母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),母線槽,技術(shù)參數(shù),檢測(cè),運(yùn)動(dòng),機(jī)構(gòu),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文) 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 部： 自動(dòng)化 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化(數(shù)控技術(shù)應(yīng)用) 題 目： 母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè) 線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2006年 06 月 南 京 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要 本文介紹了母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制中氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)及控制信號(hào)接口電路設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了八只氣缸的控制回路，計(jì)算了氣缸及輔助元件的相關(guān)尺寸，選擇了控制回路中的各種氣壓元件，并設(shè)計(jì)了一只氣缸結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)中還設(shè)計(jì)了與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相配的用于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。該電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器，具有電路簡(jiǎn)單，柔性好的特點(diǎn)。功率器件選用VMOS管，設(shè)計(jì)成恒流斬波電路，保持電機(jī)繞組電流恒定。設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，可靠性高。 關(guān)鍵詞：母線槽 氣壓系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī) 電路設(shè)計(jì) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要 Title the design of the pneumatic system in the line motion control of examining the bus duct technique parameter automatically Abstract This paper introduced the design of the pneumatic system in the line motion control of examining the bus duct technique parameter automatically, the design of the drive circuit of automatic monitoring system and the design of control signal interface circuit . In this design ,I have designed the control circuit of eight cylinders in this design, have calculate the relevant size of the cylinder and auxiliary component, have chosen various pneumatic elements in the control circuit , have designed the structure of a cylinder . In this design ,I have designed drive circuit which matches with the motion control system using for step motor. This circuit chooses 89C2051 as the annular distributor and has the characteristics that the circuit is simple and the flexibility is good. The power device selects VMOS, design the steady chopper trigger circuit ,keep the current of machine winding steady. The drive circuit designed is simple and the dependability is high. Key words bus duct pneumatic system step motor circuit design 目 錄 前 言 1 第一章 概述 2 1.1檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 2 1.2母線槽簡(jiǎn)介 3 1.3檢測(cè)內(nèi)容 5 1.4檢測(cè)系統(tǒng)總控制方案 6 第二章 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 10 2.1氣壓傳動(dòng)控制對(duì)象 10 2.2選擇傳動(dòng)和控制方案 10 2.3總氣壓傳動(dòng)回路系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 2.3.1選擇總氣壓傳動(dòng)回路的控制方式 11 2.3.2總氣壓傳動(dòng)控制回路設(shè)計(jì) 11 2.3.3繪制總氣壓傳動(dòng)回路 14 