大型三自由度液压平台结构与设计

　　三自由度液压平台是具有横向、纵向和升降功能的载物平台。平台操作方便、结构简单，移动及升降平稳，锁定可靠，性能安全，主要作为特种车辆和装备的试验平台。

　　1 平台主要技术指标

　　最大载重：20 t

　　台面有效使用尺寸(长×宽)：9.4×4.5 m2

　　移动范围

　　垂直：0～4000 mm

　　纵向：±500 mm

　　横向：±300 mm

　　定位精度：±5 mm

　　位置分辨率：±1 mm

　　稳定精度：±1 mm

　　驱动方式：液压

　　2 工作原理

　　三自由度液压平台系统的运动均是由电液比例伺服系统、采取闭环控制原理控制实现的。系统由机械系统、液压驱动系统、控制系统和测量系统组成。闭环控制由台体、液压缸、比例阀、PLC 可编程控制器、计算机系统、比例放大器、位移传感器等组成。系统各部分功能关系如下：纵向运动是由分别固定于底层和二层的一条液压油缸来驱动;横向运动由分别固定于二层和三层的一条液压油缸驱动;工作台面和三层间采用剪叉式机械运动机构，通过四条油缸推动剪叉动作实现平台的升降。通过计算机软件输入三个自由度平移数据作为输入信号，位移测量装置测得的位移数据为反馈信号，把输入信号与反馈信号作比较产生一个差值信号，差值信号经 D/A变换给比例放大器，比例放大器把差值信号经放大变成脉宽调制信号送到比例阀，驱动油缸动作，实现平台的相应运动。利用PLC 实现平台全方位的集中逻辑控制和保护，防止误操作，及时自动进行故障处理及预警。具有工作状态监测与二级保护功能，使平台安全可靠地运行。液压比例控制原理方框图如图1 所示。

　　3 平台总体设计

　　3.1 机械结构

　　机械为四层串联结构(含底层固定部分)。它的上三层可相对移动,实现平台的 纵移、横移和升降。具体结构如图2 所示。

　　3.1.1 底层固定，二层相对底层可实现纵移。底层和二层均采用框架结构，中间有槽钢连接，起到加强作用。为实现平台的纵向移动，选用两条直线移动导轨和八个滑块组成移动副。导轨中间有油缸分别固定于底层和二层上，油缸运动可实现二层框架沿导轨方向的运动，如图3 所示。

　　3.1.2 三层相对二层可实现横移。三层也采用框架结构，中间有槽钢连接，起到加强作用。为实现平台的横向移动，选用四条直线移动导轨和八个滑块组成移动副。导轨中间有油缸分别固定于上下框架结构上，油缸运动可实现三层框架沿导轨方向的运动，结构见图4。