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        淺析AGV舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

        2021-12-06 17:41:34宋金時
        裝備維修技術(shù) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:液壓系統(tǒng)

        宋金時

        摘 要:AGV亦即自動導(dǎo)引小車, AGV搬運車就能自動而快速、穩(wěn)定且準(zhǔn)確地完成運輸任務(wù),能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線無人化、全自動化的目標(biāo),在很大程度上降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本,提高了企業(yè)的利潤,符合未來企業(yè)向低成本、高效率的方向發(fā)展的要求。由于AGV的優(yōu)秀性能,它被廣泛應(yīng)用與社會生活中的各方各面。在這樣的情況下,研究AGV的舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng)在時下的社會中具有特別的意義。從國內(nèi)外AGV發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對當(dāng)下企業(yè)的要求研究設(shè)計出AGV(叉車)的舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng),使用SOLIDWORKS建立AGV舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型,對其進行計算機仿真實驗,分析結(jié)構(gòu)的合理性與機構(gòu)的性能。

        關(guān)鍵詞:AGV;叉車;舉升機構(gòu);液壓系統(tǒng)

        1 AGV叉車舉升機構(gòu)結(jié)構(gòu)

        1.1驅(qū)動系統(tǒng)

        AGV叉車的驅(qū)動系統(tǒng)包括叉車發(fā)動機、傳動裝置和電氣系統(tǒng)。發(fā)動機作為叉車的“心臟”,主要輸出AGV叉車的動力;傳動裝置包括變速器、差速器等,主要作用是將發(fā)動機輸出的動力傳遞給叉車的驅(qū)動輪和液壓泵,以完成AGV叉車的行駛和舉升機構(gòu)的升降;電氣系統(tǒng)主要由蓄電池、LED燈等部分組成,該系統(tǒng)主要起提供電力電能的作用。

        1.2控制系統(tǒng)

        AGV叉車的控制系統(tǒng)主要由中央處理器、微型pc及各種傳感器組成,它是AGV叉車的“大腦”,負(fù)責(zé)接收外部指令并以此為根據(jù)進行AGV叉車內(nèi)部各項職能的分配,AGV叉車是否啟動、舉升機構(gòu)是否執(zhí)行升降操作、AGV叉車是否變向行駛都是由控制系統(tǒng)決定的。

        1.3壓系統(tǒng)

        AGV叉車的液壓系統(tǒng)包括油箱、液壓泵、舉升油缸等部件,這一部分一般與叉車的舉升結(jié)構(gòu)相連,用以實現(xiàn)叉車貨叉的升降功能。

        1.4舉升機構(gòu)

        這部分通常包括AGV叉車的貨叉、叉架、內(nèi)外門架、提升鏈條、輪系等。舉升機構(gòu)的作用是實現(xiàn)對貨物的運輸、升降,是AGV叉車的核心執(zhí)行裝置。

        2 AGV叉車液壓系統(tǒng)設(shè)計

        2.1選擇起升形式的方案

        常見的起升形式有許多種,但它們大致可分為電機驅(qū)動、氣壓傳動和液壓傳動三種類別。

        電機傳動顧名思義即是以伺服電機作為起升的動力來源,以絲桿和皮帶作為執(zhí)行部件,具有較高的精度,常用于回轉(zhuǎn)機構(gòu)的驅(qū)動。并且,由于電機驅(qū)動使用的是電力,它釋放的污染更少,噪音也比較低。盡管電機驅(qū)動的優(yōu)點很多,但它相對氣壓和液壓傳動的執(zhí)行速度更慢,功率也更低,不適用舉升較重的載荷。

        氣壓傳動是以空氣作為工作的介質(zhì),并且介質(zhì)再使用后無需進行處理就可以直接排放到空氣中,不會對環(huán)境造成污染。但由于空氣的可壓縮性質(zhì),在氣壓傳動過程中可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,存在一定的隱患,且重載情況下的氣壓傳動對裝置的要求比較高,成本也比較大。

        液壓傳動使用的工作介質(zhì)是液壓油。由于流體的性質(zhì),液壓傳動的執(zhí)行速度很快,調(diào)速范圍也比較大。液壓傳動裝置的結(jié)構(gòu)較緊湊,體積也較小,成本較低而且可以靈活布局,可以和控制系統(tǒng)結(jié)合使用,操作簡單快捷,更容易實現(xiàn)自動化。液壓傳動使用的液壓油的密度很高,對比其它介質(zhì)而言不易被壓縮,適用于需要承受重載的機構(gòu)。液壓傳動中所用的大量部件都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,可以根據(jù)不同的場合進行調(diào)整,可變性很高。不過,液壓油在工作過程

        中存在泄漏現(xiàn)象,流動時也會產(chǎn)生邊沿?fù)p失和局部損失,因此不適用遠(yuǎn)距離的傳動。

        但本次設(shè)計的是AGV叉車的舉升機構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊,承受負(fù)載大,傳動距離較短,需要良好的傳動穩(wěn)定性。對比三種傳動方案,選擇穩(wěn)定性更好,傳動效率更高的液壓傳動作為起升的動力。

        2.2液壓系統(tǒng)的組成和工作原理

        液壓系統(tǒng)主要由液壓油缸、液壓動力單元和約束液壓油流動路徑的高壓油管組成。液壓動力單元包括電機、油泵、濾油器、閥門等元件。液壓系統(tǒng)以電機驅(qū)動油泵抽取油箱中的油進入油管,之后對液壓油的流速控制基本依靠系統(tǒng)中的各種閥門來進行。

