基于AMESim的蜜井清挖機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計

引言

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,城市人口日益增多,隨之產(chǎn)生的城市垃圾問題也日趨嚴(yán)重,但相對于國外來說,我國的客井清淤技術(shù)還不夠完善,城市排水系統(tǒng)中的問題也是復(fù)雜多變,比如干燥炎熱天氣會產(chǎn)生大量的毒氣,在陰雨天氣又會由于積水無法流通造成城市管道堵塞,從而影響人們的正常生活。

目前,我國在管道清淤方面還處于起步探索階段,大多數(shù)地區(qū)仍為人工清淤,主要依靠大鐵勺、鐵叉、夾具等。工人在井下作業(yè)時工作效率低,有些客井狹窄、危險性大,并且由于常年累積,里面充滿有毒氣體,易發(fā)生危險。相較而言,機械清淤更具優(yōu)勢,但我國的機械清淤仍存在很多問題,比如需要人機配合清淤,采用機械為主、人工為輔的清淤方式,在面對客井中出現(xiàn)的一些不易清理的雜物或遇到黏稠度較大的淤泥時,還會造成抓斗卡住等一系列存在安全風(fēng)險的問題。鑒于此,本課題設(shè)計了一種用于客井清挖的機械手液壓系統(tǒng),并利用AMESim仿真軟件對該液壓系統(tǒng)進行了仿真驗證。

1擬定蜜井清挖機械手液壓系統(tǒng)原理圖

1.1蜜井清挖機械手結(jié)構(gòu)

客井清挖機械手結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2蜜井清挖機械手液壓系統(tǒng)擬定

客井清挖機械手液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

2蜜井清挖機械手液壓系統(tǒng)仿真

2.1液壓系統(tǒng)建模

在AMESim仿真軟件中搭建液壓回路如圖3所示。

2.2仿真模型的參數(shù)設(shè)置

各回路的主要參數(shù)如表1所示。

2.3動態(tài)特性仿真分析

2.3.1舉升缸仿真分析

舉升缸的速度和位移曲線如圖4和圖5所示。

2.3.2水平伸縮缸仿真分析

水平伸縮缸工進和退回的速度和位移曲線如圖6和圖7所示。

2.3.3井下伸縮缸仿真分析

井下伸縮缸工進和退回的速度和位移曲線如圖8和圖9所示。

2.3.4平行四邊形機構(gòu)缸仿真分析

平行四邊形機構(gòu)缸工進和退回的速度和位移曲線如圖10和圖11所示。

2.3.5抓斗液壓缸仿真分析

抓斗液壓缸工進和退回的速度和位移曲線如圖12和圖13所示。

2.3.6液壓系統(tǒng)整體位移曲線

液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件整體位移曲線如圖14所示。機械手動作順序如下:首先舉升缸運動,達到指定高度后處于中位保壓狀態(tài):然后水平缸運動,達到指定位置后處于中位保壓狀態(tài):接下來井下伸縮缸進入井內(nèi),平行四邊形機構(gòu)定位,抓斗抓取,井下伸縮缸退回抓斗松開,卸掉垃圾:最后水平缸和舉升缸退回完成一次抓取。

仿真結(jié)果表明,該液壓系統(tǒng)設(shè)計方案可行。

3結(jié)語

本課題提出了箸井清挖機械手液壓系統(tǒng)方案,并利用AMEsim仿真軟件對該液壓系統(tǒng)進行了仿真分析,驗證了方案的可行性。此箸井清挖機械手極大地降低了工人的勞動強度,提高了清淤效率,不需要工人親自下井進行清理,能夠防范井下可能發(fā)生的安全事故,提高工作安全性,在我國城市環(huán)保和建設(shè)方面都具有重要意義。