母线槽参数检测机构传动系统设计
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南京工程学院毕业设计任务书自动化 系 自动化(数控技术) 专业设 计 题 目 母线槽参数检测机构 传动系统设计 学 生 姓 名 朱 敏 班 级 数控041 起 止 日 期 2月25日至6月13日 指 导 教 师 华 茂 发 教研室主任 葛 红 宇 发任务书日期 2008年2月25日1.毕业设计的原始数据: 检测对象为单层母线槽和双层母线槽,每层分3、4、5排三种,母线槽长度范围为34m。动作控制气缸共八个。步进电机驱动电路为五相十拍。2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等): 本设计共有六个动作需用八只气缸控制。其中两只气缸控制母线槽两端测量头的伸缩;两只气缸控制测量头横向定位;两只气缸控制母线槽长度方向定位;两只气缸控制母线槽升降(升起后对母线槽两端进行包装)。设计一个五相十拍步进电机驱动电路,该电路选择89C2051作为环形分配器。3.毕业设计应完成的技术文件: (1)毕业设计论文(2)总气压传动系统图(3)气缸装配图(4)步进电机驱动电路原理图(5)英文资料译文4.主要参考文献: (1)液压及气压传动.左键民.机械工业出版社(2)液压与气压传动设计手册.机械工业出版社(3)气动手册.徐炳辉.上海科学技术出版社(4)单片机应用技术选编. 何立民.北京航空航天大学出版社5.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位):起 止 日 期工 作 内 容备 注第一周第二周第三周第四周第五周第六周第七周第八周第九周第十周第十一周第十二周第十三周第十四周第十五周第十六周熟悉课题搜集资料拟定方案设计计算测量头气压传动部分设计计算横向定位气压传动部分设计计算母线槽长度方向气压传动部分设计计算母线槽升降气压传动部分选择控制元件及选择辅助元件绘制总气压传动系统图设计气缸装配图设计步进电机驱动电路原理图设计控制信号接口电路翻译英文资料写毕业设计论文修改毕业设计论文答辩教研室审查意见: 室主任 年 月 日系部审查意见: 系主任 年 月 日南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)开题报告题目: 母线槽参数检测机构传动系统设计 专 业: 自动化(数控技术) 班 级: 数控041 学 号: 203040306 学生姓名: 朱 敏 指导教师: 华 茂 发 副 教 授 2008年3月毕业设计(论文)开题报告学生姓名朱敏学 号203040306专 业自动化(数控技术)指导教师姓名华茂发职 称副教授所在系部自动化学院课题来源自选课题课题性质工程技术课题名称母线槽参数检测机构传动系统设计毕业设计的内容和意义毕业设计的内容:根据自动检测母线槽导电片电阻及导电片之间的绝缘强度等技术参数的要求,进行母线槽参数检测机传动系统的设计。1、毕业设计的基本内容本设计共有六个动作需用八只气缸控制。其中两只气缸控制母线槽两端测量头的伸缩;两只气缸控制测量头横向定位;两只气缸控制母线槽长度方向定位;两只气缸控制母线槽升降(升起后对母线槽两端进行包装)。设计一个气缸并计算其尺寸设计一个五相十拍步进电机驱动电路,该电路选择89C2051作为环形分配器。2、毕业设计应完成的技术文件(1)毕业设计论文(2)总气压传动系统图(3)气缸装配图(4)步进电机驱动电路原理图(5)英文资料译文毕业设计的意义: 随着现代化工程设施和装备的涌现,各行各业的用电量迅增,母线槽作为一种新型配电导线应运而生,母线槽术参数的检测问题也就随之产生。本课题是对母线槽参数检测机传动系统的设计,以实现气缸对各个动作的控制和定位,从而达到能够自动检测母线槽绝缘强度和导线电阻这两个技术参数的目的,具体的意义如下:1、母线槽与我们的生活密切相关。母线槽主要用于近距离的电力传输,尤其在现代高层建筑及电缆桥架领域,几乎都是用它进行电力传输。2、目前在国内,母线槽技术参数的检测还是由人工完成,其自动检测技术还是个空白。该设计可在这方面提供一定的参考应用价值。 3、适应市场需求。随着社会的发展,人工检测远远不能满足社会对生产率的要求,采用自动检测技术将会大大提高企业的生产率,减少人员的投入,给企业带来广阔的市场前景和显著的社会效益。4、减小操作误差,降低检测人员的操作危险性。手动定位检测头检测母线槽的导电片电阻和导电片间的绝缘强度,很容易由于定位不准而产生操作误差。另外,在检测母线槽的绝缘强度时,需要对母线槽通以高电压,这无疑会威胁到检测员的人身安全。采用本控制系统可对检测头进行自动定位及检测,能提高检测效率及操作的安全性。5、锻炼学生应用和实践的能力。大学的学习大多数提供给学生的是课本理论知识,相对应的实习和动手操作能力仍需要加强,进行毕业设计既是对学生长期以来学习成果的检查,更是将书本和实践综合起来应用的一种很好的形式。对于即将走上工作岗位的我们应届毕业生来说,此次毕业设计不仅是对自身的考查,还让我们结合自身的水平,找出不足,加以改正及完善,如果可以保质保量的做好,那势必会对我们日后的工作产生积极的影响。文献综述母线槽主要技术参数自动检测时,下位机接收上位机发送的启动信号开始工作,控制检测台的传送装置和气压传动定位机构传送和定位母线槽。接着,下位机通过运动机构控制检测系统导电片的电阻与导电片间的绝缘强度,并显示控制轴的位移量。文献12345对运用气缸驱动机构进行运动的工作原理和工作特性以及气压传动的控制元件与辅助元件的选择作了具体的阐述,为气缸驱动测量头以及控制母线槽的设计提供了大量的参考,同时也为绘制总气压传动系统图和气缸装配图提供了基本依据。文献678910介绍了步进驱动的单片机控制的相关知识原理、89C2051每个接口的含义,以及如何通过89C2051单片机来进行相序分配,另外还给软件程序的设计提供了依据。其中,文献9提供了电路驱动系统的主要设计方案和电路工作原理。文献11主要就具体说明了驱动电路的PCB图的具体创建步骤和主要注意事项。文献12介绍了CAD的应用。参考文献:1徐炳辉.气动手册.上海科学技术出版社,2005.1 2成大先.机械设计手册(气压传动).北京:中国人民大学出版社,200413机械设计手册编委会.机械设计手册(气压传动与控制).北京:机械工业出版社,2007.2 4陈秀宁.机械基础.浙江大学出版社,1999.15左键民.液压及气压传动.北京:机械工业出版社,2007.56何立民.单片机应用技术选编.北京:北京航空航天大学出版社,2004.37雷晓平,李晓东,罗海天.单片机原理及应用.北京:机械工业出版社,2006.128赵德安.单片机原理与应用.北京:机械工业出版社,2004.99. 彭为.单片机典型系统设计实例精讲.北京电子工业出版社,2006.510王晓明.电动机的单片机控制.北京航空航天大学出版社,2002.511邵群涛.电气制图与电子线路CAD.北京:机械工业出版社,2005.812刘庆国,刘力.计算机绘图.