液壓挖掘機工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動分析
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安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書
附錄
中英文翻譯
一種挖掘機的裝載獨立控制
摘要
這項研究主要焦點是調(diào)查挖掘過程由應(yīng)用裝載獨立液壓閥門控制。
這種方法準(zhǔn)許避免閉合回路控制系統(tǒng)與傳感器和變換裝置裝在挖掘機附件上。而傳感器單元沒有裝在機器附件上,被考慮的系統(tǒng)由二次子系統(tǒng)組成:微型計算機和一個液壓單元(泵和裝載獨立閥門)。在微型計算機單元中,鏟斗的動力速度與三個液壓缸流過的液壓油有關(guān)。然后,油流程轉(zhuǎn)移為電信號開動裝載獨立閥門。它們的動作由應(yīng)用傳遞作用提出。系統(tǒng)的表現(xiàn)為檢驗油流入液壓缸時的突然變速。本文的最后部分致力與獲得的實驗性結(jié)果。第一結(jié)果
處理垂直的鉆井;第二個結(jié)果應(yīng)付挖掘一條水平的軌道。
1、介紹
介于最近研究的令人鼓舞的結(jié)果,人類一系列對挖掘過程改進的努力的可能性將大大增加,著也許主要通過反復(fù)工作任務(wù)控制,譬如槽探和鉆井,要求機器操作人員在執(zhí)行各項任務(wù)
期間有穩(wěn)定的表現(xiàn),特別注意的是,在研究中,挖掘機應(yīng)該適應(yīng)沿著指定的軌道,在不同的土壤中工作。
挖掘機的基本控制過程是由佤哈、斯克呢司、合瑪米、哈論和斯克尼德提出的。布丹和古柯尼斯克致力與挖掘機吊桶的感應(yīng)轉(zhuǎn)動裝置在運動學(xué)中的應(yīng)用的研究,在這種方法中,液壓油流入液壓缸的速度的很小的變化將影響靈敏度分析,黃教授等提出了機器人挖掘機的阻抗控制研究方法,他們應(yīng)用了兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):一個是源控制器,另一個是反饋目標(biāo)阻抗。另外一個阻抗系統(tǒng),致力于力與位置的混合控制,由哈教授提出。
機器人的第一代被假設(shè)成了“開環(huán)”安置設(shè)備,這暗示了所有零件必須被制造的具有很高精確性,其次,位置遙控機械裝置與傳感器可觀地減少了對這個準(zhǔn)確性的要求。這里是幾種方法,作為參考,使機器人挖掘機提高產(chǎn)業(yè)機器人的工作能力,實施了力量單元細(xì)胞、縱向和有角量得傳感器。但是,二個主要區(qū)別在制造機器人和機器人挖掘機得要求之間是應(yīng)該注意的。第一區(qū)別是,制造機器人工作在幾乎完善的情況下,避免振動、濕氣和其他可能殘損的情況。第二個區(qū)別時制造機器人要求非常高得準(zhǔn)確性,經(jīng)常在微米之內(nèi)。相反,機器人挖掘機得運轉(zhuǎn)在非常困難得建造場所內(nèi),并且被運行得軌跡所要求的準(zhǔn)確性和產(chǎn)業(yè)機器人相比,是有限的,經(jīng)常在厘米之內(nèi),以挖掘機工作的困難情況,所有傳感器被連接到吊桿、機械臂和鏟斗之上必須被很好得保護。
記住上述區(qū)別,它將對通過液壓模塊(油泵和裝載獨立閥門)來檢驗控制挖掘軌跡產(chǎn)生很大作用。換句話說,研究系統(tǒng)傳感器單元避免裝在挖掘機附件上,結(jié)合反饋控制器,包括機器的液壓單元。本論文的主要宗旨將擴大討論,由作者[10]創(chuàng)始,裝載獨立閥門可能被安裝在操作員的控制室里面。在這個假定外,系統(tǒng)避免傳感器裝在挖掘機附件上,以后談?wù)撓到y(tǒng)得數(shù)學(xué)模型,初步實驗性結(jié)果被提出在本文得末端。
2 問題的聲明
本文處理受控問題得聲明,一個挖掘鏟斗的行動沿一個被規(guī)定的道路,問題來源于早先作者的理論調(diào)查,對半靜止運動學(xué)上導(dǎo)致的挖掘過程為假定拋物線的軌道。在這項研究中,可作如下假定:挖掘機附件是一個平面機制,由吊桿、機械臂、鏟斗組成,三者獨立地工作,由液壓缸操作該系統(tǒng),它們保證這三個獨立部分能在一個平面內(nèi)運動,兩個位移和自轉(zhuǎn)。
挖掘過程,根據(jù)演示實驗,假定是足夠慢的,把它作為一個半靜止?fàn)顟B(tài),慣性期限在附件的運動就可以被忽略了,只有伺服機械的短管軸被認(rèn)為是在加速移動,這無法被忽略。
壓力的干擾被認(rèn)為采取正旋形式,理想的正旋值取決于系統(tǒng)的移動情況。
假定土壤環(huán)境類似,一些小的影響因素如小石頭等是可以被接受的。
我們建議挖掘操作是人工協(xié)助的,這就意味著在遇到一個更大的障礙時,操作人員必須干預(yù)挖掘機的挖掘工作。
