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

1、氣動技術(shù)隨著科技的進步得到廣泛的應(yīng)用,新型的氣動工具逐步進入市場,其中氣動葫蘆具有很強的市場競爭力,在軍工、石油、化工等具有易燃易爆的危險環(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)狀的分析和實際調(diào)研發(fā)現(xiàn),國內(nèi)氣動葫蘆普遍存在殼體負載能力不足、制動性能差、馬達噪聲大、無限載限位保護等諸多問題,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)指標的要求

2、,對機械結(jié)構(gòu)進行總體設(shè)計,分析了影響負載能力和提升速度的因素,依據(jù)氣動馬達的工作原理和結(jié)構(gòu)特點,建立馬達內(nèi)部壓力變化的數(shù)學(xué)模型和轉(zhuǎn)矩平衡方程,并進行運動仿真分析,利用仿真結(jié)果修正馬達結(jié)構(gòu)參數(shù)以提高馬達工作運行的平穩(wěn)性;另外制動器被認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)進行合理設(shè)計的同時,還對彈簧受力情況進行分析優(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)果進一步提高制動器的制動性能;此外在對氣動馬達模態(tài)分析的同時,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、馬達振動最為劇烈,噪聲最大,應(yīng)當減小馬達主軸圓切面的半徑,降低馬達對周圍工作環(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)速度以及馬達主軸轉(zhuǎn)矩隨時間變化的情況,得出制動器可以在0.05s內(nèi)瞬間達到3倍載荷的制動力,可保證系統(tǒng)在安全時間內(nèi)能夠迅速達到制動效果,且仿真模擬也表明,當負載超過額定載荷時馬達的轉(zhuǎn)矩將減至零,達到限載保