取料機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計-四自由度多用途氣動機器人含proe三維及10張CAD圖帶開題
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旋轉(zhuǎn)泵
旋轉(zhuǎn)泵應(yīng)用于不同的設(shè)計中,在流體動力系統(tǒng)中極其常用。今天最常用的旋轉(zhuǎn)泵是外齒輪泵、內(nèi)齒輪泵、擺線轉(zhuǎn)子泵、滑動葉片泵和螺旋泵。每種類型的泵都有優(yōu)點,適合于特定場合的應(yīng)用。
直齒齒輪泵,這種泵有兩個嚙合的齒輪在密封殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動。第一個齒輪即主動輪的回轉(zhuǎn)引起第二個齒輪即從動輪的回轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸通常連接到泵上面的齒輪上。
當泵首次啟動時,齒輪的旋轉(zhuǎn)迫使空氣離開殼體進入排油管。這種泵內(nèi)空氣運動使泵吸入口處形成了真空,于是外部油箱的液體在大氣壓的作用下,由泵的入口進入,聚集在上下齒輪和泵殼體之間,齒輪連續(xù)的旋轉(zhuǎn)使液體流出泵的出口。
直齒齒輪泵的壓力的升高是由擠壓嚙合齒輪和腔體內(nèi)的液體產(chǎn)生的。當齒輪脫開嚙合時,腔內(nèi)形成真空,使更多的液體被吸入泵內(nèi)。直齒齒輪泵是定排量的元件,當軸轉(zhuǎn)速不變時,輸出流量恒定。只有一種方法即改變輸入軸的轉(zhuǎn)速,能調(diào)節(jié)這種直齒齒輪泵的排量?,F(xiàn)代應(yīng)用在流體動力系統(tǒng)的齒輪泵的壓力可達3000psi。
圖示為直齒齒輪泵的典型特性曲線。這些曲線表明了泵在不同速度下的流量和輸入功率。當速度給定時,流量曲線接近于一條水平的直線。泵的流量隨出口壓力的升高而稍有降低,這是由于泵的出油口到吸油口的齒輪徑向泄漏所增加而造成的。滲漏有時定義為泄漏,泵出口壓力的增加也會使泄漏增加。表征泵的出口壓力和流量之間關(guān)系曲線常叫做水頭流量曲線或泵的HQ曲線;泵的輸入功率和泵流量關(guān)系曲線叫做功率流量特性曲線或PQ曲線。
直齒齒輪泵的輸入功率隨輸入速度和出口壓力的增加而增加。隨著齒輪泵速度的增加,流量(加侖/分)也增加。于是在出口壓力為120psi,轉(zhuǎn)速為200rpm時,輸入功率是5馬力。在轉(zhuǎn)速為600rpm時,輸入功率是13馬力。縱坐標壓力是120psi,橫坐標是200rpm和600rpm時,在HQ曲線上可以讀出相應(yīng)的流量分別為40gpm和95gpm。
圖示是直齒齒輪泵在粘度不變時的情況。隨著流體粘度的增加(即流體變稠,不易流動),齒輪泵的流量降低。粘稠的流體在油泵高速運轉(zhuǎn)時,因為這種流體在油泵中不能迅速進入泵體完全充滿真空區(qū),所以油流量受到限制。圖示為在流體動力系統(tǒng)中流體粘度的增大對旋轉(zhuǎn)泵工作情況的影響。當流體的粘度值為100SSU,出口壓力為80psi時,泵流量為220gpm。當流體的粘度值為500SSU時,泵流量減少到150gpm。由功率特性曲線可知,泵輸入功率也會增加。
可以用齒輪或其他內(nèi)部元件每轉(zhuǎn)一圈輸出多少加侖來表示泵的流量。如果封閉定量泵的出口,則出口壓力將會增加,直至驅(qū)動馬達停止或泵內(nèi)其他部分或排油管破裂。由于存在著破裂的危險,幾乎所有的流體動力系統(tǒng)都安裝壓力溢流閥。這種溢流閥可安裝在泵內(nèi),也可安裝在排油管路。
滑動式葉片泵
這些泵有大量的葉片,葉片能在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)自由的滑進滑出。當驅(qū)動轉(zhuǎn)子時,離心力,彈簧或壓力油使葉片伸出槽子,頂在泵殼體的內(nèi)腔或凸輪環(huán)上。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),葉片之間的流體經(jīng)過吸油口時,完成吸油。流體順著泵殼體到達排出口。在排出口,流體被排出,進入排油管。
