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乐高机械组气动系统基本讲解

发布时间:2024/12/8 14:52:56   

隔了两年,乐高机械组终于又出了气动套装。对于玩机械组的玩家来说,如果是纯齿轮,或者是加带电机的套装,如果我们仔细研究的话,我们还能够看明白,但如果我们面对气动套装却有些迷茫,下面我就来给大家讲解气动系统几个最基本的零件,给大家对气动系统做一个入门。当然了,我个人也并不算专业研究这个的,所以有错误还请大家评论指出。

气动系统简单来说包括下面几个部分,气泵,气缸,气动管,阀门,还有负责连接的器件。只要我们知道了这5个东西的基本原理,我们就可以比较简单地做出一个气动套装了。

乐高

首先说气泵,这是最容易理解的部分了。气泵就相当于我们电路的电源,是一个输入端,如果没有气泵,那整个气动系统就是不成立的。气泵分为手动气泵和电动气泵,其实都是打气筒,气泵的杆在低位就是向外输送气体,在高位就是储存气体。手动气泵往下按压一下,就向整个系统输送气体一次。而电动气泵往往带有着偏心轮系统,通过距离的变化来模拟手动打气的过程。对此我们就不多说了,我们只需要挑选用手动的还是电动的就可以了,原理也讲不出太多。

气缸是整个气动系统的终端,气泵输出的气,通过管路,最后到达气缸。气泵向外输出气体,最后气缸就会储存气体,然后通过阀门的转换来放走气缸里面的气体。气缸储存气体,气缸内部的杆就会因为气压而被顶出,阀门转换,气缸放气,内部的杆就会因为大气压强而缩回到气缸之中。所以气缸能够做的动作就只有伸长和收缩,这其实是比较局限的,因为它不能做出所有的机构,比如偏心轮,走行等。

但是气缸能够做这两个动作就已经在很多地方都能应用了。比如工程车辆吊臂的抬起放下,比如吊臂的伸缩,比如支腿的收放,比如拖板的抬起与放下,比如车门的开启与关闭,还可以做卡车驾驶室的掀起与放下,铰接转向等。这已经包含很多动作了,所以早期的机械组才会出现很多气动套装。

气缸有宽的气缸(2×2)和窄的气缸(1×1)。对于截面积为2×2的宽气缸,这种气缸能储存更多的气,所以比较适合承受的力比较大,并且空间要求没有那么高的地方,比如多节吊臂的根部那节。而1×1的气缸适合空间狭小,并且承受的力没有那么大的地方,比如抓斗的收放,比如多节吊臂末端的一节,吊臂的伸缩等。在拖车板的收放中因为空间限制,也用了1×1的窄气缸,但这里受力要大一些,所以你在实际把玩中可以感受到这个功能的实现实际上是费力一点的。

下面说说气动系统最重要的器件——气动阀。如果说气泵是初始输入端,气缸是终端,那么气动阀就是中间的选择器,就是开关。气动阀就相当于齿轮系统的驱动环和切换的零件,如果理解了这个器件,进行气动套装的设计就会比正常齿轮传动简单。

气动阀上有3个管口,中间一个,上部一个,下部一个。中间的自然是输入端,两边的管口是输出端,这两个输出端最后连接气缸的两个管口。气缸的两个管口当然就是气缸底部的是输入端,靠近杆的那一侧是输出端。气缸的两个管口和气动阀的上下两个管口可以自己选择配对,都可以,反接就是阀门扳动起到的效果是相反的。

气动阀中间的杆可以看做一个杠杆,在中间进行固定。气动阀一共有3个位置,向上,中间和向下。杆向上扳动,里面的板就会向下,这个时候上面的管口和中间的管口就会连通,气会从上面的管口输出。杆向下扳动也是一样,里面的板就会向上,这个时候下面的管口和中间的管口就会连通,气从下面的管口输出。如果杆处于中间位,那么里面的挡板就会挡住中间的管口,那么上下两个管口就都不会被接通。

知道了气动阀向上扳动,气会从上面管口输出,向下扳动,气就会从下面管口输出之后。我们就可以根据这一点来设计我们的气动通路了,就像我们画电路图一样。

在气动管路设计的过程中,我们就会需要一点固定,甚至需要拓展。零件主要有两种,一个是带有轴套的固定件,一个是三通管。第一种固定件当然不需要过多解释,就是起到固定作用,不然软管会乱七八糟,现实生活中也是如此。现实生活大概是30到50厘米进行一次固定,乐高中大概是2到4厘米进行一次固定。

3通管就是对气动管路的一种拓展,相当于电路的并联,通过一个三通管,一个输入口就可以拆分成两个输入口,一个输出口就可以变成两个输出口。所以你可以看到在气泵刚刚出软管时就接几个三通管来连接并同时控制多个气动阀门。你也可以在气动阀门上下两个输出端同时放置同等数量的三通管,这样一个气动阀就可以同时控制多个气缸了。

气动系统虽然看起来有些不明不白的,但是如果懂得这些基本器件的原理,那么整个系统就是很简单的,甚至比目前机械组使用的电机齿轮传动还要简单。当然了,就是看起来没有那么炫酷和高大上。加上乐高推出了几种长度的推杆,所以气动系统扮演的角色是越来越小了。但是气动系统仍然有它的用处,在布置空间狭小的地方,如果放不下齿轮,那么气动系统的灵活和占用空间小的优势就出来了,就可以考虑气动。



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