【某铸件搬运机械手的液压控制系统设计仿真分析案例5500字】

某铸件搬运机械手的液压控制系统设计仿真分析案例 1 1 1 5 7 1.铸件搬运机械手的液压控制系统设计1.1液压系统原理及组成液压原理的确定根据机械手的工作特点和要求，见图1.1。泵站输出整个机电机前面。起动-停止转动油缸或电机，以确保操纵。这些运动包括手抓和手的序号零件名称型号数量11213前臂摆动液压缸14上臂摆动液压缸15定量液压泵16单向调速阀27手动换向阀98单向阀29过滤器/2压力传感器/4溢流阀1油箱/4冷却器/1工况1+工况2+上动臂伸出工况3+前动臂伸出工况4+手腕活动+工况6+工况7++前动臂伸出工况9+上动臂伸出工况10+(1)液压泵站液压泵站主要由油箱、油泵、液压/电气检测与控制部件、带主开关的电控面板、电缆及管路接头组成。装上油箱以稳定油压。通过电磁溢流阀进行液压设置。如果机器为允许卸载而关闭，溢流阀就会打开。液压泵站样机见图1.2。当设备正常工作时，温度调节器按规定时间与电磁水阀连接，并与冷却水冷却液压油连接。当油温超过66℃时，泵站自动停止运行；油温度低于22℃时，泵站自动停机。(2)液压控制管路通过叠置闸阀分别直接控制爪子和腕部的液压管道，实现了对相应工作油缸的控制。为了防止液压系统超载损坏部件，通过节流阀设定相应缸体的膨胀速度，并在相应位置安装溢流阀以满足部件保护的要求。图1.3中显示了液压管道的连前动臂、上动臂和横臂的转动采用液压伺服控制。压力继电器的使用保证了设备的正常运行，使管道油压在合理的标称范围内。即当油压超过额定值时，工作阀立即开启，反之，关闭泵站后停止工作，电磁溢流阀排出。主阀瓣安装在手术室后部。将多个部件安装在主阀板上。电液伺服阀通过独立的屏蔽电缆与操纵器的电子线路板相连，控制操纵器的前动臂、上动臂和转动臂。每一个阀都配置独立的电路板。(3)液压执行元件下摆动，手腕倾斜，爪子闭合。旋转式电机和旋转式铸造加工机械手由6个油缸或马达组成，在这些参数中，F=237.5kN,V=57(1)计算系统工作压力前臂式液压缸处于p前即系数k=1.1,即系统工作压力p。p=kp前p=1.1×11.82MPa=13.002MPa≈13MPa计算液压缸参数(2)计算系统流量在所选的型式中，手爪开合油缸活塞的直径确定为d爪=80mm,最大速度V爪=51mm/s;手腕俯仰式油缸活塞的直径确定为d腕=125mm,最大速度V腕=67mm/s;上动臂油缸活塞的直径确定为d上=160mm,最大速度v上=83mm/s;前最大流量确定为Q□=10.09L/min;摇臂式电机最大流量Q摆=1.075L/min。由流量计算公式d是油缸活塞的直径，v是油缸的最高转速。经计算得手爪油缸工作时最大流量为手腕俯仰油缸最大流量为n上动臂油缸最大流量为前动臂的油缸的最大流量为各部分同步工作，系统总流量Q最大，即则Q=15.37+49.31+100.08+68.73+10.09+1.(3)计算电机功率根据电机功率计算公式得电机功率依据电动机型号的可选范围，选用电动机的最佳功率为P=75kW。(4)计算油箱容积冶炼设备的液压油箱容量一般选择7-10倍于最大每分钟流量，由于此液压系统比较简单，流量变化范围小，故适用的油箱容量公式计算得油箱容积为油箱容积可以选择为V=1800L。按此方法选择轴向活塞泵。配有液压平衡配流盘及压力保护式溢流阀，结构紧凑，比功率大，压强高，变频调速方便，满足液压介质要求。选择电机，电机功率75KW。机箱下部考虑冷却系统，安装电机、控制阀等部件，提供足够的机箱空间，选用1800L。此外，根据工作需要，在油缸的某些部位安装压力调节阀和溢流阀，使油缸的压力和速度易于调整。1.3液压元件的选择(1)比例阀的确定①比例阀所需流量的计算比例阀所需的最大负载流量即液压缸所需的最大流量②比例阀的选择及其参数的确定在计算公称流量时，应采用一定的范围，并考虑泄漏的影响。为了加速，通常使用15%-30%的负荷流量作为阀门的流量储备。比例阀的流量为：9v₀max=(1+15%)qvmax=1.15×11.8L/min=13.57L/min液压缸克服最大负载的阀口压降为：所有类型的因素结合起来确定阀门规格。本文选用ATOS公司生产的电磁比例换向阀dhzo-tps-071-13/I。公称流量QN=17L/min,最大工作压力35MPa,输入信号I=4-20mA。③比例放大器的确定配备比例阀的放大器由厂家提供，型号为E-ME-T05H,输入信号范围为±⑤位移传感器的确定根据液压缸B的轮毂，选择排量传感器型号GT2M0200MH021V0,行程为200mm,0-+10V输出信号。