机械手(码垛机)液压与PLC系统的设计与仿真

黎明职业大学 机电工程与自动化学院 毕业设计

无杆腔有效工作面积为

A3?A1??4D2?5024mm2

?4活塞杆面积为

d2?1256mm2

2A?A?A?3768mm213有杆腔有效工作面积

确定所需流量

q1?A2?VS?3768?240?10?4?90.4L/min q2?A1?VS?5024?240?10?4?120.62L/min

3.2.3平移液压缸的设计与计算

图3-3 平移液压缸安装图

（1）平移液压缸受到负载为

m总?m砖?m机械手?m部件?100.8?500?300?900.8kg查滚动摩擦系数?=0.02

所以推力F??mg?0.02?900.8?10?180.16N

（2）根据《液压与气动技术》第3版 张宏友主编P61 页表4-1 取工作压力P=1mpa

平移杆直径

Pp?4F4?180.16??15.1mm?p??106

根据《液压与气动技术》第3版 张宏友主编P63 页 一般长度L不大于内径D的20~30倍 所以 L=1200≤20D D≥60mm

根据《液压与气缸技术》第3版 张宏友主编P62页表4-4 取标准值D=63mm

8

黎明职业大学 机电工程与自动化学院 毕业设计

根据《液压与气缸技术》 第3版 张宏友主编P61页表4-3 d=0.55D=34.65mm 根据《液压与气缸技术》 第3版 张宏友主编P62页表4-5 取标准值36mm 平移缸有效工作面积

AP??4D2?3115.67mm2

平移位移为1200mm，时间为3s

Vp?1200mm?400mm/s3s

所以

即所需流量为

qp?Vp?Ap?400?3115.67?1246266mm3/s?74.76L/min

3.2.4液压缸结构尺寸计算

根据《液压传动与控制》第2版 沈兴全编P93得知

图3-4 液压缸结构尺寸图

A:导向套滑动面长度；B:活塞支承面宽度；C:隔套长度；D:缸筒直径； H:最小导向长度； L:最大行程；

（1）夹紧液压缸：L=100mm；D=40mm；H=L/20+D/2=60mm；A=(0.6~1.6)D=40mm; B=(0.6~1)D=40mm；C=H-0.5*(A+B)=20mm;

（2）升降液压缸：L=1200mm；D=80mm；H=L/20+D/2=100mm；A=(0.6~1.6)D=40mm; B=(0.6~1)D=80mm；C=H-0.5*(A+B)=40mm;

（3）平移液压缸：L=1200mm；D=63mm；H=L/20+D/2=100mm；A=(0.6~1.6)D=60mm; B=(0.6~1)D=60mm；C=H-0.5*(A+B)=40mm;

9

黎明职业大学 机电工程与自动化学院 毕业设计

3.3确定液压系统方案，拟定液压系统原理图

3.3.1确定执行元件的类型

根据本设计的特点要求及结构的考虑，执行元件采用单杠式活塞液压缸。 3.3.2换向方式确定

为了便于在任意位置停止，使调整方便，同时为了防止突然断电时夹紧砖块的机械爪突然松开，采用三位换向阀。

3.3.3各回路的确定

（1）升降回路中为了防止工件受本身的重力的影响自动下降，在下降回路中加上液控单向阀，防止自重下降。

（1）夹紧回路所需的压力低于进给系统压力，所以在供油回路中串接一个减压阀。同时为了防止主系统压力下降时影响夹紧系统的压力，所以在减压阀后串接一个单向阀。同时在夹紧回路进油回路加一个液控单向阀。

（3）在升降系统回路与平移系统回路中进油回路、出油回路都串接上单向节流阀，控制回路流量。

（4）为了减少换向阀的使用，每两个夹紧回路由一个换向阀控制，回路就要使用分流阀，主系统回路与四个系统回路之间也是使用分流阀。

根据设计要求及以上分析，绘出液压系统原理图如下。

10

黎明职业大学 机电工程与自动化学院 毕业设计

图3-5 液压系统原理图

3.4 液压元件及辅助装置的选型与确定

3.4.1 选择液压泵

泵的的工作压力由缸的工作压力与管件及阀压力损失来确定，假设压力损失为Σ△P=1MP,所以泵工作压力为Pb=P+Σ△P=3MP。

K为系统的泄漏系数，一般取K=1.1-1.3，则泵的流量为q=Kq2=1.3X120.62L/min=156.78L/min

根据《液压元件及选用》 王守城主编 P7 表2.1选择CB3063型齿轮泵。 3.4.2确定油管的尺寸

根据《液压传动与控制》第2版 沈兴全编P124 表6-9，结合各个管道的特点和适用场合，选用尼龙管，承压为2.8MP-8MP。

内径计算

吸油管[V]为（0.5-1.5）m/s，d=2

q/[v]≈41mm

11