北京:高等教育出版社,2004.1 研究内容这次设计的母线槽技术参数检测机就是测量母线槽内每一导电铜片的电阻及导电铜片之间的绝缘强度。铜片的电阻和绝缘强度是母线槽的两个很重要的技术参数。本运动控制机构共有六个动作用气压传动装置控制,在总的气压传动回路中有八个气压回路,分别是测量头动作控制气压传动回路设计,检测台侧向定位装置气压传动回路设计,检测台与包装台纵向定位装置气压传动回路设计,包装台升降机构气压传动回路设计,并计算里面所选元件的参数值,根据参数选择选择元件的型号。另外还有气缸的装配图的设计。步进电机驱动电路的设计过程中,需要研究到各接口连接方式以及单相步进驱动电路的工作方式和原理。该电路选择89C2051作为环形分配器。研究计划毕业设计(论文)进度计划(以周为单位):起 止 日 期 工作内容 第一周 熟悉课题 第二周 搜集资料 第三周 拟定方案 第四周 设计计算测量头气压传动部分 第五周 设计计算横向定位气压传动部分 第六周 设计计算母线槽长度方向气压传动部分 第七周 设计计算母线槽升降气压传动部分 第八周 选择控制元件及选择辅助元件 第九周 绘制总气压传动系统图 第十周 设计气缸装配图 第十一周 设计步进电机驱动电路原理图 第十二周 设计控制信号接口电路 第十三周 翻译英文资料 第十四周 写毕业设计论文 第十五周 修改毕业设计论文 第十六周 答辩特色与创新1、母线槽检测方法传统只能人工实现,本课题打破传统,结合了软、硬件控制实现方法,其中设计的硬件电路经进一步完善,结合控制软件,可自动控制检测头的移动和检测,代替了传统的手工检测,提高了检测效率和精度,降低了操作人员的危险性,将会给企业带来广阔的市场前景和显著的社会效益。2、检测绝缘强度和导线电阻的运动机构采用步进电机驱动。该驱动电路选择89C2051作为环形分配器,具有电路简单,柔性好的特点。指导教师意 见 指导教师签名: 年 月 日 教研室意见系部意见主任签名: 年 月 日 教学主任签名: 年 月 日附:与课题内容相关的外文资料翻译不少于2000字,参考文献不少于10种。附件1:南 京 工 程 学 院本科生毕业设计(论文)中期自查表姓 名朱敏学 号203040306指导教师 华茂发专 业自动化(数控技术)院(系部)自动化学院毕业设计(论文)题目母线槽参数检测机构传动系统设计课题性质工程技术课题有无变化无 有 变化原因任务书规定目前应该完成的工作:完成开题报告,设计计算出测量头、横向定位、母线槽长度方向、母线槽升降气压传动部分,选择控制元件及辅助元件,绘制出总气压传动系统图,并设计出气缸装配图,另外设计出步进电机驱动电路原理图。已完成的工作和所取得阶段性成果:完成了开题报告,设计计算出了测量头、横向定位、母线槽长度方向、母线槽升降气压传动部分,选择出了控制元件和辅助元件,绘制出了总气压传动系统图以及步进电机驱动电路原理图,另外还初步完成了英文翻译,也同步进行了论文的部分编写。未按时完成工作的原因分析:总体进度基本一致,开始时由于未能抓紧完成各个气压传动部分的设计计算,经过资料的搜集和老师的指导,跟上进度,并且基本顺利。 下一步工作计划和研究内容:着手完成气缸装配图部分,同时完成相应部分的论文。对毕业设计(论文)工作的自我评价:(可自行加页)本次设计的进度尚在计划进度之类,但过程中的与老师的联系交流和提问可以再主动积极一点,另外自己对课题的引申思考不够深入,剩余时间会积极熟悉相关的资料。中期报告(任务书规定应该完成的工作,已完成的工作工作状况的自我评价,对指导教师指导情况的评价等)学生签名: 年 月 日对指导教师严格管理和按时指导情况的评价:指导老师按时的给予了我们以指导,并且就设计内容作了比较详细的讲解,对于我们提出的问题也都给予了很好的解答。对学校组织毕业设计(论文)工作意见和建议:虽然学校实验室和图书馆由于是新建,相应设施仍待完善,但对我们检查和督促工作完成得很好。指导教师意见指导教师签名: 年 月 日学院(系、部、中心)意见审查结果: 通过 不通过 主管领导(签名): 年 月 日南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计(论文)题目: 母线槽参数检测机构传动系统设计 专 业: 自动化(数控技术) 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 起迄日期: 设计地点: Graduation Design (Thesis)The design of Pneumatic Transmission system forthe Bus duct Parameter Detection machineByZHU MinSupervised byAssociate Prof. HUA MaofaSchool of AutomationNanjing Institute of TechnologyJune, 2008南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)摘 要母线槽是一种新型配电导线,它的两个主要技术参数是指绝缘强度和导线的电阻。论文根据自动检测母线槽导电片电阻和导电片之间绝缘强度的要求,主要介绍了母线槽参数检测机构中气压传动控制系统的设计方法、过程参数和结果等,另外还介绍了步进电机驱动电路的设计。本传动机构共有六个动作需要由气压传动装置控制,需要八只气缸。其中,两只气缸控制母线槽两端测量头的伸缩;两只气缸控制测量头横向定位;两只气缸控制母线槽长度方向定位;两只气缸控制母线槽的升降(然后对其进行包装)。论文涉及到各个气压传动回路图的设计,各个气缸及辅助元件的相关尺寸的计算,接着是控制回路中的各种气压元件的选择。另外还计算出了普通型单活塞双作用气缸的各个参数值,并设计出了它的结构图。设计五相十拍步进电动机驱动电路时选择了89C2051作为环形分配器,而功率器件选用电压型的VMOS管。该电路设计成恒流斩波电路,论文中大概介绍了步进电机的相关知识和基本工作原理,并详细介绍了斩波恒流细分驱动方案的原理。此外,本次设计还分别对相序分配的硬件接线和软件程序部分做了设计和说明。