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爬桿碎冰機(jī)器人-集液壓、曲柄搖桿、遠(yuǎn)程遙控、壓力傳感為一體的能夠壓碎電線(xiàn)電纜外冰殼的裝置概念模型

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資料介紹

集液壓、曲柄搖桿、遠(yuǎn)程遙控、壓力傳感為一體的能夠壓碎電線(xiàn)電纜外冰殼的裝置概念模型。

電線(xiàn)覆冰，會(huì)增加電線(xiàn)的重量，會(huì)增加鐵塔的支撐重量，增大受風(fēng)阻力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塔架的坍塌，導(dǎo)線(xiàn)接地，斷線(xiàn)，斷路等不易恢復(fù)的嚴(yán)重故障。而電線(xiàn)跟塔架是通過(guò)絕緣子串連接的，絕緣子串覆冰，會(huì)影響線(xiàn)路的絕緣能力，嚴(yán)重是造成線(xiàn)路放電。

該碎冰機(jī)器人是基于壓力效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)人性化遙控的一種破冰機(jī)器人。設(shè)計(jì)一個(gè)齒輪傳力系統(tǒng)，通過(guò)遙控傳感技術(shù)控制電能供給，通過(guò)液壓系統(tǒng)將控制爬行手的捏合與放松。

二、碎冰機(jī)器人研制應(yīng)用的原理

1、曲柄搖桿

英文名稱(chēng)：crankrockermechanism；

定義：具有一個(gè)曲柄和一個(gè)搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。通常，曲柄為主動(dòng)件且等速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿為從動(dòng)件作變速往返擺動(dòng)，連桿作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中也有用搖桿作為主動(dòng)構(gòu)件，搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是四桿機(jī)構(gòu)最基本的形式。

應(yīng)用舉例：牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu)、縫紉機(jī)腳踏機(jī)構(gòu)、復(fù)擺式腭式破碎機(jī)、鋼材輸送機(jī)等。

當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿作變速擺動(dòng)，而且往復(fù)擺動(dòng)的平均速度是不同的。若將平均速度小的行程作為工作行程（正行程），將平均速度大的行程作為非工作行程（反行程），那么，我們把曲柄搖桿機(jī)構(gòu)這種正、反行程平均速度不等的特性稱(chēng)為急回特性。急回特性很有用，牛頭刨床、往復(fù)式運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械就常常利用急回特性來(lái)縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)率。

2、液壓系統(tǒng)

液壓傳動(dòng)中具有隨動(dòng)作用的液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中,大功率的液壓元件(包括液壓伺服閥和液壓執(zhí)行元件) 跟隨小功率的指令信號(hào)元件動(dòng)作。執(zhí)行元件所控制的通常是位置、速度等機(jī)械量。指令信號(hào)元件又稱(chēng)參考信號(hào)元件，它發(fā)出代表位置、速度或其他量的指令信號(hào)。大功率與小功率之比可以達(dá)幾百萬(wàn)倍以上。液壓伺服系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，反饋回來(lái)代表實(shí)際狀態(tài)的信號(hào)與指令信號(hào)比較，得到誤差信號(hào)，如果誤差不是零，便進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如在高射炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中，雷達(dá)跟蹤飛機(jī)，并將信號(hào)送給指揮儀，指揮儀計(jì)算出高射炮管應(yīng)處的位置，炮管的實(shí)際位置與指揮儀算出的指令位置在系統(tǒng)中不斷進(jìn)行比較和調(diào)節(jié)，直到誤差小于許可值時(shí)才射擊。液壓伺服系統(tǒng)通常應(yīng)包括：實(shí)際狀態(tài)的測(cè)量反饋元件；小功率指令信號(hào)的傳遞元件和大功率液壓執(zhí)行元件；期望狀態(tài)和反饋狀態(tài)的比較元件；差值信號(hào)的放大元件。液壓伺服系統(tǒng)分為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。?它們的指令信號(hào)分別為機(jī)械信號(hào)、電信號(hào)和氣壓信號(hào)。電液伺服系統(tǒng)因電氣控制靈活而得到廣泛的應(yīng)用；氣液伺服系統(tǒng)用于防爆的環(huán)境或容易獲得氣壓信號(hào)的場(chǎng)合。液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)具有必要的性能：工作穩(wěn)定；對(duì)指令信號(hào)反應(yīng)快；穩(wěn)態(tài)誤差??；對(duì)干擾不敏感。液壓伺服系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種。在精密加工的定位系統(tǒng)中,液壓伺服系統(tǒng)能保證小于0.1微米的加工誤差。世界上許多巨大天文望遠(yuǎn)鏡的動(dòng)作，都是用星光作為伺服系統(tǒng)的指令信號(hào)，通過(guò)液壓伺服系統(tǒng)和執(zhí)行元件進(jìn)行跟蹤的。
液壓系統(tǒng)的作用為通過(guò)改變壓強(qiáng)增大作用力。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。液壓系統(tǒng)可分為兩類(lèi)：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)以傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)為主要功能。液壓控制系統(tǒng)則要使液壓系統(tǒng)輸出滿(mǎn)足特定的性能要求（特別是動(dòng)態(tài)性能），通常所說(shuō)的液壓系統(tǒng)主要指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。