如果我們的假定成功,所提出的控制設(shè)定就能應(yīng)用于一種標(biāo)準(zhǔn)的挖掘機,這種挖掘機將在更大范圍內(nèi)增強人類的安全作業(yè)能力,比如槽探和鉆井。
實驗假設(shè)由三個系統(tǒng)組成:即微型計算機、PLC和液壓部分(液壓泵、閥門、液壓缸),并且機制以三個自由度鏟斗。其次,子系統(tǒng)被考慮作為組成部分,在第一子系統(tǒng)中,以下組成部分可被認(rèn)為:個人計算機以專業(yè)的軟件,變換行為和軌跡整平機以相等和不等形式轉(zhuǎn)換為電信號,后者被送到PLC單元那些反過來控制電磁閥的電子驅(qū)動。壓力從電磁閥產(chǎn)生變化在短管軸位置上,保證假定的油流量流入液壓缸。短管軸位置,反過來被轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成一個電反饋信號輸送到電磁閥中,被打開的短管軸讓油流動到第三子系統(tǒng),即挖掘機的液壓缸。終于,第二子系統(tǒng)由三個組成部分組成:液壓缸、吊桿、機械臂、鏟斗。挖掘機動作時,三個組成部分也在作相應(yīng)的動作。關(guān)于這些信息的改變被輸送到第二液壓系統(tǒng),在那里,反饋信號改變短管軸的位置,保證油流入被規(guī)定的彈道。
在本文中,所有系統(tǒng)組成部分將被用穩(wěn)定觀點調(diào)查研究,作用理論上被定義,或從數(shù)字圖形上把液壓設(shè)備加以編目,加上所有特殊組成部分的調(diào)動作用,整體系統(tǒng)的調(diào)動作用被談?wù)?。這種觀點表現(xiàn)在突然的單位信號以下。
幾個實驗被執(zhí)行了,表示,假定鏟斗的運動是固定的,在實驗之中,一個致力于鉆井,換句話說,運動學(xué)上所說的軌道是平之的垂直線。實驗所獲得的線索被[6]所證實,注意到,有趣的是,實驗時線長的變化不超過10cm。
3、實驗行認(rèn)識
3.1 微型挖掘機實驗
微型挖掘機K-11用在了實驗中,假設(shè)在一個連續(xù)的機器當(dāng)中,最小的部分被替換掉,需要進行經(jīng)過考慮的控制,在液壓機構(gòu)中主要部分被替換掉的是閥門。另外,液壓缸加另外的閥門時需要一定的壓力,這保證附件上的意外事件不會發(fā)生。被用于這個實驗的液壓裝載獨立閥門是由丹富斯提出的,信息從微型計算機上調(diào)入裝載獨立閥門是通過一個控制區(qū)域。
在液壓機構(gòu)的修改后,挖掘機可用于二種不同的方式來控制。第一種方法由安置在操作員辦公室里的操縱桿組成,用這種方法,操縱員能夠以隨意的速度反復(fù)移動機器至任意位置。第二種方法是在微型計算機編程吊桶的運動,從那里得到的信息轉(zhuǎn)換為液壓缸的伸長率,由液壓油油量來移動它們,后者轉(zhuǎn)換為一個電子信號通過控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)輸送到裝載獨立閥門,裝載獨立閥門的電系統(tǒng)機構(gòu)顯示在圖7中。
圖7
這種控制算法由波蘭巴家私寫出,并在Windows98中被執(zhí)行,控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)假定采樣時間在0.5秒和2秒之間。
3.2 實驗結(jié)果
為了審查所提議的控制系統(tǒng)的表現(xiàn)情況,上面提及的具有三個液壓缸和三個自由度的微型挖掘機被使用了,一個電動液壓閥門、一個裝載獨立閥門、一個比例閥門控制分開各個液壓缸。
完成實驗是為了控制吊桶的運動沿著直線,一個垂直線,一個是水平直線,像在問題的聲明中被提及的,動作被控制在自由空間和裝有類似濕度的潮濕沙子的土壤箱子里
實驗以相對速率為沒分鐘兩米執(zhí)行,鉆井所獲得的彈道沿著一條垂直線,吊桶尖端的運動沿著一條水平線,兩者在圖8和9中被表示出來。
圖8
圖9
4、結(jié)論
一個相對簡單的挖掘機的控制系統(tǒng)被提出來了,系統(tǒng)避免傳感器安裝在機器的附件上,整個控制硬件是在裝載獨立閥門之內(nèi)的,位于操作室內(nèi)。通過更進一不的研究和改進,系統(tǒng)適用于大規(guī)模制造的挖掘機,幫助工作過程反復(fù)進行,比如開掘溝槽或鉆井。
實驗性結(jié)果被高質(zhì)量的表現(xiàn)出來,并且,高質(zhì)量的結(jié)果在水平線情況下是被允許的,在這里獲得的彈道在直線的移動不超過4%。較不準(zhǔn)確的情況是在第二種情況下,即為垂直線。在這里,實驗的運行錯誤將達到15%,在其他當(dāng)中,事實也許導(dǎo)致一個液壓缸在運動中改變軌跡,它意味著在那時,它的卷軸將關(guān)閉液壓油對兩個液壓缸末端的輸送,同時,當(dāng)這個液壓缸的行動被阻礙時,另外兩個液壓缸正在運動。這些判斷在考慮改變當(dāng)前模型時不得不考慮,這些改變將包括三個液壓缸的聯(lián)合控制系統(tǒng),包括時間的延誤對零流量缸改變其速度的影響。
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