汽车液压翻转系统设计大学论文

汽车液压翻转系统设计 

第1章 绪 论 

1.1课题来源及研究的目的和意义课题来源及研究的目的和意义

随着经济的不断发展随着经济的不断发展,,大型工业与民用建筑不断的出现大型工业与民用建筑不断的出现,,以至使得像汽车

液压这样的钢材有着大量的市场需求。液压这样的钢材有着大量的市场需求。20052005年推出的《钢铁新政》确立了一个

重要的的产业政策是注重钢材的节约使用重要的的产业政策是注重钢材的节约使用,,发展循环经济发展循环经济,,是实现钢铁工业可持续发展的必由之路。同时还明确指出H型钢材是绿色环保产品型钢材是绿色环保产品,,要大力推广应用。

因此可以说因此可以说,,液压远期需求依然很大。在液压的价格方面有利好因素液压远期需求依然很大。在液压的价格方面有利好因素,,首先首先,,板材

价格持续上涨价格持续上涨,,自2005年以来年以来,,以冷轧为带动以冷轧为带动,,中厚板中厚板,,热卷以及螺纹等的价格都

有不同程度的上涨。尤其宝钢调价以来有不同程度的上涨。尤其宝钢调价以来,,板材价格在此带动下持续高涨。钢市场

逐步回暖也给H型钢市场形成了一个比较稳定的外部环境。其次型钢市场形成了一个比较稳定的外部环境。其次,,国外H型钢市

场行情较好场行情较好,,为我国H型钢出口创造了一个有利环境型钢出口创造了一个有利环境,,日本日本,,美国及欧洲等地H型

钢市场逐步回暖钢市场逐步回暖,,价格均有不同程度的程度的回升价格均有不同程度的程度的回升,,国内市场进口H型钢与国产H

型钢价格差距已经消失型钢价格差距已经消失,,对国内市场不再构成威胁对国内市场不再构成威胁,,反而有利于国内钢材的出口。汽车液压翻转机机构在在这个经济背景下产生。汽车液压翻转机机构在在这个经济背景下产生。

液压虽然可以用热轧的方法制造液压虽然可以用热轧的方法制造,,但只能在端面高度为400~600mm范围

内取得最佳经济效果内取得最佳经济效果,,小于或大于这个范围小于或大于这个范围,,用其它焊接方法制造更为有利。同时同时,,

在焊接生产加工中在焊接生产加工中,,当液压完成组对并进行一面的焊接后当液压完成组对并进行一面的焊接后,,需要将其翻转需要将其翻转,,以便焊

接另一面。但由于液压体积大、重量重接另一面。但由于液压体积大、重量重,,人工很难翻转人工很难翻转,,所以需要专用的设备所以需要专用的设备,,尤

其是在大批量生产中其是在大批量生产中,,就更需要一种翻转部分构来完成这一操作就更需要一种翻转部分构来完成这一操作,,以提高生产效

率。汽车液压翻转部分就是应用在这种场合下的设备。率。汽车液压翻转部分就是应用在这种场合下的设备。 1.2同类设备目前的发展着状况同类设备目前的发展着状况

对于翻转机构对于翻转机构,,现在已有很多的形式。如有框架式、头尾架式、链式、环

式、推举式等。推举式等。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。目前国内还未对各种形目前国内还未对各种形

式的翻转机制订出系列标准式的翻转机制订出系列标准,,但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机,,并成系列。 

另外另外,,配合焊接机器人使用的框架式、头尾架式翻转机头尾架式翻转机,,国内外均有生产。

它们都是点位控制它们都是点位控制,,控制点数以使用要求而定控制点数以使用要求而定,,但多为2点每隔、点每隔、44点(每隔每隔))、8

点(每隔每隔))控制控制,,翻转速度以恒速的为多翻转速度以恒速的为多,,但也有变速的。翻转机与机器人联机按程

序动作序动作,,载重量多在20~3000之间。例如我国汽车、摩托车等制造行业使用的弧焊机器人加工中心焊机器人加工中心,,已成功地采用了国产头尾架式和框架式的焊接翻转机,由于

