（强电流）YA3（弱电流）右转SO4YA1（弱电流）YA3（强电流）3自动按钮SB6YA6；YA16ST0；ST14竖直伸缩液压缸下降ST0YA9;YA11ST25抓斗闭合ST2YA8ST36竖直液压缸上升ST3YA9;YA10ST47支撑机构回转90ST4YA5ST08抓斗张开ST0YA7ST39支撑机构回转90ST3YA6ST0以下重复48步骤，直至抓斗无法抓取足够物料。10竖直伸缩与回转支承伸缩机构同时下降ST4；ST2YA13；YA15ST211抓斗闭合ST2YA8ST312竖直伸缩与回转支承伸缩机构同时上升ST3YA12；YA14ST1;ST4以下重复79步骤，取料过程完成。以下重复1012+79步骤，直至抓斗触碰至矿车底部。13水平伸缩机构伸长ST4;ST2YA17ST5重复自4以下步骤。14支撑机构回转某一角度ST4;ST2YA6或YA5ST0重复414步骤，直至矿车中物料被取完。15水平伸缩机构收缩ST2;ST4;ST5YA18ST516回转机构复原ST5YA5ST04.2电气原理图(electrical schematic diagram)图4-1电气原理图Figure 4-1 electrical schematic diagram电气原理图分为主电路图与控制电路图两部分。主电路图中只有一个开关KM1，用于控制电机的启停，电机壳上装有热继电器FR，电机过度发热时开关自动断开，起到保护作用。控制电路采用PLCS71200 CPU1214C，具体信息如下。表4-2 PLCS71200 CPU1214C参数表Table 4-2 parameters of PLCS71200 CPU1214C品牌SIEMENS/西门子结构形式模块式安装方式控制室安装LD指令处理器硬PLCI/O点数14/10功能数字量输出 输入工作电压DC24V输出频率10 kHz处理速度1s程序容量128KB产品认证CE认证环境温度222-290环境湿度90%加工定制是重量0.53kg产地德国外形尺寸120*125*145mm型号6ES72141AG400XB0 信号模块和通信模块都有一定的裕量，他可以提供许多信号板，这样厂家可以为客户设计满足消费者需要的控制系统而达到不增加其体积的目的。西门子最多可以有8个信号模块连接到有扩展能力的CPU。一块信号板就可以连接到所有的 CPU，因此顾客可以向厂家要求通过向控制器添加数字或模拟量输入/输出信号来量身定做 CPU，其体积不需要改变。6ES72141BE300XB0 CPU 1214C，紧凑型CPU，板载 I/O，AC/DC/继电器： 14 DI 24V DC;10 DO 继电器 0.5A;2 AI 0 - 10V DC或0 - 20MA，电源： AC 85 - 264 V AC 47 - 63 HZ，程序/数据存储器：50 KB。4.3 I/O端口分配(I/O port allocation)I/O端口分配表如下：表4-3 I/O端口分配表Table 4-3 I/O port allocation table输入设备接口数字量输入模块数字量输出模块输出设备泵启动按钮SB1Ia0.0Qa0.0KM1急停按钮SB2Ia0.1Qb0.8YA19履带行走部停止按钮SB3Ia0.2Qa0.1Qa0.4YA14复原自动按钮SB4Ia0.3Qa0.6;Qb0.5YA6;YA16履带前进旋钮SO1Ia0.4Qa0.1;Qa0.3YA1;YA3履带后退旋钮SO2Ia0.5Qa0.2;Qa0.4YA2;YA4履带左转旋钮SO3Ia0.6Qa0.1;Qa0.3YA1（强电流）；YA3（弱电流）履带右转旋钮SO4Ia0.7Qa0.1;Qa0.3YA1（弱电流）；YA3（强电流）角位移传感器ST0Ib0.0Qa0.7;Qa0.9;Qb0.0YA7;YA9;YA11线位移传感器ST1Ib0.1压力传感器ST2Ib0.2Qa0.5;Qa0.6;Qa0.8;Qb0.2;Qb0.4;Qb0.6;Qb0.7YA5;YA6;YA8;YA13;YA15;YA17;YA18线位移传感器ST3Ib0.3Qa0.6;Qa0.9;Qa0.10;Qb0.1;Qb0.3YA6;YA9;YA10;YA12;YA14线位移传感器ST4Ib0.4Qa0.5;Qa0.6;Qb0.2;Qb0.4;Qb0.6;Qb0.7YA5;YA6;YA13;YA15;YA17;YA18线位移传感器ST5Ib0.5Qa0.5;Qb0.7YA5;YA184.4传感器选型(sensor selection)4.4.1角位移传感器选型角位移传感器安装在孔式齿轮齿条液压缸的的旋转部分，选用北京飞博尔电子有限公司CL系列磁电式单圈绝对值角度传感器中的CL50-R防水型单圈绝对值角度传感器，其参数为外径50、分辨率814位、精度845分、防护等级IP68。该角度传感器进行测角采用的是磁电原理，该传感器的特点是无触点，它还具有寿命长，可靠性高、耐高低温、跟踪速度快、防水、防尘及腐蚀性气体、抗振动等优点。它主要应用在一些工业、农业、试验设备及一些恶劣工作环境中发挥它虽然精度不高但可靠性高的优点，所以它成了取代光电式编码器的理想产品。4.4.2线位移传感器选型线位移传感器在本机中共有四处应用。我们选用深圳博尔森科技有限公司生产的液压油缸位移传感器，其参数说明如下：表4-4 线位移传感器参数说明表Table 4-4 line displacement sensor parameters description table品牌：Germanjet德敏哲类型：磁致伸缩运动方式：直线位移材质：金属膜型号：16磁致伸缩位移传感器规格：50-15000mm商标：Germanjet德敏哲包装：全密封精度：高精度产量：100该型传感器我们需要找该厂定制选型。具有可编程和内置诊断功能的传感器系列有17系列油缸磁致伸缩位移传感器与液位磁致伸缩位移传感器系列两种类型。对于应用在普通工业机械自动化中还是比较适合的，输出模式有：模拟的电压与电流、数字的 Start / Stop。它的
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