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爬杆碎冰机器人-集液压、曲柄摇杆、远程遥控、压力传感为一体的能够压碎电线电缆外冰壳的装置概念模型

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资料介绍

集液压、曲柄摇杆、远程遥控、压力传感为一体的能够压碎电线电缆外冰壳的装置概念模型。

电线覆冰，会增加电线的重量，会增加铁塔的支撑重量，增大受风阻力，严重时会造成塔架的坍塌，导线接地，断线，断路等不易恢复的严重故障。而电线跟塔架是通过绝缘子串连接的，绝缘子串覆冰，会影响线路的绝缘能力，严重是造成线路放电。

该碎冰机器人是基于压力效应而实现人性化遥控的一种破冰机器人。设计一个齿轮传力系统，通过遥控传感技术控制电能供给，通过液压系统将控制爬行手的捏合与放松。

二、碎冰机器人研制应用的原理

1、曲柄摇杆

英文名称：crankrockermechanism；

定义：具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常，曲柄为主动件且等速转动，而摇杆为从动件作变速往返摆动，连杆作平面复合运动。曲柄摇杆机构中也有用摇杆作为主动构件，摇杆的往复摆动转换成曲柄的转动。曲柄摇杆机构是四杆机构最基本的形式。

应用举例：牛头刨床进给机构、雷达调整机构、缝纫机脚踏机构、复摆式腭式破碎机、钢材输送机等。

当曲柄匀速转动时，摇杆作变速摆动，而且往复摆动的平均速度是不同的。若将平均速度小的行程作为工作行程（正行程），将平均速度大的行程作为非工作行程（反行程），那么，我们把曲柄摇杆机构这种正、反行程平均速度不等的特性称为急回特性。急回特性很有用，牛头刨床、往复式运输机等机械就常常利用急回特性来缩短非生产时间，提高生产率。

2、液压系统

液压传动中具有随动作用的液压自动控制系统。在这种系统中,大功率的液压元件(包括液压伺服阀和液压执行元件) 跟随小功率的指令信号元件动作。执行元件所控制的通常是位置、速度等机械量。指令信号元件又称参考信号元件，它发出代表位置、速度或其他量的指令信号。大功率与小功率之比可以达几百万倍以上。液压伺服系统是反馈控制系统，反馈回来代表实际状态的信号与指令信号比较，得到误差信号，如果误差不是零，便进行调节。例如在高射炮自动瞄准系统中，雷达跟踪飞机，并将信号送给指挥仪，指挥仪计算出高射炮管应处的位置，炮管的实际位置与指挥仪算出的指令位置在系统中不断进行比较和调节，直到误差小于许可值时才射击。液压伺服系统通常应包括：实际状态的测量反馈元件；小功率指令信号的传递元件和大功率液压执行元件；期望状态和反馈状态的比较元件；差值信号的放大元件。液压伺服系统分为机械液压伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。它们的指令信号分别为机械信号、电信号和气压信号。电液伺服系统因电气控制灵活而得到广泛的应用；气液伺服系统用于防爆的环境或容易获得气压信号的场合。液压伺服系统应具有必要的性能：工作稳定；对指令信号反应快；稳态误差小；对干扰不敏感。液压伺服系统是自动控制系统中应用最广泛的一种。在精密加工的定位系统中,液压伺服系统能保证小于0.1微米的加工误差。世界上许多巨大天文望远镜的动作，都是用星光作为伺服系统的指令信号，通过液压伺服系统和执行元件进行跟踪的。
液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求（特别是动态性能），通常所说的液压系统主要指液压传动系统。

其组成部分：

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。

动力元件

动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。

执行元件

执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。

控制元件

控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀包括溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

辅助元件

辅助元件包括油箱、滤油器、冷却器、加热器、蓄能器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位计、油温计等。

液压油

液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

系统结构：

液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。

液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。

在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。

基本液压回路中的动作顺序—控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。对于执行元件和控制元件，演示文稿都是基于相应回路图符号，这也为介绍回路图符号作了准备。

根据系统工作原理，您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0，则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数，则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数。不仅应对液压回路进行编号，也应对实际设备进行编号，以便发现系统故障。

DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成，其包括下面四个部分：设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备，则可省略设备编号。
实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应。

发展历史：

1795年英国约瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。

第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。
第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。近20~30 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。