主機功能結(jié)構(gòu)
        “穿地龍”機器人是一種可在土中克服土壤阻力的自行行走設(shè)備，用于實現(xiàn)PE或PVC管、電纜、光纜等中、小直徑管線的地下非開挖鋪設(shè)施工。該設(shè)備的執(zhí)行機構(gòu)(參見圖1)主要由液壓驅(qū)動的錐形頭部、轉(zhuǎn)向裝置、沖擊裝置三部分組成。工作時，微機系統(tǒng)發(fā)出各種操作指令，沖擊裝置往復(fù)運動提供機器人前進驅(qū)動力；轉(zhuǎn)向裝置旋轉(zhuǎn)運動提供錐形頭部轉(zhuǎn)動的扭轉(zhuǎn)力，實現(xiàn)機器人在土壤中的姿態(tài)變化。 
                                              
                                                            圖1“穿地龍”機器人液壓馬達控制系統(tǒng)原理圖
1-錐形頭部；2-轉(zhuǎn)向離合器；3-轉(zhuǎn)向液壓缸活塞；4-轉(zhuǎn)向液壓缸缸體；5-沖擊液壓缸活塞（桿）；6-沖擊液壓缸缸體；7-氮氣室；8-定壓溢流閥；9-配流閥閥體；10-配流閥閥心； 11-變量液壓泵；12 -溢流閥；13、14-二位二通電磁換向閥； 15、16、17-二位三通電磁換向閥；18-調(diào)速閥；19 -節(jié)流閥
        液壓馬達系統(tǒng)及其工作原理
        圖 1所示為該機器人的液壓控制系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)的執(zhí)行器即為整個機器人的執(zhí)行機構(gòu)，其中沖擊裝置包括左、中、右三個工作腔a、b、c的沖擊液壓缸[缸體6，活塞（桿）5，P和O分別為壓力油口和回油口]、氮氣室7、壓力反饋式配流閥（包括閥體9，閥心10，d、e、f、g、h等5個配流閥腔）等部件；轉(zhuǎn)向裝置包括用于轉(zhuǎn)向的雙活塞三腔液壓缸[缸體4、活塞（桿）3]和轉(zhuǎn)向離合器2等部件。系統(tǒng)的油源為液壓泵11，其壓力由先導(dǎo)式溢流閥12設(shè)定；沖擊缸和轉(zhuǎn)向缸為并聯(lián)油路，分別通過二位二通電磁換向閥13和14控制兩缸油路的通斷，通過調(diào)速閥18和節(jié)流閥19調(diào)節(jié)兩缸的工作流量及運動速度。系統(tǒng)的工作原理如下。
        當(dāng)機器人直線前進時，電磁鐵4YA、5YA均通電使換向閥13、14均切換至左位，液壓泵的壓力油同時進入沖擊和轉(zhuǎn)向兩個回路，使機器人的執(zhí)行機構(gòu)同時實現(xiàn)沖擊和旋轉(zhuǎn)運動。
        當(dāng)機器人轉(zhuǎn)彎時，首先通過電磁鐵4YA斷電使換向閥13復(fù)至左位，關(guān)閉沖擊油路；電磁鐵5YA通電使換向閥14切換至左位，開啟轉(zhuǎn)向油路，通過三個電磁閥(1YA、2YA、3YA)的協(xié)調(diào)動作控制轉(zhuǎn)向缸兩活塞的向前、向后及相互間的運動，使得離合器2分離或咬合，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動帶動錐形頭部1轉(zhuǎn)過不同的角度，改變機器人在土中的前進方向，直到機器人的頭部轉(zhuǎn)向到指定的位置。然后，電磁鐵5YA斷電使換向閥14復(fù)至右位，關(guān)閉轉(zhuǎn)向油路使其保壓；電磁鐵4YA通電使換向閥14切換至右位，開啟沖擊油路，只沖擊不旋轉(zhuǎn)，機器人沿頭部偏轉(zhuǎn)的方向前進
        沖擊裝置的動作過程如下。
        1)沖擊缸活塞（桿）回程 圖8-14所示狀態(tài)為沖擊裝置的活塞（桿）一次沖擊行程終了處于回程的開始狀態(tài)。配流閥的左閥腔d中的油液通過沖擊缸的b腔、回油口o通油箱，而右閥腔h與壓力油口p相通，閥心10在h腔壓力油作用下處于圖示左端位置。壓力油經(jīng)p口、閥的高壓腔e、進入沖擊缸左腔a，沖擊缸的活塞（桿）5開始向右回程，而右腔c的油液則經(jīng)閥的變壓腔f、低壓腔g、回油口o回油箱，同時壓縮氮氣室7。隨著回程增加，系統(tǒng)壓力隨氮氣室7的壓力升高而升高，當(dāng)壓力升高到定壓閥8的設(shè)定值時，定壓閥8開啟，壓力油經(jīng)p口和閥8進入閥腔d中，因d腔作用面積大于h腔作用面積，閥心在壓力差作用下向右運動，靠向閥腔右側(cè)，閥的變壓腔f與高壓腔e連通。這樣沖擊缸a、c腔均與壓力油相通，形成差動連接，活塞回程加速階段結(jié)束。活塞依慣性作用向右作減速運動直至速度為零，完成整個回程動作。
        2)沖擊缸活塞（桿）沖程 沖擊缸的活塞（桿）回程結(jié)束時，配流閥心10靠在閥腔右側(cè)，沖擊缸的a、c腔均與壓力油口p相通，保持差動連接，沖擊缸的活塞（桿）5在液壓油壓差及被壓縮的氮氣膨脹作用下向左加速運動，開始沖程。在沖程加速后期，活塞（桿）5的速度很高，油液流量大，系統(tǒng)壓力降低。當(dāng)活塞越過沖擊缸的b腔左端油口時，閥腔d經(jīng)沖擊缸中腔b與回油口o連通，壓力迅速降低。此時，定壓閥8關(guān)閉，閥心在h腔壓力油作用下迅速向左運動，靠在閥腔左側(cè)，而活塞（桿）5則依靠慣性高速撞擊沖擊缸的左端面，產(chǎn)生的沖擊力克服土壤的阻力，帶動機體向前運動一段距離。這時，一次沖程結(jié)束，系統(tǒng)又恢復(fù)到回程初始狀態(tài)。通過如此循環(huán)實現(xiàn)沖擊缸活塞的回程與沖程運動，每次沖擊后機器人都向前行進一段距離，從而實現(xiàn)了機器人在土中的自行前進。
        技術(shù)特點
        1)“穿地龍”機器人的執(zhí)行機構(gòu)采用液壓驅(qū)動，體積小，功率和沖擊力大?？梢酝瑫r實現(xiàn)土中的沖擊前進與旋轉(zhuǎn)。
        2)沖擊裝置采用三腔液壓缸及壓力反饋式配流機構(gòu)，轉(zhuǎn)向裝置采用雙活塞液壓缸，并分別采用調(diào)速閥和節(jié)流閥進油接流調(diào)速；通過電磁換向閥的通斷組合實現(xiàn)沖擊裝置和轉(zhuǎn)向裝置的分時獲同時工作。

本文標(biāo)題：“穿地龍”機器人液壓馬達控制系統(tǒng)

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分類：液壓行業(yè)知識
標(biāo)簽： 液壓系統(tǒng)