关键词:母线槽;气压传动;步进电机驱动器48ABSTRACTThe Bus duct is a new kind of lead for electric conductivity,The two of main techniques of the Bus duct are Insulation Strength and Resistance of wires. According to the requirements of automatically detecting the resistance of conducting plates and the insulation strength between them, The design of Pneumatic Transmission system and Stepping Motor Drive Control Circuits for the Bus duct Parameter Detection machine are introduced in this thesis. In addition, the design of Step Motor Drive Control Circuits is introduced.The Pneumatic Transmission setup has six actions which need to be controlled by Pneumatic Transmission. Eight Cylinders are needed. Two of them are used for controlling the flex of the detection. Two are used for controlling transverse orientation of the detection .Two are used for controlling orientation in length of the Bus duct. Another two are used for controlling the up and down of the Bus duct(preparing for packing it). Then the thesis comes down to designing drawings of the loops in Pneumatic Transmission system ,and the size of Cylinders and device relationally are calculated in this thesis, with that devices of Cylinders control system are chosen. In addition, each parameter of the medium-sized Cylinder with sole piston are calculated, and its drawing of structure is designed.When designing the step motor drive circuit of 5 phase 10 pat,89C2051 is adopted as the Loop allotter. The VMOS is adopted in power elements. It is designed as chopper-type constant current circuit. In the thesis the related knowledge and basic principle of the step motor drive are probably introduced , and a principle of a scheme is introduced in detail, which is of the chopper-type constant current subdivide.On top of that, In this design , the hardware connection and software program of the Phase Sequence allotter are design and elucidation respectively.Key words: Bus duct;Pneumatic Transmission ;step motor driver 目 录第一章 绪论1 1.1 引言1 1.2 选题的背景及意义1 1.3母线槽简介2 1.4检测内容31.5 自动检测系统的组成及控制流程51.5.1 母线槽参数检测系统的组成51.5.2 母线槽参数检测系统的工作流程5第二章 气压传动系统设计与计算92.1气压传动概述92.1.1气动技术的应用92.1.2气压传动的组成及工作原理92.1.3气压传动的优缺点102.2 气压传动系统控制对象102.3 总气压传动系统回路设计112.3.1选择总气压回路的控制方式112.3.2选择气压发生装置与辅助元件112.3.3选择执行元件112.3.4选择控制元件132.3.5设计总气压传动回路152.4包装台纵向定位装置气压传动回路设计与计算162.4.1 回路设计162.4.2 回路计算162.4.3 元件选择182.5 检测台侧向定位装置气压传动回路设计与计算192.5.1 回路设计192.5.2 回路计算192.5.3 元件选择212.6 测量头动作控制气压传动回路设计与计算222.6.1 回路设计222.6.2 回路计算222.6.3 元件选择232.7 包装台升降机构气压传动回路设计与计算242.7.1 回路设计242.7.2 回路计算252.7.3 元件选择262.8 气缸设计262.8.1 气缸的主要尺寸设计262.8.2 气缸的主要结构设计27第三章 驱动电路设计303.1 步进电机的种类以及工作原理303.1.1 步进电机的种类313.1.2 步进电机的工作原理313.2 控制方案拟定323.3 步进电动机相序分配电路333.3.1 相序分配电路333.3.2 相序分配软件353.4 步进电机驱动电路设计38第四章 结论414.1 论文总结414.2 感想42致谢43参考文献44附录A:英文资料45附录B:英文资料翻译60附录C:驱动电路原理图和PCB图72附录D:总气压传动图74附录E:气缸装配图75附件: 毕业论文光盘资料南京工程学院自动化学院本科毕业设计(论文)第一章 绪 论1.1 引言随着现代化工程设施和装备的涌现,各行各业的用电量迅增,尤其是众多的高层建筑和大型厂房车间的出现,作为输电导线的传统电缆现在大电流输送系统中已不能满足要求,多路电缆的并联使用给现场安装施工连接带来了诸多不便。母线槽作为一种新型配电导线应运而生,与传统的电缆相比,在大电流输送时充分体现出了它的优越性。母线槽产品结构发展经历过三代:第一代空气型,从上世纪50年代中期起,将导电排用绝缘衬垫支撑在壳体内,靠空气介质绝缘,其特点是加工工艺简单、成本较低,用出线盒可以很方便地进行分接,其最大的缺点是相间距大(一般为50mm),因而导致阻抗大、载流量低、损耗大、散热差、温升高、不适用于大电流的传输,而且体积大、安装不方便;第二代密集型,从上世纪80年代中期开始,将导电排用绝缘材料覆盖后再与两侧紧固在一起,其优点是体积小、电抗小、散热好、温升低、热稳定性好,载流量大,具有良好的节能效果。但密集型也有制作工艺较复杂,绝缘要求比较高等缺点;第三代-复合绝缘型,从1995年开始,母线槽除了导电排本身具有绝缘层外,各相线之间还有一定的空气绝缘;由于是复合绝缘方式,所以防潮性能、绝缘可靠性散热性能比空气型和密集型都要好。母线槽经过半个多世纪的发展过程,已经得到了充分的发展。随着母线产品的广泛应用,母线槽技术参数的检测问题也就随之产生。母线的主要技术参数是导线电阻和绝缘强度,对这两个参数的检测在国内还是由人工完成的,其自动检测技术在国内还是个空白。