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爬桿碎冰機器人-集液壓、曲柄搖桿、遠程遙控、壓力傳感為一體的能夠壓碎電線電纜外冰殼的裝置概念模型

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資料介紹

集液壓、曲柄搖桿、遠程遙控、壓力傳感為一體的能夠壓碎電線電纜外冰殼的裝置概念模型。

電線覆冰，會增加電線的重量，會增加鐵塔的支撐重量，增大受風阻力，嚴重時會造成塔架的坍塌，導線接地，斷線，斷路等不易恢復的嚴重故障。而電線跟塔架是通過絕緣子串連接的，絕緣子串覆冰，會影響線路的絕緣能力，嚴重是造成線路放電。

該碎冰機器人是基于壓力效應而實現人性化遙控的一種破冰機器人。設計一個齒輪傳力系統，通過遙控傳感技術控制電能供給，通過液壓系統將控制爬行手的捏合與放松。

二、碎冰機器人研制應用的原理

1、曲柄搖桿

英文名稱：crankrockermechanism；

定義：具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構稱為曲柄搖桿機構。通常，曲柄為主動件且等速轉動，而搖桿為從動件作變速往返擺動，連桿作平面復合運動。曲柄搖桿機構中也有用搖桿作為主動構件，搖桿的往復擺動轉換成曲柄的轉動。曲柄搖桿機構是四桿機構最基本的形式。

應用舉例：牛頭刨床進給機構、雷達調整機構、縫紉機腳踏機構、復擺式腭式破碎機、鋼材輸送機等。

當曲柄勻速轉動時，搖桿作變速擺動，而且往復擺動的平均速度是不同的。若將平均速度小的行程作為工作行程（正行程），將平均速度大的行程作為非工作行程（反行程），那么，我們把曲柄搖桿機構這種正、反行程平均速度不等的特性稱為急回特性。急回特性很有用，牛頭刨床、往復式運輸機等機械就常常利用急回特性來縮短非生產時間，提高生產率。

2、液壓系統

液壓傳動中具有隨動作用的液壓自動控制系統。在這種系統中,大功率的液壓元件(包括液壓伺服閥和液壓執行元件) 跟隨小功率的指令信號元件動作。執行元件所控制的通常是位置、速度等機械量。指令信號元件又稱參考信號元件，它發出代表位置、速度或其他量的指令信號。大功率與小功率之比可以達幾百萬倍以上。液壓伺服系統是反饋控制系統，反饋回來代表實際狀態的信號與指令信號比較，得到誤差信號，如果誤差不是零，便進行調節。例如在高射炮自動瞄準系統中，雷達跟蹤飛機，并將信號送給指揮儀，指揮儀計算出高射炮管應處的位置，炮管的實際位置與指揮儀算出的指令位置在系統中不斷進行比較和調節，直到誤差小于許可值時才射擊。液壓伺服系統通常應包括：實際狀態的測量反饋元件；小功率指令信號的傳遞元件和大功率液壓執行元件；期望狀態和反饋狀態的比較元件；差值信號的放大元件。液壓伺服系統分為機械液壓伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。?它們的指令信號分別為機械信號、電信號和氣壓信號。電液伺服系統因電氣控制靈活而得到廣泛的應用；氣液伺服系統用于防爆的環境或容易獲得氣壓信號的場合。液壓伺服系統應具有必要的性能：工作穩定；對指令信號反應快；穩態誤差小；對干擾不敏感。液壓伺服系統是自動控制系統中應用最廣泛的一種。在精密加工的定位系統中,液壓伺服系統能保證小于0.1微米的加工誤差。世界上許多巨大天文望遠鏡的動作，都是用星光作為伺服系統的指令信號，通過液壓伺服系統和執行元件進行跟蹤的。
液壓系統的作用為通過改變壓強增大作用力。一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。液壓系統可分為兩類：液壓傳動系統和液壓控制系統。液壓傳動系統以傳遞動力和運動為主要功能。液壓控制系統則要使液壓系統輸出滿足特定的性能要求（特別是動態性能），通常所說的液壓系統主要指液壓傳動系統。

其組成部分：

一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。

動力元件

動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統中的油泵，它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵。

執行元件

執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。

控制元件

控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥包括溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。

輔助元件

輔助元件包括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器、蓄能器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位計、油溫計等。

液壓油

液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。

系統結構：

液壓系統由信號控制和液壓動力兩部分組成，信號控制部分用于驅動液壓動力部分中的控制閥動作。

液壓動力部分采用回路圖方式表示，以表明不同功能元件之間的相互關系。液壓源含有液壓泵、電動機和液壓輔助元件；液壓控制部分含有各種控制閥，用于控制工作油液的流量、壓力和方向；執行部分含有液壓缸或液壓馬達，其可按實際要求來選擇。

在分析和設計實際任務時，一般采用方框圖顯示設備中實際運行狀況。空心箭頭表示信號流，而實心箭頭則表示能量流。

基本液壓回路中的動作順序—控制元件（二位四通換向閥）的換向和彈簧復位、執行元件（雙作用液壓缸）的伸出和回縮以及溢流閥的開啟和關閉。對于執行元件和控制元件，演示文稿都是基于相應回路圖符號，這也為介紹回路圖符號作了準備。

根據系統工作原理，您可對所有回路依次進行編號。如果第一個執行元件編號為0，則與其相關的控制元件標識符則為1。如果與執行元件伸出相對應的元件標識符為偶數，則與執行元件回縮相對應的元件標識符則為奇數。不僅應對液壓回路進行編號，也應對實際設備進行編號，以便發現系統故障。

DIN ISO1219-2標準定義了元件的編號組成，其包括下面四個部分：設備編號、回路編號、元件標識符和元件編號。如果整個系統僅有一種設備，則可省略設備編號。
實際中，另一種編號方式就是對液壓系統中所有元件進行連續編號，此時，元件編號應該與元件列表中編號相一致。這種方法特別適用于復雜液壓控制系統，每個控制回路都與其系統編號相對應。

發展歷史：

1795年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用于工業上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質水改為油,又進一步得到改善。

第一次世界大戰(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的20年間,才開始進入正規的工業生產階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20 世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯軸節、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發展。
第二次世界大戰(1941-1945)期間,在美國機床中有30%應用了液壓傳動。應該指出,日本液壓傳動的發展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速發展液壓傳動,1956 年成立了“液壓工業會”。近20~30 年間，日本液壓傳動發展之快，居世界領先地位。