步进加药系统设计+CAD图纸(5)
图2.1步进电机驱动的系统
1步进电机 2螺母丝杠 3药缸推杆 4药缸 单向阀 6喷嘴 7药缸 8联轴器 9驱动器
方案二：凸轮调速。用普通电动机驱动，然后通过一个齿轮减速装置连接到凸轮上；根据运动方式设计凸轮，然后选择平低从动件和凸轮以高副连接。而从动件直接连接一个具有离合器且可换挡的齿轮系内，输出轴连接药缸进行驱动，和不锈钢药缸的推杆相连。而不锈钢药缸的无杆腔和药罐相连，中间有单向阀来控制流向；同时也有连向出药喷嘴的药路，需要一个单向阀控制流向。如图所示：
图2.2普通电机连接凸轮驱动的系统 图2.3 凸轮机构
1电动机 2小齿轮 3大齿轮 4凸轮 5药缸 6单向阀 7喷嘴 8药罐
在进行考虑后发现，凸轮机构的凸轮形状尺寸由于要满足运动需要，而且完成药缸的吸药增加了设计复杂度，这使的系统太繁琐。此外，凸轮机构的磨损、寿命等问题都需要去解决。与此同时，应用步进电机则可以较方便的调速，有较高的精度。所以选择了步进电机作为系统的驱动装置。
2.3传动机构连接方式的选择
在连接方式上选择应用滚珠丝杠螺母来将步进电动机的转动变换为推杆的直动。在连接方式上同样给出了两种方案：第一种是丝杠螺母的内装式连接，如图：
图2.4内连接式传动机构图
1 药缸 2药缸推杆 3螺母丝杠 4步进电机 5联轴器
图中步进电机连接联轴器，驱动丝杠螺母，用内嵌的方式带动药缸推杆。在讨论后发现它不适合用于大行程工作中，而且这种方式的连接对同轴度要求太高。相反，后者则没有这种问题。所以选择了外接的方式连接丝杠螺母。外接连接方式如图：
图2.5外连接式传动机构图
1药缸 2药缸推杆连接 3药缸 4步进电机 5联轴器
2.4步进电机型号、药缸类型、单向阀类型以及控制方式的选择
根据计算，步进电机选用86系列三相步进电机。具体型号为863hb69-583。这种电机的步距角，保持转矩和转动惯量都相对合适，能满足课题需要。
由于课题的要求和运动方式的拟定，药缸设计为单作用活塞缸，同时带有刻度，可观测。同时根据流量和时间要求，初步拟定缸体内径为 40mm。
为了尽量使单向阀结构简单、泄漏量较少、精度较高，将单向阀设计为锥阀直通式单向阀。又由于在实际操作中单向阀可能会有一些误差，需要调整，所以设计一个空心螺柱用于调整弹簧的压缩量。
由于本课题不需要特别高的精度，而且步进电机的开环精度已经很高，所以在控制方式上，选用开环控制。这相对于闭环控制更简便，更合适于本课题。
三、 系统元件结构的计算分析和设计
3.1 液压部分的计算分析和设计
液压部分作为本课题的工作端，应该先进行分析。
3.1.1药缸的设计和计算
在本次设计中，需要一次加药少于30s，加药量为每次20~50ml，由于这些数据都直接反映到了药缸上，所以先进性药缸的设计。设加药时间为小于30秒的10s，Q压= 2ml/s~5ml/s。同时将吸药时间设计为40s。
由于流量很小，选用缸径大的药缸的话，推杆的速度会非常慢。所以综合成本、药缸缸径标准以及速度流量的要求，选用缸直径为40mm的药缸。
缸的面积：
A = πD2/4 = 1.2566×10-3 m2 (3-1)
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