检测人员手动控制检测头去检测母线槽的导线电阻和绝缘强度,手动定位很容易带来由于定位不准而产生的操作误差,这与我们对母线槽技术参数准确性的要求是相冲突的。另外,在检测母线槽的绝缘强度时,需要对母线槽通以高压,这无疑会威胁到检测人员的人身安全。随着社会的不断发展,人工检测技术远远不能满足社会对生产率的要求,开发母线槽参数检测机,可以完成对母线槽主要技术参数的自动检测,这可以有效地提高检测的自动化程度,提高检测精度,保证检测人员的安全。1.2 选题背景与意义母线槽内部一般用铜片作为导体。铜片的电阻是影响母线槽导电能力的重要因素。电阻越大,母线槽在电传输过程中消耗就会越大,传输的效率就会越低。母线槽作为导线,知道其内部导电体的电阻是非常必要的。而母线槽内部导电体之间的绝缘填充物的绝缘强度则是影响安全性的重要因素。但是在实际应用过程中并不是母线槽内导电体的电阻越小越好,绝缘填充物的绝缘强度越大越好。由于受到成本因素的限制,母线槽制造商必须制造出适合不同场合应用的母线槽,这就需要准确知道母线槽的两个参数指标。由于母线导电片的横截面积大、电阻小,再加上检测技术的落后。目前国内的母线生产厂家基本都不对导电片的电阻进行检测,而只是人工检测导电片之间的绝缘强度。在检测时,检测人员手持绝缘检测头对母线槽进行检测,若母线槽绝缘强度不够,绝缘强度检测仪就会报警,而且,检测过程中,检测头是通以高压的,对操作人员的人身安全也是个威胁。在国外,不仅能检测导线电阻,而且检测的自动化程度相当高,国内与之存在的差距十分巨大。因此,迫切希望设计一个控制系统对母线槽技术参数进行自动检测,这样就可以提高企业的生产效率,减少人员的投入,给企业带来广阔的市场前景和显著的社会效益。1.3 母线槽简介母线槽是一种新型的输配电设备,是替代传统的电缆和电缆桥架输配电系统的更新换代产品,尤其在大电流输送电方面母线槽居于主导地位。在近几年的电气设计以及施工现场配合工作中,母线槽都已经成为了极其重要的一种输配电的设备。1母线槽的基本结构及特点一般的母线槽都是用于高层建筑、多层工业工房、机床密集的车间、产品工艺多变的车间、老车间和厂房的改造,以及各种实验室、展览馆、体育馆等对于输配电电流比较大的场所。母线槽特点是具有系列配套、商品性生产、体积小、容量大、设计施工周期短、装拆方便、不会燃烧、安全可靠、使用寿命长、载流能力强、防护等级高、分配电能方便、传输安全可靠等特点,是一种理想的配电产品。母线槽产品适用于交流50Hz,额定电压380V,额定电流250A4000A的三相四线制供配电系统工程中。 母线槽的结构如图1.1所示,在母线槽系统中一般由以下几个单元组成:馈电式母线(不带插口)或插接式母线(带插口)直线段单元;与变压器,配电柜等设备接口的进(出)线单元;换向单元有L形单元,T型单元,Z型单元;膨胀单元有膨胀节母线单元;插接单元有插接箱单元。所有单元通常均由母线槽制造商进行标准设计,也可以根据工程需要进行现场测量后采取非标设计,以满足用户及安装需要。 2.母线槽的种类及性能图1.1 母线槽母槽线主要的类型有三相三线制、三相四线制和三相五线制,其中母线槽又有单通道和双通道之分。其按制造工艺和用途,又可以分为:密集型母线槽、空气型母线槽、高性能型母线槽、耐火型母线槽、防水型母线槽、绝缘型母线槽等。母线槽按绝缘方式可分为空气式插接母线槽、密集绝缘插接母线槽和高强度插接母线槽三种母线槽是由金属板(钢板或铝板)为保护外壳、导电排、绝缘材料及有关附件组成的母线系统。它可制成每隔一段距离设有插接分线盒的插接型封闭母线,也可制成中间不带分线盒的馈电型封闭式母线。在高层建筑的供电系统中,动力和照明线路往往分开设置,母线槽作为供电主干线在电气竖井内沿墙垂直安装一趟或多趟。按用途一趟母线槽一般由始端母线槽、直通母线槽(分带插孔和不带插孔两种)、L型垂直(水平)弯通母线、Z型垂直(水平)偏置母线、T型垂直(水平)三通母线、X型垂直(水平)四通母线、变容母线槽、膨胀母线槽、终端封头、终端接线箱、插接箱、母线槽有关附件及紧固装置等组成。母线槽虽然在目前的电传输领域应用广泛,但同样也存在着一些缺陷,例如依靠螺钉联接的部位过多,安装施工复杂;同时维护量大、维护费用高。在运行过程中常遇到电磁振动、热胀冷缩、膨胀系数及外力等因素的影响,这些都会造成螺钉的松动。如果一只螺钉出现松动,就会出现故障点发热、高温等现象,影响整条母线槽的运行稳定性。尤其是对五线母线槽的不当使用,还会造成PE线接触电阻增大违反国家规定。但母线槽在大容量的情况下,还是存在着其自身的优势的。因为当电流达到数千安培时,如果采用电缆,即使是单芯电缆也要多根进行敷设,否则达不到相应的大电流容量,此时母线槽就体现出自身的优势。1.4 母线槽参数检测机的检测内容母线槽参数检测机的主要检测内容为:母线槽内各个导电片的电阻;母线槽内导电片之间的绝缘强度。导电片电阻和导电片之间的绝缘强度是母线槽的主要技术参数。导电片电阻是影响母线槽导电能力的主要因素。我们都知道,导线电阻的增大,会增加电能在传输过程中的电损耗,而母线槽也是如此。另外,导电片之间的绝缘强度则是影响母线槽安全性能的主要因素。因此,检测母槽线这两个技术参数是十分重要的,这可以帮助我们更加准确有效地把不同种类及型号的母线槽应用到最适合它们的场合。在检测绝缘强度时,其中一个检测头固定于第一片导电片上,另外一个检测头从第二片导电片开始按照次序依次移动到各片导电片上。如此类推,对母线槽内部导电片之间绝缘强度进行两两检测。在移动到每一片导电片上时,绝缘强度检测仪会检测出两个检测头所检测的两片导电片之间的绝缘强度。检测导电片电阻则比检测绝缘强度简单的多,只要控制两个检测头同时移动到同一片导电片的两端,微欧计即可测出此导电片的电阻。测得的导电片电阻和绝缘强度自动传送到上位机。微欧计绝缘强度检测仪(a) (b) 123导电片电阻和绝缘强度两个参数的检测如图1.2所示,其中图(a)检测的是导电片电阻,图(b)检测的是导电片之间的绝缘强度。1检测头 2气缸 3母线槽(a) 检测导线电阻 (b) 检测绝缘强度图1.2 母线槽参数检测示意图1.5 自动检测系统的组成及控制流程1.5.1 母线槽参数检测系统的组成上位机贴标机打印机检测系统功率放大系统气压传动系统步进驱动机构执行机构(气缸)包装机构母线槽定位机构运动机构控制系统(下位机)检测台母线槽母线槽参数检测系统主要由上位机、运动机构控制系统(下位机)、贴标机、打印机、包装机构、检测机构、气压传动机构等部分组成,其中母线槽参数检测机的控制系统主要由控制电路和气压传动两部分组成。图1.3为母线槽参数检测系统的组成简图。图1.3 母线槽参数检测系统的组成 1.5.2 母线槽参数检测系统的工作流程母线槽参数检测机控制系统的下位机部分控制的信号有:检测台上的传送电机,一个纵向定位气缸,两个横向气缸和这两个气缸上的压力继电器;包装台上的传送电机,一个纵向定位气缸,两个上升气缸;两个检测头的气缸;X、Y、U、V四轴的正反转; X、Y、U、V四个坐标方向的进给,X、Y、U、V的超程。检测台和包装台的传动机构如图1.4所示。 