基于慧魚模型的氣壓傳動起重機設計

任雪麗 王 偉（指導老師）

（武昌工學院 機械工程學院，湖北 武昌430000）

慧魚創意組合模型的優點在于可以反復拆裝，實現各種類型的組合。通過學校慧魚實驗室的模型和反復拼裝本文將創意組合包中的氣壓傳動元件與生活中的實際應用的起重機進行設計組合，裝配成更具優勢的氣壓傳動起重機模型。

1 氣壓傳動起重機模型結構設計

1.1 模型設計

市面上液壓起重機主要由起升機構、運行機構、變幅機構、回轉機構、金屬機構，動力裝置，操縱控制及、輔助裝置組合構成，并且各類起重機都有一定的噸數限制，提升噸數較高物體的起重機活動范圍受限，回轉時對于場地的面積有一定要求，因此活動不是很靈活。反之比較靈活的起重機通常提升噸數相對較少，應用場合范圍有一定限制。因此設計了基于慧魚模塊的氣壓傳動起重機模型，將驅動系統改為氣壓傳動。氣壓傳動能夠使起重機的噸數提高且回轉、行走靈活。動力裝置主要是氣壓傳動。使用慧魚的零件模型和液壓起重機在實際應用中，可將起重機液壓傳動機構改為模型中的氣壓傳動機構。用氣缸代替液壓缸，通過對應的控制閥控制氣缸的充氣放氣，從而使起升機構運動。然后設計出氣壓傳動起重機模型，用慧魚模塊拼出實物模型。如圖1 所示。

圖1 氣壓傳動起重機模型

1.2 氣壓傳動起重機組件介紹

設計的氣壓傳動起重機主要由驅動系統、氣壓系統、起升機構、回轉裝置和操控及控制裝置等部分組成。驅動系統由電動機，電池，電源開關構成。由電池的通電斷電控制氣缸的控制閥，從而控制起升機構的運動。氣壓系統是由儲氣罐、控制閥、氣缸和管路等組成，為整個起重機提供氣壓，并通過控制閥，使起升機構運動，從而完成工作任務的系統裝置。回轉裝置主要由底盤上的回轉機構組成，能使起重機進行360 度的回轉運動，可以節省轉送物料的時間，大大提高工作效率。運行機構是由長臂和起重勾組成，能夠直接完成物料的轉移。長臂、起重勾的下降上升都是由氣壓系統的控制閥控制。氣壓傳動控制的升降可有效緩解一般起重機的間歇性停頓，不會在一段時間內較快上升或下降，運動平穩并且不會對物料造成意外損害。

1.3 安裝過程

確定設計方案后開始安裝，安裝順序如下：

（1）安裝起重機機的底盤，并且在底盤上安裝回轉裝置，使起重機在必要的條件下能夠四周旋轉，能夠提高工作效率；

（2）安裝氣壓傳動系統中的儲氣罐、氣缸A1、A2、控制閥V1安裝在底盤上；

（3）安裝長臂、起重勾和模擬重物；

（4）安裝起重機尾部的驅動系統；

（5）安裝起重機的輸氣管線路；

（6）起重機模型安裝完成。

圖2 安裝過程

2 氣壓傳動工作原理

接通電源開關后，氣壓傳動起重機的電動機開始轉動，從而通過氣缸上面的拉桿帶動氣壓泵不停地往復伸縮，并使產生氣壓儲存在儲氣罐內，通過管路輸送到各個氣缸，通過氣壓系統中機體側面的控制閥控制氣壓流動，使相應氣缸往復伸縮，驅動起升機構中的長臂起落，同時配合回轉裝置和變幅機構，最終完成指定的工作任務。起重機的輸氣管路由儲氣罐連接到V1 控制閥（每個控制閥的內側有A、中、B3 個接氣口，相對的外側為閥桿）中間接氣口，V1 控制閥的A、B 接氣口分別連接到長臂氣缸A1 的上下端接氣口。

3 氣壓傳動起重機的運動分析

氣壓傳動起重機起升機構的運動主要有長臂的升降。長臂運動傳輸路線：電動機→拉桿→氣壓泵（機械能轉化為氣壓能）→控制閥→長臂氣缸（氣壓能轉化為機械能）→長臂升降。控制閥示意圖如圖2 所示，當控制閥V1 的閥桿處于“中”時長臂不運動。當閥桿處于1 時長臂下降。閥桿處于2 時長臂上升。通過控制閥V1 對長臂的控制和其他機構的組合使用，可以使起重機完成工作任務。控制閥位置工作表見下表。

控制閥位置工作

4 結論

通過慧魚氣壓傳動起重機的電動機帶動拉桿運動，再帶動氣壓缸往復伸縮產生氣壓，并通過控制閥控制氣壓流動，從而控制起重機長臂和起重勾的運動；同時，配合變幅機構和回轉裝置即可完成一系列連續的指定動作。由于此設計結合了慧魚模型的設計特點，可能對于工實際還有些差距，但設計構想與實際應用有一定的啟發和參考價值。