2.4測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 2.4.1回路設(shè)計(jì) 14 2.4.2回路計(jì)算 15 2.4.3元件選擇 17 2.5檢測(cè)臺(tái)側(cè)向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 2.5.1 回路設(shè)計(jì) 18 2.5.2回路計(jì)算 18 2.5.3元件的選擇 20 2.6檢測(cè)臺(tái)與包裝臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 2.6.1回路設(shè)計(jì) 21 2.6.2回路計(jì)算 21 2.6.3元件選擇 22 2.7包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 2.7.1回路設(shè)計(jì) 23 2.7.2回路計(jì)算 24 2.7.3元件選擇 26 2.8氣缸設(shè)計(jì) 27 第三章 電路設(shè)計(jì) 28 3.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 28 3.1.1步進(jìn)電機(jī)相序分配電路 29 3.1.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 29 3.2控制信號(hào)接口電路設(shè)計(jì) 30 3.2.1電磁換向閥控制信號(hào)輸出接口電路設(shè)計(jì) 30 3.2.2壓力繼電器控制信號(hào)輸入接口電路設(shè)計(jì) 33 第四章 結(jié) 論 34 致 謝 35 參考文獻(xiàn) 36 附 錄 37 前 言 母線槽的主要技術(shù)參數(shù)是指絕緣強(qiáng)度和導(dǎo)線電阻。這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)，目前在國(guó)內(nèi)還是由人工完成，其自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)還是個(gè)空白。隨著社會(huì)的發(fā)展，人工檢測(cè)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)生產(chǎn)率的要求，采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)將會(huì)大大提高企業(yè)的生產(chǎn)率，減少人員的投入，將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景和顯著的社會(huì)效益。 本人的課題是母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)氣壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)。課題來(lái)源是系工程實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目。前三周，在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)在網(wǎng)上和圖書(shū)館查閱并收集了了大量的有關(guān)于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，我對(duì)課題的背景及相關(guān)知識(shí)有了初步的了解。后兩周時(shí)間是擬定方案和修改方案。最后十一周時(shí)間是進(jìn)行氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及論文的撰寫(xiě)。 本論文共分四章。主要描述了檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展，母線槽簡(jiǎn)介，檢測(cè)內(nèi)容及要求，檢測(cè)系統(tǒng)總控制方案，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算，電路設(shè)計(jì)等。本論文各章既有聯(lián)系，又有一定的獨(dú)立性。 我和朱靜同學(xué)的課題是母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，朱靜同學(xué)負(fù)責(zé)的是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的控制電路部分，我負(fù)責(zé)的是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的氣壓傳動(dòng)部分。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我和朱靜同學(xué)互相配合，分工合作，共同完成了各自的任務(wù)。 第一章 概 述 1.1 檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 在人類(lèi)的各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了了解和掌握整個(gè)過(guò)程的進(jìn)程的進(jìn)展及其最后結(jié)果，經(jīng)常需要對(duì)各種基本參數(shù)或物理量進(jìn)行檢查和測(cè)量，從而獲得必要的信息，作為分析判斷和決策的依據(jù)，可以說(shuō)檢測(cè)技術(shù)是人們?yōu)榱藢?duì)被檢測(cè)對(duì)象所包含的信息進(jìn)行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技術(shù)措施。隨著人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代，以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)完整的技術(shù)科學(xué)，在促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步的廣闊內(nèi)發(fā)揮著重要的作用。 