《地下注漿工藝中的龍門架布置案例》3000字

地下注漿工藝中的龍門架布置案例綜述龍門架是根據(jù)中小型工廠(公司)日常生產(chǎn)所需的搬運設(shè)備、倉庫進(jìn)出貨物、起吊維修重型設(shè)備和物資運輸?shù)男枰兄频囊环N新型小型起重龍門架。適用于制造模具，汽修工廠，礦山，土建施工現(xiàn)場，以及起重所需的場合。常見的在建筑施工中兼作物料運輸和施工人員上下使用，實現(xiàn)起重機(jī)械化作業(yè)。能夠減少人力，生產(chǎn)經(jīng)營成本降低，工作效率提高。移動式龍門架最大的優(yōu)點是具有全方位的機(jī)動性，可以快速拆卸安裝，占地面積小，可以轉(zhuǎn)移到另一塊場地上，用微型轎車安裝使用。寬度和高度可分級調(diào)節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可承受100~5000kg的重量。特別適合車間設(shè)備的安裝，搬運，調(diào)試。車內(nèi)貨物的裝卸、汽修車間發(fā)動機(jī)大件的起吊等。在這里選擇龍門架的原因是，水下注漿工藝模型并不是成品，在這里需要的也僅僅是一個模型，考慮到在這個整體設(shè)計中旋轉(zhuǎn)噴漿系統(tǒng)模型的重量并不會過高，不需要龍門吊式的較大的載重要求，而且在生產(chǎn)實習(xí)車間中可供搭設(shè)實驗實體模型的實驗場地空間并不算過于寬裕，以及必須考慮到的經(jīng)濟(jì)效益和傳感器的安裝、龍門架驅(qū)動電機(jī)電壓控制要求和最終畢設(shè)所需要的系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)成的設(shè)計目標(biāo)和成果，最終在各個不同的包括塔吊式、龍門架式在內(nèi)的支架機(jī)構(gòu)設(shè)計中選擇了龍門架式承重裝置，在該項目中，龍門架的優(yōu)勢之處在于有成熟的設(shè)計思路、便于拆卸，占地面積小，在生產(chǎn)車間的架設(shè)過程中十分的節(jié)省材料和空間。采用龍門架式承重結(jié)構(gòu)，不僅在整個生產(chǎn)實習(xí)車間中為其他的研究項目節(jié)省了寶貴的空間，更是節(jié)省了寶貴的畢設(shè)經(jīng)費與時間，為接下來的其他設(shè)計尤其是旋轉(zhuǎn)噴漿結(jié)構(gòu)的設(shè)計、零件訂購生產(chǎn)以及組裝節(jié)省了寶貴的時間以及經(jīng)費，使得設(shè)計更加簡潔方便快捷。因此，在該項目中，最終的畢設(shè)的承重結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇了龍門架式結(jié)構(gòu)，為接下來的旋轉(zhuǎn)噴漿機(jī)構(gòu)的設(shè)計組合以及最終完成畢設(shè)系統(tǒng)部分的組合奠定下了堅實的基礎(chǔ)。通過第一章對水下注漿工藝模型應(yīng)用前景以及市場前景的概述、對水下注漿工藝模型具體需要實現(xiàn)的功能進(jìn)行確定以及通過對類似的工程項目的設(shè)計思路和對實現(xiàn)類似功能的機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計參考之后，以需要實現(xiàn)的目標(biāo)為重點，以之前龍門焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)作為參考，做出了設(shè)計，具體設(shè)計如下：1.1龍門架結(jié)構(gòu)在之前的對畢設(shè)的概述、對畢設(shè)中水下注漿工藝模型將要實現(xiàn)的功能以及為實現(xiàn)功能而進(jìn)行的參考其他工程項目和設(shè)計理念的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計分析中，我們不難得出以下對龍門架的要求：該實驗裝置需要滿足可以在三維空間內(nèi)任意一點進(jìn)行定位和完成工作的能力，該能力在之前的軍用舟橋以及焊接機(jī)器人上可以得到部分的體現(xiàn)，即兩個不同的工程/機(jī)械系統(tǒng)可以在平面二維空間內(nèi)快速移動并完成確定點的位置，然后在那個確定的點上完成具體的水下注漿/焊接工作。這點在現(xiàn)在的水下注漿工藝模型設(shè)計工程中尤其重要，可以作為主要的參考對象予以借鑒。在完成定位的同時，由于需要對水下進(jìn)行注漿，因此機(jī)構(gòu)需要進(jìn)行在工作面上的豎直方向的移動以保證注漿狀態(tài)下的混凝土有較為平衡的厚度，避免出現(xiàn)某處厚薄不均造成安全隱患的情況出現(xiàn)。因為需要在施工過程中進(jìn)行來回噴射以增加混凝土厚度并保證各個位置有相同的厚度，以完成預(yù)定的施工目標(biāo)，如在打出的孔壁上噴速凝水泥封堵孔洞，以及海底隧道、跨海大橋施工時進(jìn)行地基建設(shè)以及打樁固定。因此該機(jī)構(gòu)需要在工作面上作豎直移動以保證注漿質(zhì)量。由以上分析可知，我們需要的是一個可以在三維平面內(nèi)任意移動的點，同時考慮到這個裝置是用作實驗，不需要進(jìn)行過大的設(shè)計安排。因此在之前焊接機(jī)器人的設(shè)計基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行二次設(shè)計：原焊接機(jī)器人的龍門架設(shè)計是X-Y平面運動，而本項目的龍門架系統(tǒng)需要在X-Y-Z軸上完成運動，因此在最終完成的項目中，在之前的設(shè)計上加入了Z軸的控制系統(tǒng)。因此完成的就是如圖所示的X-Y-Z軸系統(tǒng)。圖3龍門架1.2龍門架傳動在這里需要對X、Y、Z軸上移動導(dǎo)軌的運動方式加以討論。目前廣泛運用在龍門架導(dǎo)軌上的傳動形式為同步齒形帶，因此在本課題中依舊使用該傳動方式。圖4同步齒形帶圖5T型同步齒形帶輪齒型尺寸1.3龍門架電機(jī)選型在說完具體的龍門架結(jié)構(gòu)與龍門架傳動方式之后，需要討論的就是作為傳動核心的伺服電機(jī)。伺服電機(jī)(Servomotor)是指控制伺服系統(tǒng)中機(jī)械部件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是對馬達(dá)間接變速裝置的一種補貼。