1检测平台 2母线槽 3检测纵向定位气缸 4检测平台移送电机 5包装平台 6包装台纵向定位气缸 7、9母线槽包装台升降气缸 8包装台移送电机 10、27纵向到位检测传感器 11、26左右端横向定位滑台 12、25左右端测量头驱动气缸 13、24X轴及U轴滑台 14、23X轴、U轴步进电机 15、22左右端横向定位气缸 16、21左右端垂直升降台 17、19Y轴及V轴步进电机 18、20左右端移动立柱图1.4 检测台和包装台的传动机构示意图参数检测系统工作过程如下:上位机(PC机)发送启动信号给下位机,然后,下位机开始工作。下位机控制检测台传送装置和气压传动定位机构传送及定位母线槽。之后,下位机通过运动机构控制检测系统检测导电片的电阻以及导电片之间的绝缘强度,并把结果传送给上位机。上位机接受到检测完毕的信号后,根据检测结果判断母线槽是否合格,若合格,则发送信号给打印机,打印机打印出所测母线槽的条码。然后,上位机发送信号给贴标机,并控制贴标机把条码贴到母线槽上。贴标机贴标完毕后发送信号给上位机,上位机接着发送信号给下位机,由下位机控制完成对母线槽的包装。其中,下位机由8031单片机构成,主要控制气缸传动系统和步进驱动系统,相应执行机构单元根据控制系统发出的控制信号动作。贴标机系统由8031及外围电路组成,接收上位机控制信号,控制贴标机械手,抓取打印机打印的标签并粘贴到母线槽的外壳上。定位机构是由气缸驱动的。下面将按照工作过程给出母线槽参数检测机(下位机)控制系统的工作流程图(图1.5)。开始N检测台母线槽传送电机启动检测台纵向定位气缸升起母线槽纵向到位?Y检测台传送电机停止检测台左端侧向定位气缸启动检测台右端侧向定位气缸启动N左、右端侧向定位气缸到位?Y连接绝缘强度检测仪两检测头移动、定位、检测并将检测结果发送给上位机检测头检测完后回检测起点连接检测电阻的微欧计AA两检测头移动、定位、检测并将检测结果发送给上位机检测头检测完后回检测原点检测台左、右端侧向定位气缸退回检测台纵向定位缸退回检测台母线槽传送电机启动包装台母线槽传送电机启动包装台纵向定位缸升起母线槽离开检测台后检测台电机停转母线槽到达包装台后包装台电机停转发送信号给上位机,启动贴标机贴标贴标结束后,包装气缸升起延时,包装包装台纵向定位气缸退回包装气缸退回结 束图1.5 母线槽参数检测机控制系统(下位机)的工作流程第二章 气压传动系统设计与计算2.1气压传动概述2.1.1 气动技术的应用气压传动,是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。气压传动与控制技术简称气动技术。远在两千多年前,人们就开始利用空气的能量完成各种工作。比如,希腊人利用压缩空气来增大石弩的射程。在近代,车辆的制动装置、采煤用的风钻等都应用了气动装置。到20世纪30年代,气动技术成功地应用于自动门的开闭以及各种机械的辅助动作上,但这些都还只是将气动技术作为传动的一种手段。进入到20世纪60年代及70年代,随着工业机械化的发展,气动技术广泛应用于生产自动化的各个领域,形成了现代气动技术1。 2.1.2 气压传动的优缺点气动技术在国外发展很快,在国内也被广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现,它们在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、电子、液压传动相比有以下特点。1气压传动的优点1) 工作介质是空气,与液压油相比可节约能源,而且取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道,用之后可将其随时排人大气中,不污染环境,压力等级低,使用安全;2) 空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作,不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时,对空气的粘度影响极小,故不会影响传动性能;3) 空气的粘度很小(约为液压油的万分之一),所以流动阻力小,在管道中流动的压力损失较小,所以便于集中供应和远距离输送;4) 气体压力具有较强的自保持能力,即使压缩机停机,关闭气阀,但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力,一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器,而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变;5) 相对液压传动和电气方式而言,气动动作迅速、反应快,正常只需0.020.3s就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15ms,而气体的流速最小也大于10ms,有时甚至达到音速,排气时还达到超音速。气缸动作速度一般为50500mm/s, 最低可在3mm/s平行运动,高速可达3m/s2;6) 气动元件可靠性高,使用寿命长。电气元件的有效动作次数约为数百万次,而气动元件可运行20004000万次;7) 气动装置结构简单,成本低,维护方便,过载能自动保护;8) 工作环境适应性好,特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中,比液压、电子、电气传动和控制优越。2气压传动的缺点1) 由于空气的可压缩性较大,气动装置的动作稳定性较差,气缸的动作速度易受负载变化的;2) 由于工作压力低,气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下,气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于1040kN;3) 气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢,所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难,但对一般的机械设备,气动信号的传递速度是能满足工作要求的;4) 噪声较大,在高速排气时要加消声器3。2.1.3 气压传动的组成及工作原理气压传动的原理是利用空压机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能,然后在控制元件的作用下,通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能,从而完成各种动作,并对外做功4。由此可知,气压传动是由四部分组成的,它们是:(1)气源装置 是获得压缩空气的装置。其主要部分是空气压缩机,它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能;(2)控制元件 是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的,以便使执行机构完成预定的工作循环;(3)执行元件 是将气体的压力能转换为机械能的一种能量转换装置。