        當(dāng)要求液壓系統(tǒng)驅(qū)動貨叉起升時,電機工作驅(qū)動油泵抽出油箱中的油,液壓油經(jīng)過過濾器之后被油泵加壓變成高壓油,高壓油再經(jīng)過節(jié)流閥的調(diào)速后通過三位四通換向閥推動起升油缸運動,實現(xiàn)貨叉的起升。貨叉舉升貨物達(dá)到最大高度時,高壓油不再推動油缸繼續(xù)上升,而是在維持其最大行程的同時通過溢流閥溢流重新回到油箱中。當(dāng)貨叉需要下降時,程序控制三位四通換向閥進行換向,液壓油從有桿腔進油,驅(qū)動活塞桿下降,從而使貨叉實現(xiàn)下降功能。

        3 舉升機構(gòu)的仿真運動

        3.1 SolidWorks motion簡介

        SolidWorks motion 運動仿真是隸屬于SolidWorks的一個運動仿真插件。它是一個虛擬的仿真分析的工具,能夠?qū)?fù)雜的機械機構(gòu)進行動力和運動學(xué)仿真分析,得到仿真樣機的作用力、速度和加速度等信息,并通過圖表、數(shù)據(jù)等方式顯示出來,因此備受工程師們的青睞。通過SolidWorks motion 進行運動仿真,可以了解設(shè)計機構(gòu)的運動特性,在實際生產(chǎn)之前就能了解該機構(gòu)是否出現(xiàn)錯誤,大大節(jié)約了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

        SolidWorks motion 作為SolidWorks的插件,具有即插即用的特性,并且與運動算例相結(jié)合,在設(shè)計模型并完成裝配工作后,不需要退出設(shè)計的界面,也不需要轉(zhuǎn)換成其它格式就能夠直接進入SolidWorks motion 的界面,在仿真過程中出現(xiàn)錯誤即可隨時進行添加或刪減約束、改變載荷量、調(diào)整模型的參數(shù)等操作,極大地方便了設(shè)計工作,提高了設(shè)計機構(gòu)的效率。

        3.2舉升機構(gòu)仿真

        整個舉升機構(gòu)大致分為“內(nèi)門架”“外門架”、“叉腳升降機構(gòu)”、“鏈輪鏈條組合”以及“起升油缸”五部分,根據(jù)前面的設(shè)計過程得到的各個零件的參數(shù),在SolidWorks中繪制出各個零件,再分別按照這五部分進行簡單地裝配,最后將這五部分裝配起來就得到設(shè)計的舉升機構(gòu)的三位模型,建立好模型后,選擇插入motion仿真插件,開始進行運動仿真。

        需要對舉升機構(gòu)進行干涉檢查,直到得到機構(gòu)不發(fā)生干涉的結(jié)果之前都需要對機構(gòu)進行微調(diào),以免導(dǎo)致仿真運動出現(xiàn)錯誤的結(jié)果。接著按照實際情況下活塞桿的輸出速度,模擬實況給活塞桿設(shè)置線性馬達(dá),速度設(shè)置為20mm/s,按照運動過程中可能發(fā)生的接觸設(shè)置好各零件之間的接觸。最后設(shè)置仿真時間為9s,設(shè)置每秒仿真的步數(shù)為25步。點擊開始進行仿真運動,得到相應(yīng)的圖表。由圖活塞桿、貨叉的位移-時間變化曲線可以知道,隨著活塞桿以0.02m/s的速度勻速推動門架系統(tǒng)上升,貨叉沿著垂直方向的線性位移基本是一條曲線,即貨叉趨于勻速上升,且上升過程基本穩(wěn)定,沒有發(fā)生不良反應(yīng),說明本次設(shè)計的結(jié)構(gòu)是合理且良好的。

        結(jié)論:

        本次設(shè)計以AGV叉車作為研究設(shè)計的對象,對現(xiàn)下發(fā)展十分迅速的AGV叉車的舉升機構(gòu)和液壓系統(tǒng)進行了相應(yīng)結(jié)構(gòu)的簡單設(shè)計。托盤式AGV叉車相較于其它類型的AGV叉車,具有較獨特的一些結(jié)構(gòu),故而對其相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計時 需要大量的文獻(xiàn)作為基礎(chǔ),本文在查閱了較多有關(guān)AGV叉車的結(jié)構(gòu)設(shè)計和仿真運動分析的文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對AGV叉車的研究發(fā)展歷程和相應(yīng)的成果進行了總結(jié),并利用SolidWorks motion軟件對有關(guān)的重要機構(gòu)進行仿真運動分析,保證舉升機構(gòu)舉升貨物的穩(wěn)定性。

        參考文獻(xiàn):

        [1]楊榮. AGV車載控制器設(shè)計與研究[D].西安科技大學(xué),2020.

        [2]吳科奇. 玻璃基板運輸自動導(dǎo)引小車(AGV)設(shè)計[D].西安石油大學(xué),2020.

        [3]盧靜雪. AGV系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)研究[D].青島理工大學(xué),2019.

        [4]王云飛. 電控液驅(qū)重載AGV設(shè)計研究[D].山東大學(xué),2020.

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