圖示的滑動式葉片泵中的葉片安裝在橢圓形的腔內(nèi)。當轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)時,離心力使葉片伸出槽子。同時葉片又受到其底部腔內(nèi)壓力油的作用力,壓力油來源于槽子端部的配流盤。吸油口通過A和A1口相通,他們位于直徑的相對位置。同樣兩排油口位于類似的位置。油口這樣配置,使葉片轉(zhuǎn)子保持壓力平衡,從而使軸承不受重載影響。當轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時,從吸油管出來的流體進入A和A1口,聚集在葉片之間,沿周向流動后,通過B和B1口排出。這樣設(shè)計的泵壓力可達2500psi。的泵必須分級才能達到這么大的壓力,而現(xiàn)在用一級泵即可達到。在轉(zhuǎn)子上應(yīng)用均流均壓閥可以達到高壓。轉(zhuǎn)速通常限制在2500rpm這是因為考慮到離心力和凸輪環(huán)表面葉片之間的磨損。圖示為泵在轉(zhuǎn)速為1200rpm粘度在100F的條件下的特性曲線。
每個槽內(nèi)安裝兩個葉片可以控制其作用于殼體內(nèi)部和凸輪環(huán)上的力。雙葉片會產(chǎn)生更緊的密封,能減少從排油口到吸油口之間的泄漏這種入口和出口相對應(yīng)的設(shè)計也能維持液壓平衡。這些都是定量泵。
不改變轉(zhuǎn)速就不能改變?nèi)~片泵的流量,除非油泵采用特殊設(shè)計。圖示為滑動式變量葉片泵。它不用雙吸油和排油口。轉(zhuǎn)子在壓力腔內(nèi)轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)子形成的偏心量是可調(diào)的。隨著偏心的程度或偏心率的變化,流體的流量也隨著變化。圖示為轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)180°范圍內(nèi),產(chǎn)生一真空度以便于油液進入,同時壓油區(qū)也在180°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。吸油區(qū)和壓油區(qū)的起始段梢有重疊。
圖示,在最小的工作壓力下可以得到最大的流量。隨著壓力的升高,流量按預(yù)設(shè)的規(guī)律減少。當流量減到最小值,壓力增大到最大值。泵只需要提供補充回路中元件滑動配合間隙中泄漏流體。
這種變量泵的設(shè)計可以保護管路,溢流閥不是必須的。其他回路中,為阻止局部壓力超過正常壓力水平,可以用安全閥或溢流閥來控制。
為了自動控制流量,采用可變彈簧負載調(diào)節(jié)器。安裝這種調(diào)節(jié)器,泵的出口壓力作用于活塞或定子內(nèi)表面,壓縮的彈簧產(chǎn)生位移。如果泵的出口壓力高于調(diào)節(jié)器彈簧的設(shè)定值時,彈簧被壓縮。這使壓力環(huán)(定子)移動,減少相對于定子的偏心量,于是,泵的流量減少,得到所需的壓力。這種油泵設(shè)計的出口壓力在100psi和2500psi之間。
圖示為變量泵補償器的特性,標出輸入功率值,可以準確計算所需的輸入功率。變量泵可以預(yù)先設(shè)定不同壓力值的變化規(guī)律。高低壓泵控制既能提供有效的卸荷回路,也能為先導(dǎo)控制回路提供足夠壓力。
圖示陰影區(qū)域為變量泵在背壓100psi壓力下的閉式回路。油液以100psi卸荷閥或溢流閥排出,可以維持正常的控制回路壓力,這些是消耗的功率。兩級壓力控制回路包括:先導(dǎo)液壓控制和電磁控制。圖示負號表示電磁鐵不帶電,先導(dǎo)控制油回油箱。于是泵排出的控制油的力小于調(diào)節(jié)器彈簧力,所以得到最小壓力。圖示正號為電磁鐵帶電,控制油的力大于調(diào)節(jié)器彈簧力。與簡單的溢流閥原理一樣,小球和彈簧決定控制力的大小。這樣預(yù)先設(shè)定最大工作壓力。