是恒速翻转是恒速翻转,,点位控制点位控制,,并辅以电磁制动和汽缸锥销强制定位并辅以电磁制动和汽缸锥销强制定位,,所以多采用交流电

动机驱动、普通齿轮副减速普通齿轮副减速,,机械传动系统的制造精度比轨迹控制的低1到2级,

造价便宜。部分构主要有机械式和液压式两种部分构主要有机械式和液压式两种,,且各种提升设备已形成标准系列。 

机械式部分构通常是以省力的钢丝绳滑轮组作为执行构件的,所以可以

有较大的提升范围有较大的提升范围,,滑轮组一般使用定滑轮、定滑轮和动滑轮、双联滑轮组双联滑轮组((四分

支)、双联滑轮组双联滑轮组((八分支八分支))等几种形式。另外在机械式部分构中另外在机械式部分构中,,也有采用齿轮和

齿条进行提升齿条进行提升,,但采用这种机构的设备一般只适用于小型货物、轻载情况下的提升作业。升作业。

液压式部分构也是常用部分构中的一种。它采用液压作为动力源它采用液压作为动力源,,包括有

使用液压马达使用液压马达,,其执行提升的机构同机械式。由于液压缸的行程有限由于液压缸的行程有限,,对于较大行

程的提升都设计有增加行程的装置程的提升都设计有增加行程的装置,,如X形的支架。因此因此,,液压式部分构多用于升降台、汽车翻斗等不需要很大行程降台、汽车翻斗等不需要很大行程,,但却有较大载重的设备中。但却有较大载重的设备中。

考虑液压传动具有在同样的驱动功率下考虑液压传动具有在同样的驱动功率下,,液压装置的重量更轻、体积更小

及耐冲击的特点。选用液压式部分构作为液压的提升装置。由于系统不需要较大

的提升行程的提升行程,,所以使用液压缸直接推动翻转架进行提升即可所以使用液压缸直接推动翻转架进行提升即可,,这样做这样做,,虽然要使用

较多的液压缸较多的液压缸,,但可以简化部分构但可以简化部分构,,所有翻转架的液压缸都由一个泵源提供动力所有翻转架的液压缸都由一个泵源提供动力,,

即可保证液压缸的同步动作即可保证液压缸的同步动作,,也可以减少空间的使用。也可以减少空间的使用。

我国研制的液压部分我国研制的液压部分,,因具有体积小、因具有体积小、结构紧凑、结构紧凑、结构紧凑、安装灵活、安装灵活、安装灵活、操作简单及操作简单及

良好的防爆性能与容积调速和恒扭矩输出特性等优点,广泛应用于工业生产中广泛应用于工业生产中,,并已在在各种金属、非金属矿山和现代工程施工、建筑等领域作非防爆提升设备

也得一定程度的推广应用也得一定程度的推广应用,,并仍有较大市场前景。 随着技术的发展随着技术的发展随着技术的发展,,在液压部分

的使用市场受到挑战的条件下的使用市场受到挑战的条件下,,对液压部分动性的动态品质与综合性能提出了更

高的要求。现有液压部分的液压系统为开环加简单的手动操作比例式减压阀控制

方式方式,,液压泵为直接反馈排量调节变量控制结构液压泵为直接反馈排量调节变量控制结构,,这很难满足对液压部分的高品

质要求。在现有液压部分基础上在现有液压部分基础上,,如何调整液压系统结构、设计控制策略设计控制策略,,实现自

动控制程度更高、动控制程度更高、安全可靠性更好、安全可靠性更好、安全可靠性更好、运行效率更高、运行效率更高、运行效率更高、满足乘坐舒适性要求的高品满足乘坐舒适性要求的高品

质液压部分成了目前液压部分研究与生产厂家的当务之急。 液压部分按传动系液压部分按传动系统有全液压传动的液压部分和液压统有全液压传动的液压部分和液压??机械传动两大类。机械传动两大类。

