限載式氣動葫蘆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)仿真研究.pdf

1、氣動技術(shù)隨著科技的進(jìn)步得到廣泛的應(yīng)用,新型的氣動工具逐步進(jìn)入市場,其中氣動葫蘆具有很強(qiáng)的市場競爭力,在軍工、石油、化工等具有易燃易爆的危險(xiǎn)環(huán)境中被廣泛使用,逐步取代了現(xiàn)有的手拉葫蘆和電動葫蘆。但通過對國內(nèi)外氣動葫蘆研究現(xiàn)狀的分析和實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn),國內(nèi)氣動葫蘆普遍存在殼體負(fù)載能力不足、制動性能差、馬達(dá)噪聲大、無限載限位保護(hù)等諸多問題,對其安全生產(chǎn)和推廣使用產(chǎn)生了很大的影響。
　　針對以上情況,本論文首先根據(jù)論文對氣動葫蘆技術(shù)指標(biāo)的要求

2、,對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì),分析了影響負(fù)載能力和提升速度的因素,依據(jù)氣動馬達(dá)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立馬達(dá)內(nèi)部壓力變化的數(shù)學(xué)模型和轉(zhuǎn)矩平衡方程,并進(jìn)行運(yùn)動仿真分析,利用仿真結(jié)果修正馬達(dá)結(jié)構(gòu)參數(shù)以提高馬達(dá)工作運(yùn)行的平穩(wěn)性;另外制動器被認(rèn)為是氣動葫蘆安全生產(chǎn)中的關(guān)鍵部件,在對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)的同時(shí),還對彈簧受力情況進(jìn)行分析優(yōu)化,得出彈簧的振動方程,提高了氣動葫蘆的制動效果。
　　其次論文借助ANSYS Workbench分析軟件,對

3、氣動葫蘆的殼體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力分析,雖然出現(xiàn)局部的應(yīng)力集中現(xiàn)象,但是殼體在額定負(fù)載的情況下,最大應(yīng)變值0.038mm小于殼體材料的彈性應(yīng)變,可保證氣動葫蘆對殼體強(qiáng)度和剛度的要求;通過對制動器的瞬態(tài)分析,得出在外界突然制動的條件下摩擦片磨損對制動性能的影響情況,并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)一步提高制動器的制動性能;此外在對氣動馬達(dá)模態(tài)分析的同時(shí),獲得分析頻率列表和模態(tài)云圖,根據(jù)頻率變化比較明顯的模態(tài)發(fā)現(xiàn):頻率在539.78HZ和2404.3HZ工作氣動

4、馬達(dá)振動最為劇烈,噪聲最大,應(yīng)當(dāng)減小馬達(dá)主軸圓切面的半徑,降低馬達(dá)對周圍工作環(huán)境的影響。
　　最后,利用建模仿真平臺AMESim軟件針對設(shè)計(jì)的氣動系統(tǒng)搭建AMESim氣動仿真模型,通過AMESim軟件分析氣動系統(tǒng)中制動器壓力、響應(yīng)速度以及馬達(dá)主軸轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的情況,得出制動器可以在0.05s內(nèi)瞬間達(dá)到3倍載荷的制動力,可保證系統(tǒng)在安全時(shí)間內(nèi)能夠迅速達(dá)到制動效果,且仿真模擬也表明,當(dāng)負(fù)載超過額定載荷時(shí)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩將減至零,達(dá)到限載保