摘要：設(shè)計了一種窨井清挖機械手液壓系統(tǒng)，首先擬定窨井清挖機械手液壓系統(tǒng)原理圖，該液壓系統(tǒng)由定量泵、電磁溢流閥、電磁換向閥、液壓鎖、雙單向節(jié)流閥、單向順序閥、調(diào)速閥及液壓缸等元件組成，液壓系統(tǒng)每個支路獨立動作實現(xiàn)機械手的工作循環(huán)；然后利用AMESim仿真軟件對該液壓系統(tǒng)進行仿真，驗證了方案的可行性。

關(guān)鍵詞：AMESim；窨井清挖機械手；液壓系統(tǒng)

中圖分類號：TP241 " "文獻標志碼：A " "文章編號：1671-0797（2023）02-0042-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.02.012

0 " "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重，但相對于國外來說，我國的窨井清淤技術(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，有些窨井狹窄、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，在面對窨井中出現(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[1]。鑒于此，本課題設(shè)計了一種用于窨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 " "擬定窨井清挖機械手液壓系統(tǒng)原理圖

1.1 " "窨井清挖機械手結(jié)構(gòu)

窨井清挖機械手結(jié)構(gòu)[2]如圖1所示。

1.2 " "窨井清挖機械手液壓系統(tǒng)擬定

窨井清挖機械手液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

2 " "窨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

本課題提出了窨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。此窨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。

[參考文獻]

[1] 高安禮.窨井清掏機器人研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2009.

[2] 樊鴻偉.窨井清淤機械手的設(shè)計與研究[D].唐山：華北理工大學(xué)，2016.

收稿日期：2022-09-29

作者簡介：王杰（1972—），女，河北黃驊人，工學(xué)碩士，教授，從事流體傳動與控制技術(shù)的研究及教學(xué)工作。