液压部分由于采用液压传动液压部分由于采用液压传动,,减小了产生电火花的元件减小了产生电火花的元件,,空载直接启动空载直接启动,,

完全由液压系统实现调速完全由液压系统实现调速,,电气控制设备简单电气控制设备简单,,便于实现防爆便于实现防爆,,安全可靠性好安全可靠性好,,液

压系统传递动力均匀平稳压系统传递动力均匀平稳,,而且通过液压变量泵能实现无级变速而且通过液压变量泵能实现无级变速,,起动换向平稳

低速动转性能好低速动转性能好,,电控制部分在启动和低速提升时电阻器消耗能量电控制部分在启动和低速提升时电阻器消耗能量,,在低速重载

下放时靠制动间摩擦来实现调速。而液压部分调节速时无电阻器消耗电能下放时靠制动间摩擦来实现调速。而液压部分调节速时无电阻器消耗电能,,且在下放重载时向电网反馈电能。液压部分不象电控制部分那样频繁启动电动机下放重载时向电网反馈电能。液压部分不象电控制部分那样频繁启动电动机,,与

同功率的电控防爆部分相比同功率的电控防爆部分相比,,结构简单结构简单,,体积小体积小,,占用用室小、运输、安装费用低安装费用低;;

安全保护设施齐全。安全保护设施齐全。 从控制理论角度来讲从控制理论角度来讲从控制理论角度来讲,,部分液压系统是典型的非线性、变

载荷、变参数的系统载荷、变参数的系统,,工作效率更高、安全可靠性更好、乘坐更为舒适性等技术

要求又对液压部分的平层位置精度、速度、加减速度的动态控制指标提出了更高

的要求。到目前为止到目前为止,,防爆液压部分控制系统主要是容积调速控制防爆液压部分控制系统主要是容积调速控制,,即司机操作减

压式比例控制阀向变量控制系统的比例油缸输入压式比例控制阀向变量控制系统的比例油缸输入??逐渐变化的压力油逐渐变化的压力油,,比例油缸

位移控制伺服阀阀芯位移位移控制伺服阀阀芯位移,,伺服阀又通过差动油缸控制摆动缸体伺服阀又通过差动油缸控制摆动缸体,,改变变量泵的斜盘倾角大小斜盘倾角大小,,改变液压泵拾出流量的大小和方向改变液压泵拾出流量的大小和方向,,进而改变液压马达的速度大

小和旋转方向小和旋转方向,,实现对提升箕斗或雄笼的升降。液压提升的电液比例控制和电液

伺服控制方式正处于研究和研制阶段。伺服控制方式正处于研究和研制阶段。

根据国家计委等三部委发布的“提升设备产品市场总需求表”获悉根据国家计委等三部委发布的“提升设备产品市场总需求表”获悉,,矿用提

升设备产品“九五”期间总需求量比“八五”期间增加38%,38%,“十五”期间的总“十五”期间的总

需求量也有增无减需求量也有增无减,,其中大中型矿用提升设备全国每年平均需求量约为3250台。

同时同时,,据不完全统汁据不完全统汁,,目前我国约有目前我国约有?1.2??2.5m?1.2??2.5m井下提升设备近15000台,大部分

为非防爆型。随着电控防爆技术的发展随着电控防爆技术的发展,,、液压防爆部分的井下市场的受到挑战。但因液压防爆部分具有电控部分无法比拟的优点但因液压防爆部分具有电控部分无法比拟的优点,,特别是随着液压伺服控制技术

的发展的发展,,各种液压伺服控制策略如PID控制、自适应控制、变结构控制、模糊控

制、神经网络控制在液压部分中的应用制、神经网络控制在液压部分中的应用,,液压部分的动态品质、综合性能必将得

到大幅度的提高到大幅度的提高,,液压防爆提升的优势将更加明显。液压防爆提升的优势将更加明显。

液压部分的竞争优势除原有结构紧凑、安装灵活、操作简单及良好的防