超高压水射流破拆机器人液压系统设计与研究

采用大流量超高压水射流可以对混凝土进行破碎和拆除,利用水射流对混凝土进行破拆时喷枪会产生较大的反作用力而无法用人工来扶持,为实现混凝土建筑物破拆的自动化以及高效化,采用液压驱动的履带式移动机器人喷枪搭载平台被设计出来。研究了超高压水射流破拆机器人的组成和工作原理,并根据机器人执行破拆动作时,各机构特性以及工作参数,设计了超高压水射流破拆机器人液压系统,并针对机器人机械臂架翻转以及往复运动机构的驱动部件进行了详细的设计,最后对液压系统的特性进行了分析和总结。     

超高压水射流破拆机器人机械臂架的仿真研究

超高压水射流破拆机器人应用含有沙粒的超高压水作为工作介质,对混凝土建筑进行破拆。破拆过程中其机械臂架需要承受较大的反作用力,其破拆过程是一个动力学的研究过程,通过应用Solidworks三维软件建立实体模型,应用ADAMS软件对机械臂架进行仿真研究,对仿真平台接口进行相关设置,模拟实际破拆动作,获得机械臂架的系统数据以及虚拟样机动作参数,并为进一步优化超高压水射流破拆机器人机械臂架的机械结构提供参数依据。     

超高压水射流破拆机器人臂架仿真分析

目前混凝土建筑物拆除工作中,通常采用机械式破碎技术,该技术不仅容易对周围建筑物造成破坏,而且污染环境,超高压水射流破拆技术可有效解决该问题,且可提高工作效率.通过虚拟样机技术建立超高压水射流破拆机器人机械臂架驱动机构三维模型,采用AMESim对臂架驱动系统进行仿真分析,以获得重要工作参数.由仿真结果可知,设定参数可实现...     

基于ADAMS的超高压水射流破拆机器人机械臂仿真研究

超高压水射流破拆机器人已成为了混凝土水力破拆工具的主要载体。以超高压水射流破拆机器人样机为研究对象,利用Solid Works建立该样机三维模型;采用虚拟样机技术在ADAMS中对其机械臂进行不同工作环境下的模拟仿真分析,通过对该机械臂的ADAMS模型设置不同的部件材料参数和关节驱动函数,调整环境参数并模拟破拆过程,得到破拆机器人机械臂各运动部件的主要运动参数以及部分关键点的受力状况,提出了破拆机器人结构优化的理论依据,对提高破拆机器人的工作稳定性促进机器人的优化创新具有一定实际意义。     

坍塌现场高压水射流破拆机器人系统研究

自然灾害或安全事故造成的坍塌现场救援通常亟需混凝土破碎,传统切割工具易造成二次危害。高压水射流破拆机器人系统结合超高压水射流点割技术;自主设计履带式机器人越障涉险等机械结构;分析破拆机械臂运动机理与切割精度自适应调整策略;研究信息融合技术与基于GPS的设备定位追踪管理技术,以实现救生通道的快速开辟与障碍物的定点水切割,避免或减少人员伤亡。     

基于代理模型的破拆机器人臂架结构优化设计

臂架结构是破拆机器人重要的工作装置,为提高破拆机器人臂架结构的性能,综合考虑整个臂架结构的静态特性以及动态特性指标,对其进行多目标优化。首先,确定了臂架结构最危险的工作姿态,并对其进行了静力学分析、模态分析以及谐响应分析;其次,建立了臂架结构总质量、最大等效应力、最大变形及臂架端部Y向最大频率-位移响应的代理模型;最后,使用NSGA-Ⅱ算法对建立的代理模型进行了多目标优化。优化结果表明,在臂架结构总质量不变的情况下,臂架结构的静强度、静刚度及动刚度均得到了改善,破拆机器人臂架结构的综合性能得到了提高。     

高压水射流破拆混凝土参数分析与研究

综述了影响高压水射流破拆混凝土设备效率的参数,研究分析了高压水射流的压力、流量、射流移动速度、冲击角度和喷嘴直径等参数对破拆效率的影响,研究结果对影响高压水射流破拆混凝土设备效率的参数的选择提供了科学参考。     

摆振水射流破碎混凝土技术研究

破碎混凝土建筑以往通常采用机械破碎的方法,会生产较大的振动、噪声和粉尘污染。本文提出一种用摆振水射流破碎混凝土的方法,并进行了摆振水射流破碎混凝土的原理分析、摆振水射流系统结构设计、开展摆振水射流破碎混凝土的试验研究,研制出摆振水射流破碎混凝土设备,并计算其破碎的效率和比能。研究结果表明,摆振水射流冲击速度大,具有脉动性及间断加载的动载特性,可以显著增强对混凝土等脆性材料的破碎效果。并且应用本项技术研制开发的设备与国外同类设备的破碎效率水平相当,因此,该方法及设备具有很高的推广应用价值。     