另一種兩級壓力控制系統(tǒng)是利用所謂的差動卸荷調(diào)節(jié)器。它應(yīng)用于高低壓或雙泵回路中。調(diào)節(jié)器通過壓力傳感器自動卸荷大流量泵以達到最小的空載壓力設(shè)定值??蛰d壓力指的是由于變量泵控制機構(gòu)工作所形成的特定壓力。泵的實際空載流量等于系統(tǒng)的泄漏量與控制流量之和。當泵空載時,即使液壓系統(tǒng)在提供加緊或保壓作用,也不會需要較大的功率。
調(diào)節(jié)器是液壓操縱的,差動活塞帶有雙壓力控制,當外部控制壓力作用于控制卸荷口時,差動活塞允許完全卸荷。
空載壓力的最小設(shè)定值由調(diào)節(jié)器主彈簧A控制。最大壓力由溢流閥調(diào)節(jié)點B控制。調(diào)節(jié)器的操作壓力由大容積泵提供,從小孔C進入。
為了說明如何使用這種裝置,假設(shè)回路需要1000psi的最大壓力,由一個5-gpm來提供。在壓力達到500psi時,需要大流量(40gpm),繼續(xù)上升到1000psi,流量減少。由流量為40-gpm的帶有卸荷調(diào)節(jié)器的泵組成的雙泵系統(tǒng)可滿足要求。
我們可以把40-gpm的泵從500psi卸荷壓力調(diào)整至200psi最小設(shè)定壓力(或另一需求值),這樣5-gpm泵可以使回路達到1000psi或更高壓力。
圖中為雙泵系統(tǒng)控制壓力源。由一個40-gpm的泵提供調(diào)節(jié)器腔內(nèi)壓力,就可以達到最大設(shè)定壓力。彈簧設(shè)定力加上調(diào)節(jié)器的腔內(nèi)壓力共同決定了40-gpm泵的最大壓力。第二個控制源是特殊的回路,它能達到1000psi??刂朴屯ㄟ^小孔D進入調(diào)節(jié)器作用于卸荷活塞E。活塞E面積比安全閥中提動閥F的有效面積大15%。因此卸荷差動力大約為15%。調(diào)節(jié)器將在500psi卸荷,會在500psi以下15%或425psi時起作用。這里所謂的卸荷,指的是40-gpm的泵無輸出量。
隨著回路中壓力從0到500psi的增加,調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力也隨著增加,直到溢流閥的設(shè)定值時,溢流閥打開,流體流出油箱。
調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力降是最大的疊加值,允許油泵達到卸荷狀態(tài)。同時,當系統(tǒng)壓力繼續(xù)增加超過700psi時,導(dǎo)致活塞E最底部的壓力比頂部的壓力大?;钊固嵘yF完全打開,溢流提升閥全部開啟導(dǎo)致調(diào)節(jié)器腔內(nèi)壓力進一步下降至零。流體通過小孔C進入調(diào)節(jié)器腔,經(jīng)過溢流提升閥直接回油箱,不增加調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力。40-gpm的泵卸荷壓力可以減小至更低的設(shè)定值。調(diào)整卸荷調(diào)節(jié)器,40-gpm的泵達到卸荷。隨著壓力到1000psi,回路的流量減至5gpm。在1000psi時,5-gpm泵也達到卸荷設(shè)定,于是流量僅僅維持系統(tǒng)壓力。在500psi時,40-gpm的油泵卸荷。需要600psi的系統(tǒng)壓力把40gpm的泵卸荷到最小壓力200psi。600psi的先導(dǎo)控制油通過孔D進入并作用于差動活塞E。在500psi時,泵流量減少到零。100psi的附加壓力需要完全打開提升閥,使調(diào)節(jié)器腔內(nèi)的壓力減小至零。當回路壓力減小時,兩個泵以同樣的方式來工作。
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取料機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計-四自由度多用途氣動機器人含proe三維及10張CAD圖帶開題,機械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計,自由度,多用途,氣動,機器人,proe,三維,10,cad,開題
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