某爬壁機(jī)器人的液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10944某爬壁機(jī)器人的液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1118571.1內(nèi)框架液壓裝置計(jì)算 144151.2外框架液壓裝置設(shè)計(jì) 4261751.3液壓缸的選擇 4229931.4液壓動(dòng)力單元 591131.5液壓傳動(dòng)圖 51.1內(nèi)框架液壓裝置計(jì)算設(shè)計(jì)要求越障高度為10mm，設(shè)定安全高度為12mm，液壓缸在內(nèi)框架支撐機(jī)器人本體抬升時(shí)間為3s，當(dāng)內(nèi)框架不支持機(jī)器人本體時(shí)液壓缸快退速度v1=6mm∕s,在不支撐機(jī)器人本體快進(jìn)時(shí)，由于最終要將吸盤吸附在玻璃表面，故將快進(jìn)速度設(shè)定為v2=5mm∕s（1）工況分析①啟動(dòng)階段F=FFfs—fs—靜摩擦系數(shù)，一般取fsFn—F=F②加速階段F=FFfd—?jiǎng)幽Σ亮?，fd—?jiǎng)幽Σ料禂?shù)，一般取fdFFm—慣性阻力，F(xiàn)g—重力加速度，取g=10N∕Kg?t—為啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，設(shè)定?t=0.02s?v—為速度變化量，?v=12mm/3s所以由（3.17）得FF=③工進(jìn)階段F=F④制動(dòng)階段F=F⑤快進(jìn)/退階段F=F各階段負(fù)載匯總?cè)绫?.4所示。表3.4內(nèi)框架液壓裝置各階段負(fù)載工況負(fù)載組成負(fù)載值推力F∕啟動(dòng)F=10N11.1N加速F=4.1N4.6N工進(jìn)F=80.9N89.9N制動(dòng)F=0.9N1N快進(jìn)/快退F=2.5N2.8N表中工作效率ηmax（2）確定液壓裝置的主要參數(shù)①執(zhí)行元件的工作壓力可按照最大負(fù)載來取。表3.5按最大負(fù)載選擇執(zhí)行件的工作壓力負(fù)載F∕KN<55～1010～2020～3030～50>50工作壓力P∕MPa﹤0.81.5～2.02.5～3.03.0～4.04.0～5.0>1.5最大負(fù)載Fmax再根據(jù)（GB/T2349-1980）選取P=0.63MPa。②由此可確定液壓缸的無桿腔的有效面積A=F液壓缸內(nèi)徑D=根據(jù)（GB/T2348-1993）取D=50mm。根據(jù)快進(jìn)和快退的速度比D可得d=20.41mm,根據(jù)（GB/T2348-1993）取d=22mm。故液壓缸無桿腔實(shí)際有效面積A1液壓缸有桿腔實(shí)際有效面積A2③壁厚的計(jì)算該值以液壓傳動(dòng)裝置的重量液壓缸壁厚按壓在薄壁上的圓筒直徑計(jì)算，并可用以下公式δ≥Pδ—液壓缸壁厚（m）D—液壓缸內(nèi)徑（m）Py—實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大壓力的（1.25～1.5σ—缸筒材料的許用壓力，無縫鋼管為（100～110）(MPa)取Py=1.4P，δ≥即可驗(yàn)證液壓缸壁厚δ≥0.2mm。④液壓缸在各個(gè)不同工作過程的壓力和流量計(jì)算快進(jìn)階段：P1q1快退階段:P2q2工進(jìn)階段：p3q3=1.2外框架液壓裝置設(shè)計(jì)外框架液壓裝置和內(nèi)框架液壓裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算以及它們的工作流程均相似，唯一不同的是二者計(jì)算過程中涉及到的靜摩擦力計(jì)算中的Fn不同，內(nèi)框架液壓裝置計(jì)算中Fn1=501.3液壓缸的選擇在此設(shè)計(jì)中共使用到升降液壓缸8個(gè)，均采用CX系列薄型油缸，但由于是非標(biāo)準(zhǔn)性，所以需要訂購(gòu)。該系列液壓缸工作可靠，直接安裝、無需任何配件，節(jié)省安裝空間。其規(guī)格參數(shù)如表3.6所示和實(shí)物圖如圖3.9所示。表3.6CX系列薄型油缸規(guī)格參數(shù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)工作壓力范圍3～140kgf/cm使用速度范圍8～100mm/Sec使用溫度范圍-10～+60°C使用流體液壓油運(yùn)動(dòng)方式復(fù)動(dòng)油缸本體材質(zhì)碳素鋼圖3.9CX系列薄型油缸實(shí)物圖1.4液壓動(dòng)力單元液壓式傳動(dòng)單元采用HS04-350直流式的微型液壓站，該微型液壓站，通過控制一臺(tái)直流電機(jī)在正反方向的旋轉(zhuǎn)，雙向進(jìn)行壓力的輸出。由于每個(gè)液壓缸單獨(dú)流量都很小，該液壓動(dòng)力單元足夠?qū)崿F(xiàn)家用型窗戶玻璃清洗機(jī)器人整套液壓裝置的供給。具體參數(shù)如下表3.7所示。表3.7HS04-350直流微型液壓站設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)電壓12V電流7A額定壓力8MPa最大壓力13MPa流量9Ml/s材料鋁合金電機(jī)溫控100°CHS04-350直流微型液壓站實(shí)物圖如圖3.10所示。圖3.10HS04-350直流微型液壓站