檢測(cè)技術(shù)在目前領(lǐng)域的現(xiàn)狀： 1）檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段。借助于檢測(cè)工具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)是人們十分熟悉的。這是檢測(cè)技術(shù)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的檢測(cè)工具只能將產(chǎn)品區(qū)分為合格品和廢品，起到產(chǎn)品驗(yàn)收和廢品剔出的作用。這種被動(dòng)檢測(cè)方法，對(duì)廢品的出現(xiàn)的并沒(méi)有預(yù)先防止的能力。在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的主動(dòng)檢測(cè)技術(shù)或稱(chēng)之為在線檢測(cè)技術(shù)，使檢測(cè)和生產(chǎn)加工同時(shí)進(jìn)行，及時(shí)地用檢測(cè)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)工程主動(dòng)地進(jìn)行控制，使之適應(yīng)生產(chǎn)條件的變化或自動(dòng)地調(diào)整到最佳狀態(tài)。這樣檢測(cè)的作用已經(jīng)不只是單純的檢查產(chǎn)品的最終結(jié)果而且要過(guò)問(wèn)和干預(yù)造成這些結(jié)果的原因，從而進(jìn)入質(zhì)量控制的領(lǐng)域。 2）檢測(cè)技術(shù)在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。電力、石油、化工、機(jī)械等行業(yè)的一些大型設(shè)備通常在高溫、高壓、高速和大功率狀態(tài)下運(yùn)用，保證這些關(guān)鍵設(shè)備安全運(yùn)行在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重大意義。為此，通常設(shè)置故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以對(duì)溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)和噪聲等多種參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，加強(qiáng)故障預(yù)防，達(dá)到早期診斷的目的。這樣做可以避免嚴(yán)重的突發(fā)事故，保證設(shè)備和人員安全，提高檢修質(zhì)量。另外，在日常運(yùn)行中，這種連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障前兆，采取預(yù)防性檢修。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到故障自診斷并自動(dòng)報(bào)警或采取相應(yīng)的對(duì)策。 3）檢測(cè)技術(shù)和裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工程中，信息的獲取與轉(zhuǎn)換是極其重要的組成環(huán)節(jié)，只有精確及時(shí)地將被控對(duì)象的各項(xiàng)參數(shù)檢測(cè)出來(lái)并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理地信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)才能正常地工作。因此自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換是自動(dòng)化技術(shù)中不可少的組成部分。 當(dāng)前檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大致有以下幾個(gè)方面： 1）傳感器水平的提高。采用新材料、新工藝使傳感器的性能進(jìn)一步提高，可實(shí)現(xiàn)傳感器的微型化和集成化。此外，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使傳感器的數(shù)據(jù)處理能力提高，提高傳感器的智能水平。 2）檢測(cè)方法的推進(jìn)。隨著光電、超生波、微波、射線等技術(shù)的發(fā)展，使得非接觸檢測(cè)技術(shù)得到發(fā)展。隨著光纖、光放大器、濾波器等光元件的發(fā)展，使信號(hào)的傳輸與處理不再局限于電信號(hào)，出現(xiàn)采用光的檢測(cè)方法。此外，還有多參量復(fù)合檢測(cè)，主動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)均有發(fā)展。 3）檢測(cè)系統(tǒng)的智能化。以計(jì)算機(jī)為中心的智能化的檢測(cè)系統(tǒng)能夠測(cè)量多種參量，多有電氣量，又有非電氣量；具有多個(gè)輸入通道，可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量；能夠快速進(jìn)行動(dòng)態(tài)在線實(shí)時(shí)測(cè)量，能夠?qū)崿F(xiàn)快速進(jìn)行信號(hào)分析處理，排除噪聲干擾、消除偶然誤差、修正系統(tǒng)誤差，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的高準(zhǔn)確度以及對(duì)被測(cè)信號(hào)的高分辨能力。 1.2母線槽簡(jiǎn)介 80年代以前，高層建筑中的供電主干線主要采用可靠性較好的普通電纜，電纜在電氣豎井內(nèi)沿墻壁用支架或電纜橋架敷設(shè)。電纜作為供電主干線比裸導(dǎo)線、裸排要安全可靠得多，但載流量受到限制，電纜截面不可能造得很大（最大只能做到），而且電纜太粗，現(xiàn)場(chǎng)施工難度大。80年代中后期，城市發(fā)展迅速，高層、超高層建筑大批建造，建筑物的用電負(fù)荷急劇增加，電纜作為供電主干線的局限性越來(lái)越突出，特別是現(xiàn)場(chǎng)制作電纜分支接頭技術(shù)難度很大，急需一種容量大、分支方便的供電主干線取而代之。