它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动马达等;(4)辅助元件 是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的,它包括过滤器、油雾器、管接头及消声器等。2.2 气压传动系统控制对象本课题所要求设计八只气缸,分别控制六个动作。其中两只气缸控制母线槽两端测量头的伸缩;两只气缸控制测量头横向定位;两只气缸控制母线槽长度方向定位;两只气缸控制母线槽升降(升起后对母线槽两端进行包装)。2.3 总气压传动系统回路设计2.3.1 选择总气压传动回路的控制方式常用的总气压传动回路中执行元件控制方式有气压控制、电磁控制、人力控制和机械控制四类。本设计采用电磁控制方式。这种方式利用电磁线圈通电时,静磁铁对动磁铁产生电磁吸力使电磁阀切换以改变气流方向。这种电磁控制方式易于实现电气联合控制,能实现远距离操作,在工程上得到广泛的应用。2.3.2 选择气压发生装置与辅助元件气压发生装置即能源元件,它是获得压缩空气的装置,其主体部分是空气压缩机,它将原动机供给的机械能转化成气体的压力能。本气压传动系统的压缩空气是由工厂空压站提供的,不需要另外设计气压发生装置。由于气压系统应用的各种气动元件,例如气阀、气缸等。如果没有润滑剂润滑,就会导致摩擦力增大,密封线圈很快被磨损,造成密封失效,使系统不能正常工作。然而以压缩气体为动力的气动元件都是密封气室,不能用一般方法去注油,只能以某种方式将润滑油注入气流中,带到需要润滑的地方,因此采用油雾器。它是一种特殊的注油装置,它使润滑油雾化,随着气流进入到需要润滑的部件上,实现润滑。气压发生装置与辅助元件的职能符号如图2.1所示。 1、雾化器 2、气源图2.1 气压发生装置与辅助元件2.3.3 选择执行元件气动执行元件是将压缩空气的压力能转化为机械能的元件。它驱动机构作直线往复、摆动或回转运动,输出为力或转矩。执行元件分为实现直线运动的气压缸和实现回转和摆动运动的气动马达两类。本系统完成的进给运动要求作直线往复运动,所以选择单活塞双作用气缸作为执行机构比较适合这个课题的要求。所谓单活塞杆气缸就是在活塞的一端有活塞杆,活塞两侧承受的气压作用面积不等,因而活塞杆伸出的速度小于活塞杆退回的速度,活塞杆伸出时的推力大于活塞杆退回时的拉力。所谓双活塞杆气缸是在活塞的两端都有活塞杆,两侧承受的气压作用面积相等,因而活塞杆伸出的速度等于活塞杆退回的速度,活塞杆伸出时的推力等于活塞杆退回时的拉力。图2.2所示为单活塞杆双作用气缸的职能符号。所谓双作用气缸就是由两侧供气口交替供给气压使活塞作往复运动。所谓单作用气缸就是由一侧供气口供给气压驱动活塞运动,借助弹簧力、外力或自重等作用返回。图2.2 单活塞杆双作用气缸1气缸的工作特性气缸的工作特性是指气缸的输出力,气缸的内压力变化以及气缸的运动速度等静态和动态特性,由于他们的影响因素很多,下面简单的介绍一下这些因素具体的参数。(1)气缸的输出力式中,活塞的工作面积,有杆腔活塞上的工作面积,作用于无杆腔活塞上的压力,作用于有杆腔活塞上的压力, 摩擦阻力,运动构件质量,运动构件加速度。(2)气缸的压力特性气缸的压力特性是指气缸内压力变化的情形5。气缸在启动、行程开始、行程终端各个时间段的压力特性是不一样的,所以气缸的压力特性曲线变化过程比较复杂。因为排气腔中气体压力的下降速度要比进气腔中压力上升的速度缓慢得多,因此从换向阀换向到气缸启动是需要一定时间的。当气缸行程较长,且活塞杆上有负载时,会产生进排气速度与活塞速度相平衡的情况,这时压力特性曲线将趋于水平,活塞在两腔不变压力差的推动下匀速前进。在行程终端时,由于气腔内压力急剧下降,直至大气压,进气腔压力再次急剧上升,直至气源压力,这种较大的压力差,很容易形成气缸的冲击,因而在气缸的设计时要考虑设置缓冲装置。(3)气缸的速度由于活塞两侧压力、的变化比较复杂,因而推动活塞的力的变化也比较复杂,要使气缸保持准确的运动速度是比较困难的。通常,气缸的平均速度可按进气量的大小求出5: 式中, 气缸的速度;q压缩空气的体积流量;A活塞的有效面积气缸在一般工作条件下,其平均速度约为左右。(4)气缸的耗气量气缸的耗气量与气缸的活塞直径、活塞杆直径、活塞的行程以及单位时间往返次数有关。活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为所以,活塞往复一次所耗压缩空气量为若活塞每分钟往返次,则每分钟活塞运动的耗气量为 2.3.4 选择控制元件在气压传动系统中的控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量、流动方向和发送信号的重要元件,利用它们可以组成各种气动控制回路,使气动执行元件按设计的程序正常地进行工作。控制元件按功能和用途可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类5。此外,尚有通过改变气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻辑元件和射流元件等。1方向控制阀方向控制阀是指气流只能向一个方向流动而不能反向流动通过的阀。方向控制阀按其作用特点可以分为:单向型控制阀和换向型控制阀两种;按其控制方式不同可以分为:电磁换向阀、气动换向阀、机动换向阀和手动换向阀;按阀芯结构不同可分为:滑柱式、截止式、平面式、旋塞式和膜片式5。为了使气流只沿着一个方向流动,本设计中采用了单向阀。单向阀的特点是只允许气流在一个方向流动,而在相反的方向上完全关闭。图2.3所示为单向阀的职能符号。图2.3 单向阀换向阀是电气系统与气压系统之间的信号的转换元件。为了达到快速进给和退回的要求,本次设计的系统中采用二位四通换向阀。换向阀的特点是当换向阀的电磁铁通电吸合与断电释放时,直接推动阀芯控制气流方向。电磁控制换向阀有电磁铁控制部分和主阀两部分组成,按控制方式不同分为电磁铁直接控制(直动)式和先导式电磁阀两种。本设计采用了直动式控制方法控制电磁阀。图2.4所示为二位四通换向阀的职能符号。图2.4 二位四通换向阀2压力控制阀 压力控制阀主要是用来控制系统中气体的压力,满足各种压力要求或用以节能。压力控制阀可以分为三类:一类是减压阀、定值器;一类是安全阀、限压切断阀;一类是顺序阀、平衡阀等5。减压阀调压其工作原理是压缩空气由进气口进入气缸后,作用在阀芯下面的环形活塞面积上,与调压的弹簧的力相平衡。当空气压力超过压力值时,阀芯被顶起,气压立即作用于阀芯的全面积上,使阀达到全开状态,压缩空气从出气口输出。安全阀、限压切断阀的作用是当气动回路和容器中的压力上升到超过固定值时,把气缸里面多余的气体排放到空气中,使得气缸内的压力符合要求。顺序阀、平衡阀是一种依靠回路中的压力变化来实现各种顺序动作的压力控制阀,常用来控制气缸的顺序动作。为了使气源装置内的压力气体减压到每套装置实际需要的压力,本系统中采用了减压阀。减压阀的特点是将较高的输入压力调到规定的输出压力,并能保持输出压力稳定,不受空气流量变化及气源压力波动的影响。