(2)普通阀的确定选用的导向阀主要是根据通过阀门的最大流量和工作压力以及滑阀所需的量不应超过额定流量的20%。如果压力和流量是压力释放阀，一般应序号名称实际流量(L/min)1三位四通电磁换向阀3三位四通电磁换向阀4单向阀5溢流阀6单向阀(1)确定液压泵的最大工作压力Pp。(2)确定液压泵的流量qvp输送泵CB-CI8C-FL选用液压四平运行，输出功率18ml/R,额定转速(1)管道尺寸的确定也有铜管、塑胶管、尼龙管和胶管。本品弯曲装配方便，但压力一般小于式中v一管内允许流速(m/S),见表1.6。管道推荐流速(m/s)液压泵吸油管道0.5-1.5,一般常取1以下液压系统压油管道3-6,压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道(2)管接头通常的接缝和主体接缝为60度锥形螺纹(e)和普通细螺纹(m)。当接合(3)滤油器有通向系统的机油，过滤掉。如果系统中有精密的液压元件(如伺服阀等)以保(4)油箱1)油箱用于储油、排热和沉淀，其调试容量不宜太小，最小值应能使整个2)油箱容量的确定油箱容量的经验公式为式中qv一液压泵每分钟排出压力油的容积(m³);a一经验系数，见下表。系统类型行走机械中压系统冶金机械a本系统属于低压系统，取a=4选用液压泵站的油箱公称容量V=63L。选用液压油：选用受环境温度影响的氢-3磷酸钠液压液。2.铸件搬运机械手的液压控制系统仿真AMESim软件是LMAGINE公司旗下的一款性能强大软件，但综合比较其特点后，本章选用了AMESim液压仿真软件对重载AGV舵减少开发成本，缩短开发周期。AMESim软件界面建模和仿真如下图2.1所示。综上所述，可以将AMESim软件的特点概括如下：1)软件模块库内容丰富，且应用范围广，可以与不同的仿真软件进行联合3)软件有较多仿真软件的连接接口，方便了用户使用其与其他软件联合仿5)软件开发公司完善的技术支持服务，并且可以为客户提供专业的二次开本课题采用AMESim软件对铸件搬运机械手液压系统进行建模与仿真在AMESim软件平台建模仿真时，首先要进入草图模式。所选用元 真分析，对于部分液压元件直接使用液压库(HYD库)的简化元件模型，如建立三位四通阀模型时，采用HYD库中的标准液压缸模型(HSV34-03),溢流阀模块(RV000)以及比较模块(LT00)来完成，如图2.2所示。在选定液压元件、机械元件以及液压设计元件之后，按照重载AGV舵轮的工作原理，设计并绘制液压系统草图模型。同时考虑重载AGV舵轮实际工作中，模型需要在泵排出管路上设置安全阀。在AMESim草图模式中建立重载AGV舵轮液压系统如图2.3所示。AMESim软件对模型进行参数设置之前，通常要对草图中的元器件赋予一个子模型，因为草图阶段只是对建立了仿真模型之间的联系，而仿真模型的具体特性还没有给定，对于AMESim软件中所对应的子模型可能有一个或多个。再进行子模型的选定时，选定子模型要根据模型的实际情况，为每个元件选择子模型 (数学模型)。本课题在对重载AGV舵轮液压系统建模时参考液压系统设计的实际要求，选取符合元件的子模型，如表2.1所示。表2.1重载AGV舵轮液压系统元件子模型液压元件子模型单向调速阀手动换向阀质量块弹簧块活塞块在AMESim软件的草图模式下，虽然建立了液压系统的仿真模型，但其只接影响仿真结果。所以在参数模式下，软件会对系统模型的构建先进行默认编译，参数变化对液压系统性能的影响时，可以在液压元件设计库(HCD库)中对元件的几何形状和物理特性构进行设置，以液压缸模型参数设置为例，如图2.4所改变参数子模型外部变量(x)缺省值(D)最大值(x)重置标题(R)最小值(x)图2.4单向调速阀参数设置在完成以上步骤后，可以在仿真模式(Simulation)下设置参数系统模型的仿真时间(Finaltime)和仿真步长(Printinterval),最后可以得出需要的分析部件的动态结果，比如重载AGV舵轮活塞杆位移、速度及端口压力变化等。相关运行参数的设置如图2.5所示。运行参数仿真设置值开始时间打印间隔□继续运行(r)□使用上一次仿真的最终值(a)仿真类型◎单次运行(1)积分器类型◎标准积分器(n)O固定步长积分器(p)信息Numberofpoints:51Easilyobservablefreque并行处理结果文件☑监控时间(t)帮助(H)缺省(D)