母線槽以其結(jié)構(gòu)緊湊、通用性互換性強(qiáng)、傳送功率大、電壓降小、電能損耗小、絕緣性能高、防火性能及抗短路性能好等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代傳統(tǒng)的電纜—電纜橋架配電方式，成為大型或高層建筑配電方式的主流，深受工程技術(shù)人員及用戶(hù)青睞。 母線槽的種類(lèi)有封閉式母線槽（簡(jiǎn)稱(chēng)母線槽）、空氣式插接母線槽（BMC）、密集絕緣插接母線槽（CMC）、高強(qiáng)度封閉式母線槽（CFW）、插接式母線槽。 封閉式母線槽（簡(jiǎn)稱(chēng)母線槽）是由金屬板（鋼板或鋁板）為保護(hù)外殼、導(dǎo)電排、絕緣材料及有關(guān)附件組成的母線系統(tǒng)。它可制成每隔一段距離設(shè)有插接分線盒的插接型封閉母線，也可制成中間不帶分線盒的饋電型封閉式母線。在高層建筑的供電系統(tǒng)中，動(dòng)力和照明線路往往分開(kāi)設(shè)置，母線槽作為供電主干線在電氣豎井內(nèi)沿墻垂直安裝一趟或多趟。按用途一趟母線槽一般由始端母線槽、直通母線槽（分帶插孔和不帶插孔兩種）、L型垂直（水平）彎通母線、Z型垂直（水平）偏置母線、T型垂直（水平）三通母線、X型垂直（水平）四通母線、變?nèi)菽妇€槽、膨脹母線槽、終端封頭、終端接線箱、插接箱、母線槽有關(guān)附件及緊固裝置等組成。母線槽按絕緣方式可分為空氣式插接母線槽、密集絕緣插接母線槽和高強(qiáng)度插接母線槽三種。 空氣式插接母線槽（BMC）。由于母線之間接頭用銅片軟接過(guò)渡，在南方天氣潮濕，接頭之間容易產(chǎn)生氧化，形成接頭與母線接觸不良，使觸頭容易發(fā)熱，故在南方極少使用。并且接頭之間體積過(guò)大，水平母線段尺寸不一致，外形不夠美觀。 密集絕緣插接母線槽（CMC）。密集絕緣插接母線槽防潮、散熱效果較差。在防潮方面，母線在施工時(shí)，容易受潮及滲水，造成相間絕緣電阻下降。母線的散熱主要靠外殼，由于線與線之間緊湊排列安裝，L2、L3相熱能散發(fā)緩慢，形成母線槽溫升偏高。密集絕緣插接母線槽受外殼板材限制，只能生產(chǎn)不大于3m的水平段。由于母線相間氣隙小，母線通過(guò)大電流時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力，使磁振蕩頻率形成疊加狀態(tài)，造成過(guò)大的噪聲。 高強(qiáng)度封閉式母線槽（CFW）。其工藝制造不受板材限制，外殼做成瓦溝形式，使母線機(jī)械強(qiáng)度增加，母線水平段可生產(chǎn)至13m長(zhǎng)。由于外殼做成瓦溝形式，坑溝位置有意將母線分隔固定，母線之間有18mm的間距，線間通風(fēng)良好，使母線槽的防潮和散熱功能有明顯的提高，比較適應(yīng)南方氣候。 插接式母線槽。插接式母線槽屬樹(shù)干式系統(tǒng)，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠、傳輸電流大、便于分接饋電、維護(hù)方便、能耗小、動(dòng)熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。 插接式母線槽是專(zhuān)供交流50Hz、額定電壓380V、額定電流250-3150A的三相四線制和三相五線制配電系統(tǒng)傳輸電能之用。適用于車(chē)間、老企業(yè)改造、實(shí)驗(yàn)樓、高層建筑等多種場(chǎng)合。與傳統(tǒng)的電纜配電方式比較，具有體積小、輸送電流大、安全可靠、拆裝方便、基建與配電施工互不相擾，一次投資可反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的配電產(chǎn)品。如圖1-1所示。 1.3 檢測(cè)內(nèi)容 圖1-1 插接式母線槽 母線槽內(nèi)部一般用銅片作為導(dǎo)體。本次設(shè)計(jì)的母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)控制機(jī)就是控制檢測(cè)裝置檢測(cè)母線槽內(nèi)每一導(dǎo)電銅片的電阻的檢測(cè)及導(dǎo)電銅片之間的絕緣強(qiáng)度。銅片的電阻是關(guān)乎母線槽導(dǎo)電能力的重要因素。電阻越大，母線槽在電傳輸過(guò)程中消耗就會(huì)越大，傳輸?shù)男示蜁?huì)越低。母線槽作為導(dǎo)線，知道其內(nèi)部導(dǎo)電體的電阻是非常必要的。而母線槽內(nèi)部導(dǎo)電體之間的絕緣填充物的絕緣強(qiáng)度則是影響安全性的重要因素。但是并不是說(shuō)母線槽內(nèi)導(dǎo)電體的導(dǎo)電能力越小越好，絕緣填充物的絕緣強(qiáng)度越大越好。由于受到成本因素的限制，母線槽制造商必須制造出適合不同場(chǎng)合應(yīng)用的母線槽，這就需要準(zhǔn)確知道母線槽的兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)。絕緣強(qiáng)度和電阻的檢測(cè)過(guò)程如圖1－2所示。 圖1－2 絕緣強(qiáng)度和電阻檢測(cè)示意圖 a）檢測(cè)絕緣強(qiáng)度b) 檢測(cè)電阻 1-檢測(cè)頭；2－氣缸；3－母線槽 當(dāng)連接檢測(cè)絕緣強(qiáng)度的檢測(cè)儀時(shí)，下位機(jī)控制兩檢測(cè)頭移動(dòng)檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)（PC）；當(dāng)連接檢測(cè)電阻的微歐計(jì)時(shí)，兩檢測(cè)頭移動(dòng)檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)（PC）。 1.4 檢測(cè)系統(tǒng)總控制方案 本次設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)出的母線槽技術(shù)參數(shù)檢測(cè)控制機(jī)系統(tǒng)總的工作過(guò)程是：上位機(jī)發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，下位機(jī)開(kāi)始工作。