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自适应液压工程夹持器的设计与研究

作　者: 宋泽帅
导　师: 王守城
学　校: 青岛科技大学
专　业: 动力工程
关键词: 自适应控制液压系统夹持器 PLC控制 OPC技术
分类号: TU621
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着施工过程中机械化水平的提高,挖掘机得到了广泛地应用,在其应用过程中,根据不同的作业类型,需要配置相对应的前端执行器。在工程实际中经常需要对大质量物体进行装卸、安装、转移等。然而针对这些作业类型,挖掘机缺少相应的前端执行器。为此本课题设计了一种新型的自适应液压工程夹持器,并对其设计过程和实现方法进行了研究。本课题以自适应液压工程夹持器为设计对象,根据夹持器的结构和功能,从机械结构、液压系统、控制系统和滑移检测系统四个部分进行研究和展开。首先介绍了课题提出的背景、意义,以及相关技术在国内外的发展现状。然后对液压工程夹持器的整体设计要求进行了分析,确定了工作载荷、基本尺寸和控制要求,并根据夹持器的工作行程,所夹持的物体形状以及执行器的工作方式,设计夹持器的机械原理图,对主要零部件进行了三维设计和校核。分析了液压系统的功能,确定了系统的主要参数,并拟定了液压系统原理图。在夹持器的控制方面,分析了控制系统要求,编制了相应的PLC控制程序。在夹持器的设计中引入了基于滑移信号的自适应压力控制,使得夹持器能够根据被夹持物体的重力和表面状况调整夹持回路的系统压力,从而达到稳固夹持的目的。通过本课题的设计和研究,完成了自适应液压工程夹持器的基本设计。另外在设计过程中所用到的计算机辅助设计技术、Visual Basic与OPC服务器的连接方法、KEPserverEX与PLC的通信,以及PLC控制技术,可以为相关产品的设计提供参考。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 课题研究的背景和意义  9
  1.2 课题的提出  9-10
  1.3 国内外的发展现状  10-15
    1.3.1 液压技术研究  11
    1.3.2 传感器技术研究  11-13
    1.3.3 控制技术研究  13-14
    1.3.4 仿真技术研究  14
    1.3.5 监控技术  14-15
  1.4 课题研究主要内容  15-17
2 机械结构设计  17-33
  2.1 功能与基本参数  17-18
    2.1.1 夹持器机械结构功能  17
    2.1.2 机械结构基本参数  17-18
  2.2 机械原理设计  18-20
    2.2.1 夹持机构原理设计  18-19
    2.2.2 腕部转动机构原理设计  19-20
  2.3 夹持机构设计  20-28
    2.3.1 确定结构基本尺寸  20
    2.3.2 夹持板的尺寸计算  20-21
    2.3.3 弯杆的尺寸计算  21-23
    2.3.4 销轴连接的尺寸计算  23-25
    2.3.5 弯杆的设计与校核  25-27
    2.3.6 夹持机构零件设计与装配  27-28
  2.4 腕部转动机构设计  28-31
    2.4.1 转动主轴设计  28-30
    2.4.2 齿轮传动设计  30-31
    2.4.3 转动机构零件设计与装配  31
  2.5 夹持器总体装配  31-32
  2.6 本章小结  32-33
3 液压系统设计  33-45
  3.1 液压传动技术概述  33-34
    3.1.1 基本原理  33
    3.1.2 液压传动的特征  33
    3.1.3 液压传动技术的优势  33-34
  3.2 液压系统工况分析  34-35
    3.2.1 系统功能和执行元件  34
    3.2.2 负载和运动分析  34-35
  3.3 确定系统主要参数  35-38
    3.3.1 确定液压系统的设计压力  35
    3.3.2 计算液压缸的主要结构尺寸  35-37
    3.3.3 计算液压马达的排量  37
    3.3.4 计算液压缸或液压马达所需流量  37-38
  3.4 液压系统原理图的拟定  38-44
    3.4.1 制订夹持机构液压回路方案  38-40
    3.4.2 制订转动机构液压回路方案  40-41
    3.4.3 制订供油回路方案  41-42
    3.4.4 液压系统原理图的合成  42-44
  3.5 本章小结  44-45
4 控制系统设计  45-63
  4.1 控制技术概述  45-47
    4.1.1 电液比例控制技术  45
    4.1.2 PLC技术  45-47
  4.2 控制过程分析  47-49
    4.2.1 夹持机构控制过程  47-49
    4.2.2 腕部转动机构控制过程  49
  4.3 控制系统硬件配置  49-52
    4.3.1 比例减压阀的选择  49
    4.3.2 压力变送器的选择  49-50
    4.3.3 接近传感器的安装  50-51
    4.3.4 PLC硬件设备配置  51-52
  4.4 PLC程序设计  52-62
    4.4.1 程序控制原理与过程  52-54
    4.4.2 输入输出分配与端子接线  54-55
    4.4.3 PLC程序编制  55-62
  4.5 本章小结  62-63
5 滑移监测系统设  63-75
  5.1 滑移检测系统概述  63-64
    5.1.1 滑移检测系统的功能  63
    5.1.2 滑移检测系统实现原理  63-64
  5.2 滑移检测系统的构成  64-66
    5.2.1 信号的传递过程  64
    5.2.2 滑移检测的硬件连接  64-65
    5.2.3 位移传感器的排布  65-66
  5.3 硬件设备连接  66-69
    5.3.1 OPC技术概述  66
    5.3.2 KEPServerEX软件概述  66-67
    5.3.3 OPC服务器设置  67-69
  5.4 滑移检测程序设计  69-74
    5.4.1 滑移检测程序功能分析  69
    5.4.2 程序与OPC服务器的连接  69-74
  5.5 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
攻读学位期间发表的学术论文目录  81-82

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