减压阀调压方式有直动式和先导式两种。在减压阀调压方式的选择上,本设计选择了直动式调压阀。所谓直动式就是借助弹簧力直接操作的调压方式,这种方式比较适合减压阀直径小于,输出压力在范围内。所谓先导式就是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进行调压。图2.5所示为减压阀的职能符号。图2.5 减压阀3流量控制阀流量控制阀是通过改变阀的流通面积来实现流量控制的元件。流量控制阀可以分为节流阀、单向节流阀、排气节流阀和柔性节流阀等5。为了能够调节气缸活塞的移动速度,本设计的系统中采用了单向节流阀。图2.6所示为单向节流阀的职能符号。当气流由流动时,经节流阀1节流;而反向由流动时,单向阀2打开,不受节流阀的影响。 1节流阀 2单向阀图2.6 单向节流阀2.3.5 设计总气压传动回路本次回路的设计由八个分气压回路组成,主要是换向回路的设计和节流调速回路的设计。换向回路选用双作用换向回路,换向阀是二位四通换向阀;而节流调速回路则根据各个分气压回路的要求而设计,包装台升降机构气压传动回路采用双向调速回路,其他的回路都采用单向调速回路。本设计所要求的用六个动作控制八只气缸,如图2.7所示,1、2是测量头动作控制气压传动回路,它们控制检测系统的测量头的平移动作,3、4是测量头横向定位装置气压传动回路,它们控制测量头的横向运动,5是测量台纵向定位装置气压传动回路,6则是包装台纵向定位装置气压传动回路,7、8是包装台升降机构气压传动回路,这些气缸动作的完成都是由下一章介绍的驱动电路控制的电动机来完成的。1、2测量头动作控制气压传动回路;3、4测量头侧向定位装置气压传动回路;5、6测量台、包装台纵向定位装置气压传动回路;7、8包装台升降机构气压传动回路减压阀 10换向阀 11单向节流阀 12压力表 13压力继电器图2.7 总气压传动图2.4 检测台与包装台纵向定位装置气压传动回路设计与计算2.4.1 回路设计检测台与包装台纵向定位装置气压传动回路是完全相同的,图2.8是其中检测台纵向定位装置气压传动回路。2.4.2 回路计算1.初选气压缸的工作压力气源装置的压力=。减压阀的调压范围分为五档:;。气源装置的压力经减压阀减压后,选择调压范围为。设定气压缸的压力。1气源;2雾化器;3减压阀;4单向阀;5二位四通换向阀;6单向节流阀;7压力表;8气缸图2.8 检测台与包装台纵向定位装置气压传动回路2.计算气压缸的尺寸考虑到气压缸活塞克服的负载有活塞、活塞杆、定位挡块的重力、惯性力及摩擦力。取负载。按下式计算气缸的内径:按标准取气缸的内径。按下式计算活塞杆直径:按标准取活塞杆直径。普通单活塞双作用气压缸无杆腔(无活塞杆的腔)的面积():普通单活塞双作用气压缸有杆腔(有活塞杆的腔)的面积():3.求气压缸的最大流量已知母线槽纵向定位气缸活塞杆上升速度与下降速度分别为,由此得进入无杆腔的流量(): 进入有杆腔的流量():取最大流量。4.求管道内径根据气压系统管道内允许流速推荐值,选择流速(): 按下式计算管道内径:取。2.4.3 元件选择1)选择气缸型号:为了使气缸在行程终点不发生冲击,系统采用了缓冲气缸。缓冲气缸在阻力载荷且速度不高时,缓冲效果很明显。对于这个系统来说,气缸的速度要求不高,因此采用缓冲气缸。QGA、QGB系列气缸3单活塞杆双作用可调双向缓冲气缸,具有结构简单,重量轻,工作压力低,等特点。该系列中,QGA为无缓冲气缸,QGB为缓冲气缸。根据系统计算的结果,选用气缸型号为QGB,其内径为,杆径为,接管螺纹尺寸为。2)选择管道参数:当气缸选定后,可根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸查表对应气缸供气口的通径。此通径即为管道的通径。根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸,查表得气缸供气口的通径是和,选择气缸供气口通径为,即管道的通径为。在气压传动中,常选用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。根据系统的实际要求,选择钢管作为管路。钢管的特点是能承受较高的压力,价格低廉,但安装时弯曲半径不能太小,多用在装配位置比较方便的地方。常用钢管是无缝钢管。查表得,选择钢管道公称通径为,钢管外径为,管接头连接螺纹,管子壁厚,推荐管道通过流量。3)选择单向节流阀2型号:根据查表,选择单向节流阀型号为:, 通径为,联结螺纹为。4)选择单向阀2型号:根据查表,选择单向阀型号为,公称通径为,联结螺纹为。5)选择减压阀2型号:根据查表,选择减压阀型号为,公称通径为,接口螺纹为。6)选择换向阀3型号:根据查表,选择换向阀型号为,二位四通直动滑阀式电磁控制阀,单电控型,公称通径为。7)选择油雾器3型号:根据查表,选择油雾器型号为,公称通径,连接螺纹为,最高工作压力,起雾流量为。 表示油雾气配号小一号时,最大流量约减少10%。2.5 检测台侧向定位装置气压传动回路设计与计算2.5.1 回路设计两个检测台侧向定位装置气压传动回路是完全相同的,图2.9是其中一个检测台侧向定位装置气压传动回路。1气源;2雾化器;3减压阀;4单向阀;5二位四通换向阀;6单向节流阀;7压力继电器;8压力表;9气缸图2.9 检测台侧向定位装置气压传动回路2.5.2 回路计算 1.初选气压缸的工作压力气源装置的压力 。减压阀的调压范围分为五档:;。 气源装置的压力经减压阀减压后,选择调压范围为。 设定气压缸的压力。2.计算气压缸的尺寸根据气压缸活塞杆受力情况分析,两活塞杆在横向上负载之和应该小于母线槽受到的静摩擦力,保证横向定位时活塞杆不会因为受力过大而导致母线槽移动影响测量精度。设定母线槽质量,则取负载。 按下式计算气缸的内径:按标准取气缸的内径。按下式计算活塞杆直径:按标准取活塞杆直径。普通单活塞双作用气压缸无杆腔(无活塞杆的腔)的面积():普通单活塞双作用气压缸有杆腔(有活塞杆的腔)的面积(): 3.求气压缸的最大流量已知侧向定位气缸活塞杆伸出定位速度与退回速度分别为和,由此得进入无杆腔的流量():进入有杆腔的流量():取最大流量。4.求管道内径根据气压系统管道内允许流速推荐值,选择流速():按下式计算管道内径:取。2.5.3 元件的选择1)选择气缸型号:为了使气缸在行程终点不发生冲击,系统采用了缓冲气缸。缓冲气缸在阻力载荷且速度不高时,缓冲效果很明显。对于这个系统来说,气缸的速度要求不高,因此采用缓冲气缸,是合理的。QGA、QGB系列气缸3单活塞杆双作用可调双向缓冲气缸,具有结构简单,重量轻,工作压力低,等特点。该系列中,QGA为无缓冲气缸,QGB为缓冲气缸。根据系统计算的结果,选用气缸为:型号为QGB,内径为,杆径为,接管螺纹尺寸为。2)选择管道参数:当气缸选定后,可根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸查表对应气缸供气口的通径。此通径即为管道的通径。