-62總體方案的確定2.1設(shè)計任務(wù)分析2.1.1設(shè)計要求某大型水壓機(jī)的各種動作是通過以分配器為主體的液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。開啟分配器的力很大，是通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動的。設(shè)計一驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，通過閉環(huán)反饋控制，啟閉分配器，實(shí)現(xiàn)水壓機(jī)的控制。主要設(shè)計參數(shù)及設(shè)計要求：A分配器規(guī)格：600*300*420（mm）B閥開啟力：15KNC開啟曲線：12.5度推程10.9mmD閥數(shù)量：4個（通徑）E驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動FPLC控制2.1.2任務(wù)分析該題目要求我們設(shè)計某大型水壓機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，通過閉環(huán)反饋控制，啟閉分配器，實(shí)現(xiàn)水壓機(jī)的控制。由于水壓機(jī)的分配器的實(shí)質(zhì)是根據(jù)不同的工作過程來開閉相應(yīng)的閥來完成動作。而閥的開啟是依靠一個翻板機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動來將其頂開，是由閥芯的運(yùn)動完成的。因此，設(shè)計的重點(diǎn)是設(shè)計一個分配器，以及電液伺服控制系統(tǒng)。設(shè)計的控制系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)分配器的動作的自動控制。在設(shè)計的控制系統(tǒng)中，要用到檢測裝置得到的數(shù)據(jù)來控制分配器的動作，因此，設(shè)計的液壓控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。綜上所述，該設(shè)計題目的完成需要解決以下幾個主要的問題：A.由于閥的開啟所需的開啟力比較大，因此閥的開啟用什么來驅(qū)動？B.分配器的具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計？C.如何驅(qū)動分配器的動作，使之對應(yīng)相應(yīng)的控制信號？D.系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)自動操作，要有較高的控制精度和靈敏度，如何實(shí)現(xiàn)？-72.2總體方案的確定2.2.1分配器的設(shè)計方案方案一：閥的開啟采用機(jī)械系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，如采用凸輪機(jī)構(gòu)來驅(qū)動?；镜脑砣鐖D2.1：在這個方案中，液壓缸帶動齒條做往復(fù)的直線運(yùn)動，齒條和齒輪嚙合傳動將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成圓周運(yùn)動。齒輪固定安裝在軸上，另外，4個凸輪也固定在該軸上。凸輪的轉(zhuǎn)動就將分配器上的閥頂開，驅(qū)動閥的動作，這樣就可以運(yùn)用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對水壓機(jī)的操縱控制。在該軸的右端裝備有一個單圈絕對型編碼器（CVE10），用此檢測器來檢測軸旋轉(zhuǎn)過的角度，藉此來控制閥的開啟程度。由于題目要求的凸輪的開啟曲線為12.5度推程10.9mm，需要凸輪旋轉(zhuǎn)的角度不大，因此所選的檢測器必須將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，快速地傳送出來。在該方案中，操作形式為電控形式，分配器的控制方式為“油控水”。分配器1.分配器2.FHS58單圈絕對型編碼器3.凸輪4.齒輪5.齒條傳動液壓缸6.電磁換向閥圖2.1用凸輪驅(qū)動閥的分配器的原理簡圖方案二：閥的開啟采用液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)?；镜脑砣鐖D2.2：在該方案中，閥的開啟由液壓缸直接頂開。如圖2.2所示，每個閥的頂桿下方均有一個液壓缸，通過液壓系統(tǒng)來控制閥的動作。方案三：閥的開啟采用機(jī)械系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。跟方案一不同的是該方案的分配閥采用的控制機(jī)構(gòu)為搖桿式機(jī)構(gòu)。這種方案的基本原理如圖2.3所示：在這種方案中，頂桿與轉(zhuǎn)軸強(qiáng)制聯(lián)接。這樣同樣也可以實(shí)現(xiàn)對分配閥的啟閉控制。-8分配器液壓缸電磁換向閥圖2.2用液壓缸驅(qū)動閥的分配器的原理簡圖圖2.3強(qiáng)制聯(lián)接的搖桿結(jié)構(gòu)-92.2.2方案的比較和選擇搖桿式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以采用頂桿與轉(zhuǎn)軸強(qiáng)制聯(lián)接的結(jié)構(gòu)（圖2.3）。這種結(jié)構(gòu)可以使閥可靠地關(guān)閉，不致發(fā)生因密封和導(dǎo)套處的摩擦使得頂桿中途阻滯而發(fā)生閥關(guān)不住的現(xiàn)象。它的缺點(diǎn)是早開的閥必須隨晚開的閥繼續(xù)開啟，閥的開啟不能任意的控制。凸輪式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是閥的開啟曲線可以任意的控制，而且凸輪式結(jié)構(gòu)傳遞的運(yùn)動比較平穩(wěn)，可靠。在分配閥閥腔并列排列時，較搖桿式可獲得較小的力臂長度。如果采用搖桿式結(jié)構(gòu)，為了減小力臂長度，就得將進(jìn)液閥和排液閥呈交錯排列，但這種排列確造成了分配器長度的增加，并且力臂的長度也仍較凸輪式為大。采用液壓缸來驅(qū)動分配閥的啟閉可以獲得比較大的開啟力，而且結(jié)構(gòu)也比較的簡單。但是液壓系統(tǒng)的密封性要求比較高，一旦出現(xiàn)泄露問題，對分配閥的開啟控制就會出錯。它沒有機(jī)械系統(tǒng)那樣安全、可靠。方案一中凸輪軸的轉(zhuǎn)動依靠齒輪、齒條的嚙合傳動來實(shí)現(xiàn)，采用齒輪傳動有其自身的優(yōu)點(diǎn)：1）效率高在常見的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動的效率最高，這對大功率的機(jī)械傳動來說十分的重要。2）結(jié)構(gòu)比較緊湊。3）工作可靠，工作壽命比較長使用設(shè)計正確、合理，維護(hù)良好的齒輪機(jī)構(gòu)，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其它的機(jī)械系統(tǒng)所不能比擬的。4）傳動比穩(wěn)定。綜上所述，由于液壓系統(tǒng)沒有機(jī)械系統(tǒng)可靠，而且搖桿式機(jī)構(gòu)的力臂過大，因此選擇第一種方案：分配閥的啟閉用凸輪機(jī)構(gòu)來驅(qū)動。因此，最終的方案就是，采用伺服油缸來作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推動齒輪齒條機(jī)構(gòu)，帶動凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動來驅(qū)動分配閥的啟閉。在凸輪軸的一端裝備有檢測裝置來檢測分配器的轉(zhuǎn)動角度即油缸的位移，反饋給控制器