超高压水射流破拆机器人持枪机构设计

针对超高压水射流破拆作业的安全及效率问题,设计了超高压水枪夹持摇摆机构。基于破拆机理,设计了曲柄摇杆式水枪摇摆机构,并建立了水枪摇摆机构的运动分析模型;在对破拆作业最优靶距及摆角研究的基础上,优化了曲柄摇杆式水枪摇摆机构;基于流体力学理论,建立了破拆反冲力与水压、流量及靶距之间的关系;采用有限元分析方法,对水枪夹持装置进行了应力分析。研究结果表明:曲柄摇杆机构可实现喷射的最佳靶距及摆角,能有效提高破拆打击力及效率。应用结果表明:该水枪夹持摇摆机构可显著提高破拆效率及安全性。     

超高压水射流破碎子午线轮胎机理

研究子午线轮胎回收处理的新方法。将超高压水射流技术应用于子午线轮胎橡胶的破碎回收,进行非淹没条件下超高压水射流破碎分离子午线轮胎橡胶试验,得到不同驱动压力破碎后的橡胶粉末和橡胶破碎断面,对轮胎橡胶、橡胶粉末进行粒度分析和低场核磁共振分析以评价破碎回收效果。采用流固耦合方法建立超高压水射流冲击轮胎橡胶的有限元分析模型,计算超高压水射流冲击作用下橡胶材料内部应力分布规律,应用材料失效准则,研究轮胎橡胶受水射流施加高速动载冲击下的破碎行为并与试验结果相验证。对轮胎橡胶断面和橡胶颗粒进行扫面电镜观察,分析轮胎橡胶和橡胶粉末的宏观形貌和微观形态,结合有限元模型计算结果,研究轮胎橡胶的微观破碎机理,认为在橡胶破碎过程中存在拉伸和剪切两种破坏机制,主要微观失效形式有沿晶破坏和穿晶断裂。     

智能破拆机器人关键技术综述

智能破拆机器人作为破拆行业的主要工具正发挥着不可估量的作用。与传统破拆方式相比,采用机器人破拆具有更安全、更高效、低能耗和低成本等优点。目前国内外对智能破拆机器人的研究已取得了阶段性成果,为了给今后智能破拆机器人的研究提供一个统一的研究框架,对智能破拆机器人现有研究成果进行了系统分析和深入总结。回顾国内外智能破拆机器人的研究与应用现状,详细探讨了破拆机器人在复杂工作环境中完成破拆任务所要满足的设计需求、复杂路面条件下智能破拆机器人的行走越障及转向技术、高效破拆机构的研制、智能破拆机器人液压系统的智能柔顺化控制、远距离通信监控与遥控操作以及特殊工作环境下破拆机器人的特殊保护机制等关键技术问题。最后结合破拆机器人更加智能化的发展需求,给出智能破拆机器人下一阶段研究方向的建议。     

破拆救援机器人关键技术

根据机器人在灾难救援过程中的作用不同,对国内外救援机器人研究领域取得的进展及研究现状进行综述.研究表明,目前搜救机器人和搬运机器人不具备对灾后危险建筑物或废墟的智能破碎与拆除能力,提出将机器人技术与工程机械技术有机融合,进行液压驱动的大功率破拆救援机器人研究,归纳了破拆救援机器人研究的关键技术,指出研究面临的主要问题.     

超高压水力破拆机械臂动力学分析及仿真

针对超高压水力破拆机械臂的特点,以拉格朗日能量法建立了机械臂的动力学方程,并在ADAMS中建立了机械臂刚体模型,模拟了机械臂破拆水平面上混凝土动作,得到了d_2、d_5、θ_6三个受力典型关节的驱动力(矩),利用MATLAB求出d--_2、d_5、θ_6三个典型关节的驱动力(矩),并与仿真数据具有较好的一致性,验证了动力学分析和仿真模型的正确性,对机械臂的动态特性及控制研究具有重要意义。     