根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸,查表得气缸供气口的通径是和,选择气缸供气口通径为,即管道的通径为。在气压传动中,常选用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。根据系统的实际要求,选择钢管作为管路。钢管的特点是能承受较高的压力,价格低廉,但安装时弯曲半径不能太小,多用在装配位置比较方便的地方。常用钢管是无缝钢管。查表得,选择钢管公称通径为,钢管外径为,管接头连接螺纹,管子壁厚,推荐管道通过流量。3)选择单向节流阀2型号:根据查表,选择单向节流阀型号为,通径为,联结螺纹为。4)选择单向阀2型号:根据查表,选择单向阀型号为,公称通径,联结螺纹为。5)选择减压阀2型号:根据查表,选择减压阀型号为,公称通径为,接口螺纹为。6)选择换向阀3型号:根据查表,选用换向阀型号为,二位四通直动滑阀式电磁控制阀,单电控型,公称通径为。7)选择油雾器3型号:根据查表,选用油雾器型号为,公称通径,接管为,最高工作压力,起雾流量为。8)选择压力继电器3型号:查表得,选压力继电器型号为HED 20A 20 2.5 L220。2.6 测量头动作控制气压传动回路设计与计算2.6.1 回路设计两个测量头动作控制气压传动回路是完全相同的,图2.10所示是其中一个测量头的动作控制气压传动回路。1气源;2雾化器;3减压阀;4单向阀;5二位四通换向阀; 6单向节流阀;7压力表;8气缸图2.10 测量头动作控制气压传动回路2.6.2 回路计算1.初选气压缸的工作压力气源装置的压力。 减压阀的调压范围分为五档:; 。气源装置的压力经减压阀减压后,选择调压范围为。设定气压缸的压力。 2.计算气压缸的尺寸气缸克服的负载主要为摩擦力和测量头的惯性力。根据厂方提供的数据,负载,取负载。 按下式计算气缸的内径:按标准取气缸的内径。按下式计算活塞杆直径: 按照标准取活塞杆直径。普通单活塞双作用气压缸无杆腔(无活塞杆的腔)的面积():普通单活塞双作用气压缸有杆腔(有活塞杆的腔)的面积(): 3.求气压缸的最大流量已知检测头气缸活塞杆伸出速度与退回速度分别为和,由此得进入无杆腔的流量():进入有杆腔的流量():取最大流量。4.确定管道内径根据气压系统管道内允许流速推荐值,选取流速():按下式计算管道内径:取。2.6.3 元件选择1)选择气缸型号:为了使气缸在行程终点不发生冲击,系统采用了缓冲气缸。缓冲气缸在阻力载荷且速度不高时,缓冲效果很明显。对于这个系统来说,气缸的速度要求不高,因此采用缓冲气缸,是合理的。QGA、QGB系列气缸3单活塞杆双作用可调双向缓冲气缸,具有结构简单,重量轻,工作压力低,等特点。该系列中,QGA为无缓冲气缸,QGB为缓冲气缸。根据系统计算的结果,选用气缸型号为QGB,内径为,杆径为,接管螺纹尺寸为。2)选择管道参数:当气缸选定后,可根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸查表对应气缸供气口的通径。此通径即为管道的通径。根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸,查表得气缸供气口的通径是和,选择气缸供气口通径为,即管道的通径为。在气压传动中,常选用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。根据系统的实际要求,选择胶管的公称通径为,外径为,最小弯曲半径为。3)选择单向节流阀2型号:根据查表,选用单向节流阀型号为,通径为,联结螺纹为。4) 选择单向阀2型号:根据查表,选用单向阀型号为,公称通径为,联结螺纹为。5)选择减压阀2型号:根据查表,选用减压阀型号为,公称通径为,接口螺纹为。6)选择换向阀3型号:根据查表,选用换向阀型号为,二位四通直动滑阀式电磁控制阀,单电控型,公称通径为。7)选择油雾器3型号:根据查表,选用油雾器型号为,公称通径,接管为,最高工作压力,起雾流量为。2.7 包装台升降机构气压传动回路设计与计算2.7.1 回路设计1气源;2雾化器;3减压阀;4单向阀;5二位四通换向阀;6、7单向节流阀;8压力表;9气缸图2.11 包装台升降机构气压传动回路两个包装台升降机构气压传动回路是完全相同的,图2.11是其中一个包装台升降机构气压传动回路。2.7.2 回路计算 1.初选气压缸的工作压力 气源装置的压力 。 减压阀的调压范围分为五档:;。气源装置的压力经减压阀减压后,选择调压范围。设定气压缸的压力。2.计算气压缸的尺寸根据气压缸活塞受力情况分析,气压缸活塞克服的负载有母线槽重力、摩擦力与受力损失。设定母线槽质量。按下式计算气缸的内径:按标准取气缸的内径。按下式计算活塞杆直径: 按标准取活塞杆直径。普通单活塞双作用气压缸无杆腔(无活塞杆的腔)的面积(): 普通单活塞双作用气压缸有杆腔(有活塞杆的腔)的面积(): 3.求气压缸的最大流量已知气缸活塞杆上升速度与下降速度分别为和,由此得进入无杆腔的流量(): 进入有杆腔的流量(): 取最大流量 。4. 求管道内径根据气压系统管道内允许流速推荐值,选择流速(): 按下式计算管道内径:取。2.7.3 元件选择1)选择气缸型号:为了使气缸在行程终点不发生冲击,系统采用了缓冲气缸。缓冲气缸在阻力载荷且速度不高时,缓冲效果很明显。对于这个系统来说,气缸的速度要求不高,因此采用缓冲气缸,是合理的。QGA、QGB系列气缸3单活塞杆双作用可调双向缓冲气缸,具有结构简单,重量轻,工作压力低,等特点。该系列中,QGA为无缓冲气缸,QGB为缓冲气缸。根据系统计算的结果,选用气缸型号为QGB,内径为,杆径为,接管螺纹尺寸为。2)选择管道参数:当气缸选定后,可根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸查表对应气缸供气口的通径。此通径即为管道的通径。根据气缸的供气口的接管螺纹尺寸,查表得气缸供气口的通径是,即管道的通径为。 在气压传动中,常选用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。根据系统的实际要求,选择钢管作为管路。查表得,选择管道公称通径为,钢管外径为,管接头连接螺纹,管子壁厚,推荐管道通过流量。3)选择单向节流阀2型号:根据查表,选择单向节流阀型号为,通径为,联结螺纹为。4)选择单向阀2型号:根据查表,选择单向阀型号为,公称通径,联结螺纹为。5)选择减压阀2型号:根据查表,选择减压阀型号为,公称通径为,接口螺纹为。6)选择换向阀3型号:根据查表,选择换向阀型号为,二位四通直动滑阀式电磁控制阀,单电控型,公称通径为。7)选择油雾器3型号:根据查表,选用油雾器型号为,公称通径,接管为,最高工作压力,起雾流量为。2.8 气缸设计2.8.1 气缸的主要尺寸设计1) 气缸筒直径(即为气缸内径),可根据外负载F的大小来确定,当气源供气压力为时,气缸的内径为:2) 活塞长度:长度根据实际需要来确定,一般取(0.55)。3) 气缸进、排气口直径,直径
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