基于慧魚模型的氣壓傳動起重機設(shè)計

任雪麗 王 偉（指導(dǎo)老師）

（武昌工學(xué)院 機械工程學(xué)院，湖北 武昌430000）

慧魚創(chuàng)意組合模型的優(yōu)點在于可以反復(fù)拆裝，實現(xiàn)各種類型的組合。通過學(xué)校慧魚實驗室的模型和反復(fù)拼裝本文將創(chuàng)意組合包中的氣壓傳動元件與生活中的實際應(yīng)用的起重機進行設(shè)計組合，裝配成更具優(yōu)勢的氣壓傳動起重機模型。

1 氣壓傳動起重機模型結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 模型設(shè)計

市面上液壓起重機主要由起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、金屬機構(gòu)，動力裝置，操縱控制及、輔助裝置組合構(gòu)成，并且各類起重機都有一定的噸數(shù)限制，提升噸數(shù)較高物體的起重機活動范圍受限，回轉(zhuǎn)時對于場地的面積有一定要求，因此活動不是很靈活。反之比較靈活的起重機通常提升噸數(shù)相對較少，應(yīng)用場合范圍有一定限制。因此設(shè)計了基于慧魚模塊的氣壓傳動起重機模型，將驅(qū)動系統(tǒng)改為氣壓傳動。氣壓傳動能夠使起重機的噸數(shù)提高且回轉(zhuǎn)、行走靈活。動力裝置主要是氣壓傳動。使用慧魚的零件模型和液壓起重機在實際應(yīng)用中，可將起重機液壓傳動機構(gòu)改為模型中的氣壓傳動機構(gòu)。用氣缸代替液壓缸，通過對應(yīng)的控制閥控制氣缸的充氣放氣，從而使起升機構(gòu)運動。然后設(shè)計出氣壓傳動起重機模型，用慧魚模塊拼出實物模型。如圖1 所示。

圖1 氣壓傳動起重機模型

1.2 氣壓傳動起重機組件介紹

設(shè)計的氣壓傳動起重機主要由驅(qū)動系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)裝置和操控及控制裝置等部分組成。驅(qū)動系統(tǒng)由電動機，電池，電源開關(guān)構(gòu)成。由電池的通電斷電控制氣缸的控制閥，從而控制起升機構(gòu)的運動。氣壓系統(tǒng)是由儲氣罐、控制閥、氣缸和管路等組成，為整個起重機提供氣壓，并通過控制閥，使起升機構(gòu)運動，從而完成工作任務(wù)的系統(tǒng)裝置。回轉(zhuǎn)裝置主要由底盤上的回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成，能使起重機進行360 度的回轉(zhuǎn)運動，可以節(jié)省轉(zhuǎn)送物料的時間，大大提高工作效率。運行機構(gòu)是由長臂和起重勾組成，能夠直接完成物料的轉(zhuǎn)移。長臂、起重勾的下降上升都是由氣壓系統(tǒng)的控制閥控制。氣壓傳動控制的升降可有效緩解一般起重機的間歇性停頓，不會在一段時間內(nèi)較快上升或下降，運動平穩(wěn)并且不會對物料造成意外損害。

1.3 安裝過程

確定設(shè)計方案后開始安裝，安裝順序如下：

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

（2）安裝氣壓傳動系統(tǒng)中的儲氣罐、氣缸A1、A2、控制閥V1安裝在底盤上；

（3）安裝長臂、起重勾和模擬重物；

（4）安裝起重機尾部的驅(qū)動系統(tǒng)；

（5）安裝起重機的輸氣管線路；

（6）起重機模型安裝完成。

圖2 安裝過程

2 氣壓傳動工作原理

接通電源開關(guān)后，氣壓傳動起重機的電動機開始轉(zhuǎn)動，從而通過氣缸上面的拉桿帶動氣壓泵不停地往復(fù)伸縮，并使產(chǎn)生氣壓儲存在儲氣罐內(nèi)，通過管路輸送到各個氣缸，通過氣壓系統(tǒng)中機體側(cè)面的控制閥控制氣壓流動，使相應(yīng)氣缸往復(fù)伸縮，驅(qū)動起升機構(gòu)中的長臂起落，同時配合回轉(zhuǎn)裝置和變幅機構(gòu)，最終完成指定的工作任務(wù)。起重機的輸氣管路由儲氣罐連接到V1 控制閥（每個控制閥的內(nèi)側(cè)有A、中、B3 個接氣口，相對的外側(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臂氣缸A1 的上下端接氣口。

3 氣壓傳動起重機的運動分析

氣壓傳動起重機起升機構(gòu)的運動主要有長臂的升降。長臂運動傳輸路線：電動機→拉桿→氣壓泵（機械能轉(zhuǎn)化為氣壓能）→控制閥→長臂氣缸（氣壓能轉(zhuǎn)化為機械能）→長臂升降。控制閥示意圖如圖2 所示，當(dāng)控制閥V1 的閥桿處于“中”時長臂不運動。當(dāng)閥桿處于1 時長臂下降。閥桿處于2 時長臂上升。通過控制閥V1 對長臂的控制和其他機構(gòu)的組合使用，可以使起重機完成工作任務(wù)。控制閥位置工作表見下表。

控制閥位置工作

4 結(jié)論

通過慧魚氣壓傳動起重機的電動機帶動拉桿運動，再帶動氣壓缸往復(fù)伸縮產(chǎn)生氣壓，并通過控制閥控制氣壓流動，從而控制起重機長臂和起重勾的運動；同時，配合變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)裝置即可完成一系列連續(xù)的指定動作。由于此設(shè)計結(jié)合了慧魚模型的設(shè)計特點，可能對于工實際還有些差距，但設(shè)計構(gòu)想與實際應(yīng)用有一定的啟發(fā)和參考價值。