其組成部分：

一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。

動(dòng)力元件

動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵。

執(zhí)行元件

執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

控制元件

控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥包括溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。

輔助元件

輔助元件包括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器、蓄能器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測(cè)壓接頭、壓力表、油位計(jì)、油溫計(jì)等。

液壓油

液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類(lèi)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

液壓系統(tǒng)由信號(hào)控制和液壓動(dòng)力兩部分組成，信號(hào)控制部分用于驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力部分中的控制閥動(dòng)作。

液壓動(dòng)力部分采用回路圖方式表示，以表明不同功能元件之間的相互關(guān)系。液壓源含有液壓泵、電動(dòng)機(jī)和液壓輔助元件；液壓控制部分含有各種控制閥，用于控制工作油液的流量、壓力和方向；執(zhí)行部分含有液壓缸或液壓馬達(dá)，其可按實(shí)際要求來(lái)選擇。

在分析和設(shè)計(jì)實(shí)際任務(wù)時(shí)，一般采用方框圖顯示設(shè)備中實(shí)際運(yùn)行狀況。空心箭頭表示信號(hào)流，而實(shí)心箭頭則表示能量流。

基本液壓回路中的動(dòng)作順序—控制元件（二位四通換向閥）的換向和彈簧復(fù)位、執(zhí)行元件（雙作用液壓缸）的伸出和回縮以及溢流閥的開(kāi)啟和關(guān)閉。對(duì)于執(zhí)行元件和控制元件，演示文稿都是基于相應(yīng)回路圖符號(hào)，這也為介紹回路圖符號(hào)作了準(zhǔn)備。

根據(jù)系統(tǒng)工作原理，您可對(duì)所有回路依次進(jìn)行編號(hào)。如果第一個(gè)執(zhí)行元件編號(hào)為0，則與其相關(guān)的控制元件標(biāo)識(shí)符則為1。如果與執(zhí)行元件伸出相對(duì)應(yīng)的元件標(biāo)識(shí)符為偶數(shù)，則與執(zhí)行元件回縮相對(duì)應(yīng)的元件標(biāo)識(shí)符則為奇數(shù)。不僅應(yīng)對(duì)液壓回路進(jìn)行編號(hào)，也應(yīng)對(duì)實(shí)際設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，以便發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。

DIN ISO1219-2標(biāo)準(zhǔn)定義了元件的編號(hào)組成，其包括下面四個(gè)部分：設(shè)備編號(hào)、回路編號(hào)、元件標(biāo)識(shí)符和元件編號(hào)。如果整個(gè)系統(tǒng)僅有一種設(shè)備，則可省略設(shè)備編號(hào)。
實(shí)際中，另一種編號(hào)方式就是對(duì)液壓系統(tǒng)中所有元件進(jìn)行連續(xù)編號(hào)，此時(shí)，元件編號(hào)應(yīng)該與元件列表中編號(hào)相一致。這種方法特別適用于復(fù)雜液壓控制系統(tǒng)，每個(gè)控制回路都與其系統(tǒng)編號(hào)相對(duì)應(yīng)。

發(fā)展歷史：

1795年英國(guó)約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油,又進(jìn)一步得到改善。

第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間,才開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng) 的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。
第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國(guó)機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國(guó)家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng),1956 年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。近20~30 年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。