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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電纜外冰殼的裝置概念模型。

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

該碎冰機(jī)器人是基于壓力效應(yīng)而實現(xiàn)人性化遙控的一種破冰機(jī)器人。設(shè)計一個齒輪傳力系統(tǒng)，通過遙控傳感技術(shù)控制電能供給，通過液壓系統(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：crankrockermechanism；

定義：具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。通常，曲柄為主動件且等速轉(zhuǎn)動，而搖桿為從動件作變速往返擺動，連桿作平面復(fù)合運動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中也有用搖桿作為主動構(gòu)件，搖桿的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換成曲柄的轉(zhuǎn)動。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)動時，搖桿作變速擺動，而且往復(fù)擺動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為急回特性。急回特性很有用，牛頭刨床、往復(fù)式運輸機(jī)等機(jī)械就常常利用急回特性來縮短非生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)率。

2、液壓系統(tǒng)

液壓傳動中具有隨動作用的液壓自動控制系統(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元件動作。執(zhí)行元件所控制的通常是位置、速度等機(jī)械量。指令信號元件又稱參考信號元件，它發(fā)出代表位置、速度或其他量的指令信號。大功率與小功率之比可以達(dá)幾百萬倍以上。液壓伺服系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，反饋回來代表實際狀態(tài)的信號與指令信號比較，得到誤差信號，如果誤差不是零，便進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如在高射炮自動瞄準(zhǔn)系統(tǒng)中，雷達(dá)跟蹤飛機(jī)，并將信號送給指揮儀，指揮儀計算出高射炮管應(yīng)處的位置，炮管的實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才射擊。液壓伺服系統(tǒng)通常應(yīng)包括：實際狀態(tài)的測量反饋元件；小功率指令信號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)。?它們的指令信號分別為機(jī)械信號、電信號和氣壓信號。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的場合。液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)具有必要的性能：工作穩(wěn)定；對指令信號反應(yīng)快；穩(wěn)態(tài)誤差小；對干擾不敏感。液壓伺服系統(tǒng)是自動控制系統(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)鏡的動作，都是用星光作為伺服系統(tǒng)的指令信號，通過液壓伺服系統(tǒng)和執(zhí)行元件進(jìn)行跟蹤的。
液壓系統(tǒng)的作用為通過改變壓強(qiáng)增大作用力。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、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：液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。液壓傳動系統(tǒng)以傳遞動力和運動為主要功能。液壓控制系統(tǒng)則要使液壓系統(tǒng)輸出滿足特定的性能要求（特別是動態(tài)性能），通常所說的液壓系統(tǒng)主要指液壓傳動系統(tǒng)。

其組成部分：

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

動力元件

動力元件的作用是將原動機(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，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。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)動負(fù)載作直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。

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、測壓接頭、壓力表、油位計、油溫計等。

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。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

液壓系統(tǒng)由信號控制和液壓動力兩部分組成，信號控制部分用于驅(qū)動液壓動力部分中的控制閥動作。

液壓動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)，其可按實際要求來選擇。

在分析和設(shè)計實際任務(wù)時，一般采用方框圖顯示設(shè)備中實際運行狀況。空心箭頭表示信號流，而實心箭頭則表示能量流。

基本液壓回路中的動作順序—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啟和關(guān)閉。對于執(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，這也為介紹回路圖符號作了準(zhǔn)備。

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

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

發(fā)展歷史：

1795年英國約瑟夫·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)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(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,在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發(fā)展液壓傳動,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近20~30 年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。