伺服馬達(dá)能控制速度，位置精確度很高，能將電壓訊號轉(zhuǎn)換為力矩及轉(zhuǎn)速，帶動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，作為執(zhí)行元件使用，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高等特點，可以將接收到的電信號轉(zhuǎn)換成角位移或角速度輸出在電機(jī)軸上。它分為兩大類：直流和交流伺服電動機(jī)，其主要特點是信號電壓為零時不會出現(xiàn)自轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，并且隨著轉(zhuǎn)矩的增大，轉(zhuǎn)速會勻速下降。各型號伺服電機(jī)的規(guī)格項中都有額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和伺服電機(jī)慣量等參數(shù)，每一參數(shù)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載慣量之間必然存在著相關(guān)的聯(lián)系，選擇伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足加速的快慢、機(jī)構(gòu)的重量等負(fù)載機(jī)構(gòu)的運動條件要求；機(jī)構(gòu)運動方式(橫向、縱向轉(zhuǎn)動)等；運動狀況與伺服馬達(dá)的輸出功率沒有直接關(guān)系，但一般情況下，輸出功率越大的伺服馬達(dá)，其相對輸出扭矩也會越高。因此，影響伺服電機(jī)的選擇因素的不僅僅是電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量大小，而且在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動狀態(tài)發(fā)生改變時，伺服電機(jī)的選擇同樣也需要發(fā)生變化。慣量越大，加速減速轉(zhuǎn)矩就需要越大；加速減速時間越短，伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也需要越大。選擇伺服電機(jī)時，應(yīng)該要注意以下的注意方向，并通過合適的公式及計算選擇出恰當(dāng)?shù)乃欧姍C(jī)，如果計算結(jié)果不滿意，則需要重新進(jìn)行計算。(1)在選擇伺服電機(jī)之前要確認(rèn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動要求并根據(jù)要求選準(zhǔn)大致的伺服電機(jī)范圍，具體的條件有需要滿足的最大加速度，最大運動速度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的質(zhì)量大小以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的運動方式等，這些是討論伺服電機(jī)選擇范圍的先決條件。(2)在(1)中已經(jīng)討論并明確執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動方式的情況下，對負(fù)載慣量的計算公式的選擇并對不同的肯惡搞的伺服電機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量加以計算，以確定伺服電機(jī)范圍。(3)通過計算出的負(fù)載慣量，與伺服電機(jī)的慣量進(jìn)行對比，以確認(rèn)伺服電機(jī)可能的選型范圍。(4)通過查詢得到的伺服電機(jī)的慣量以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量，對伺服電機(jī)的加速轉(zhuǎn)矩和減速轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算。(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響因素是執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的重量，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配置方式，摩擦系數(shù)以及保持轉(zhuǎn)矩。(6)在確定范圍時，要求伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩必須高于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與加速轉(zhuǎn)矩的和，如果不符合這一要求，則必須要重新對伺服電機(jī)的選型進(jìn)行討論直到出現(xiàn)符合這一要求的伺服電機(jī)為止。(7)連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)矩的計算條件為之前計算出的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、加/減速轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。(8)在討論伺服電機(jī)的選型范圍時，必須滿足的條件為在(7)中計算出的連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)矩小于伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，如果該條件不滿足，則淘汰該電機(jī)，進(jìn)行下一個最大輸出轉(zhuǎn)矩滿足條件的伺服電機(jī)的討論比較，直到出現(xiàn)滿足條件的伺服電機(jī)為止。(9)在(6)(8)均滿足的情況下，對電機(jī)的額定功率進(jìn)行討論，最終完成伺服電機(jī)的選定。圖6部分伺服電機(jī)的技術(shù)規(guī)格由于在這里是做一個水下注漿工藝模型實驗裝置，并不需要在工地完成具體的注漿工作。因此電機(jī)的功率不需要太大即可完成定型。在這里進(jìn)行電機(jī)的選型計算：加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩通常由下式算出：Tm:加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩(Nm)F:沿坐標(biāo)軸移動一個部件(工作臺或刀架)所需的力(kgf)L:電機(jī)轉(zhuǎn)一