超高压水射流中空化现象对轮胎破碎作用研究

为了探讨超高压水射流破碎轮胎过程中,冲击波和微射流的作用机理,基于FLUENT软件环境,采用VOF模型求解Navier-Stokes方程,数值模拟了近壁面的空泡溃灭过程,结果表明,射流冲击物面时,空泡溃灭产生的压力脉冲远大于微射流产生的冲击压力。结合超高压水射流破碎轮胎试验,通过对胎面胶的切槽断面形貌进行观察,研究了微射流和冲击波对橡胶材料的破坏作用,认为橡胶材料在受到空化作用破坏时,表现出明显的冲击脆化现象,微射流在材料壁面冲击出边缘齐整的针孔状形貌,冲击波引发材料产生拉伸破坏。     

多功能超高压水射流加工装备的研制

由于水射流切割加工具有对材料无选择性的特点,使其在复合材料、超硬非金属材料等特种材料加工领域,具有无比的优越性。在超高压水切割技术的基础上,探讨了超高压水射流车削、铣削及抛光的加工机理,介绍了多功能超高压水射流加工装备的设计参数,分析了多功能超高压水射流加工装备的关键结构,通过装备的研制和多种材料的水射流加工试验表明,零部件的超高压水射流车削、铣削、抛光等水射流加工技术可行。     

超高压水射流作用下岩石损伤破碎机理

由于水射流的高紊动与岩石材料的复杂性,水射流作用下岩石破坏机理的研究一直都是难点问题。运用全解耦流固耦合理论,建立超高压水射流冲击岩石介质的数值分析模型,射流采用标准k－ε模型和控制体积法,岩石采用线弹性和有限元法,计算分析淹没条件下岩石介质在水射流冲击作用下内部的应力分布规律。其次,根据岩石介质内部应力分布特征,基于岩石微元强度遵循Weibull分布的概率理论,将Mohr-Coulomb破坏准则作为随机分布变量,建立岩石损伤变量演化方程和连续损伤统计本构模型及用量纲一破坏系数来表征岩石破坏的准则。再次,按建立的流固耦合分析模型、岩石损伤模型和破坏准则,运用分阶段法对水射流的破岩过程进行了数值分析。最后,运用扫描电镜对水射流切割岩石断口形貌进行观测试验,分析岩石在超高压射流作用下微观破坏机制,主要有穿晶断裂和剪切错动两种形式,进一步验证数值模拟分析的结果,建立起水射流破岩过程中岩石微观破坏机制和宏观断裂分析的桥梁。     

超高压水射流自动清洗技术在汽车涂装车间的应用

本文重点介绍了北京奔驰涂装车间超高压水射流自动清洗项目运维情况,该项目采用两台特种清洗机器人、两台柱塞式高压泵,结合PID压力控制技术控制250MPa的超高压水清洗车间内所有输送滑橇,保证车间内滑橇的清洁度。公司维修部门在滑橇清洗站顺利完成了新型滑橇的导入工作,掌握了自动调压技术,建立了现场传感器监视系统,针对机器人、高压旋转喷枪、高压泵、带式过滤机等一系列设备制定并执行了预防性维修工作,有效保障了超高压水射流清洗站的稳定运行。     

基于FLUENT的淹没环境高压水射流数值模拟

海底管道配重混凝土的去除工作是大多数水下管道维抢修的前提,高压水射流应用于海底管道配重混凝土的去除工作相比于机械方法优势明显。将高压水射流应用于海底需要探究淹没环境对射流效果的影响,通过FLUENT数值分析,分别研究了喷嘴直径、环境压力、射流压力对淹没射流动压的影响,得到了一些对工程有重要指导意义的结论,结论指出:淹没环境对高压水射流的效果削弱很大;环境压力对射流影响相对较小;喷嘴直径和射流压力对射流效果影响明显。最后通过淹没环境高压水射流破碎混凝土实验应用和验证了仿真所得结论。     

混凝土水力破拆机械臂有限元分析及结构优化

以混凝土水力破拆机械臂为研究目标,运用SOLIDWORKS和ANSYS WORKBENCH对机械臂进行有限元仿真分析,研究机械臂的振动特性,指出结构中薄弱部位,并提出优化方案,比较优化前后应力、形变云图和模态振型图,结果表明:机械臂的整体刚度、强度得到提高,应力、形变明显降低,同时机械臂的一阶固有频率提高明显,有效避免了破拆作业中共振现象的发生,同时模态分析结果为抑制机械臂振动提供了参考依据。     

超高压缸自紧增强实验研究

对超高压缸的内应力进行了理论分析,采用液压机直压的方法对超高压缸进行了疲劳实验.实验结果表明,在试验条件下,采用外内径的比值为2.25、材料为40Cr、经过自紧处理的超高压缸在承受相同压力条件下缸体的壁厚最小,疲劳寿命最长.本研究对减少水射流机床超高压缸体壁厚、延长超高压缸寿命具有重要意义.