下位機(jī)控制檢測(cè)臺(tái)傳送裝置和氣壓傳動(dòng)定位機(jī)構(gòu)傳送和定位母線槽。之后，下位機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)導(dǎo)電片的電阻及導(dǎo)電片與導(dǎo)電片之間的絕緣強(qiáng)度，并把檢測(cè)結(jié)果傳送給上位機(jī)。上位機(jī)接收到檢測(cè)完畢的信號(hào)后，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷母線槽是否合格，若是合格產(chǎn)品，則發(fā)送信號(hào)給打印機(jī)，打印機(jī)打印出所檢測(cè)的母線槽的條碼。隨后，上位機(jī)接發(fā)送信號(hào)給貼標(biāo)機(jī)，并控制貼標(biāo)機(jī)把打印出來(lái)的條碼貼到母線槽上。貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)完畢后發(fā)送信號(hào)給上位機(jī)，上位機(jī)接著發(fā)送信號(hào)給下位機(jī)，由下位機(jī)控制完成對(duì)母線槽進(jìn)行包裝。母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)總的工作過(guò)程如圖1-3所示。 打印機(jī) 上位機(jī)（PC） 貼標(biāo)機(jī) 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)（或稱(chēng)下位機(jī)） 測(cè)試系統(tǒng) 母線槽 包裝機(jī)構(gòu) 定位機(jī)構(gòu) 檢測(cè)臺(tái) 母線槽 輔助動(dòng)作控制電路 輔助動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)（氣壓傳動(dòng)） 功率放大系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖1-3母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖 我在本次設(shè)計(jì)中所負(fù)責(zé)的是下位機(jī)的氣壓傳動(dòng)部分。下位機(jī)的主要工作是對(duì)母線槽內(nèi)每一片導(dǎo)電材料的電阻的檢測(cè)以及導(dǎo)電材料之間的絕緣強(qiáng)度的檢測(cè)。下面具體描述下位機(jī)的工作過(guò)程： 當(dāng)檢測(cè)平臺(tái)傳送電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，檢測(cè)臺(tái)縱向定位缸升起。當(dāng)檢測(cè)縱向母線槽到位時(shí)，檢測(cè)平臺(tái)傳送電機(jī)停止。左右端側(cè)向定位缸啟動(dòng)，當(dāng)左右端側(cè)向定位缸到位時(shí)，分別連接檢測(cè)絕緣強(qiáng)度的檢測(cè)儀和檢測(cè)電阻的微歐計(jì)，并將結(jié)果送給上位機(jī)。最后進(jìn)行對(duì)母線槽的貼標(biāo)和包裝。檢測(cè)及包裝臺(tái)示意圖如圖1-4所示。下位機(jī)的控制流程圖如圖1－5所示。 圖1-4 檢測(cè)及包裝臺(tái)示意圖 1-檢測(cè)平臺(tái)； 2-母線槽； 3-檢測(cè)臺(tái)縱向定位缸； 4-檢測(cè)平臺(tái)移送電機(jī)； 5-包裝平臺(tái)； 6-包裝臺(tái)縱向定位缸； 7、9-母線槽包裝上升缸； 8-包裝臺(tái)移送電機(jī)； 10、27-縱向到位檢測(cè)傳感器； 11、26-左右端側(cè)向定位滑臺(tái)； 12、25-左右端測(cè)量頭驅(qū)動(dòng)氣缸； 13、24-X軸及U軸滑臺(tái)； 14、23-X軸及U軸步進(jìn)電機(jī)； 15、22-左右端側(cè)向定位缸； 16、21-左右端垂直升降臺(tái)； 17、19-Y軸及V軸步進(jìn)電機(jī)； 18、20-左右端移動(dòng)立柱 檢測(cè)平臺(tái)移送電機(jī)啟動(dòng) 檢測(cè)臺(tái)縱向定位缸升起 檢測(cè)平臺(tái)移送電機(jī)停止 左端側(cè)向定位缸啟動(dòng) 右端側(cè)向定位缸啟動(dòng) 連接絕緣強(qiáng)度檢測(cè)儀 兩檢測(cè)頭移動(dòng)檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給上位機(jī) 檢測(cè)完后回起點(diǎn) 連接檢測(cè)電阻的微歐計(jì) 兩檢測(cè)頭移動(dòng)檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給上位機(jī) 開(kāi)始 接下一頁(yè) Y 左、右端側(cè)向定位缸到位？ 母線槽縱向到位？ N N Y 兩個(gè)檢測(cè)頭回原點(diǎn) 左右端側(cè)向定位缸退回 檢測(cè)臺(tái)縱向定位缸退回 檢測(cè)平臺(tái)移送電機(jī)啟動(dòng) 包裝臺(tái)移送電機(jī)啟動(dòng) 包裝臺(tái)縱向定位缸升起 母線槽離開(kāi)檢測(cè)平臺(tái)后檢測(cè)平臺(tái)移送電機(jī)停轉(zhuǎn) 母線槽到達(dá)包裝平臺(tái)后包裝臺(tái)移送電機(jī)停轉(zhuǎn) 發(fā)信給上位機(jī)啟動(dòng)貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo) 貼標(biāo)結(jié)束后，母線槽包裝上升氣缸升起 延時(shí)，包裝 包裝臺(tái)縱向定位缸退回 母線槽包裝上升缸退回 結(jié) 束 接上一頁(yè) 圖1-5 下位機(jī)的控制過(guò)程 第二章 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1氣壓傳動(dòng)控制對(duì)象 本設(shè)計(jì)共有八只汽缸控制。其中兩只汽缸控制母線槽兩端測(cè)量頭的伸縮；兩只汽缸控制測(cè)量頭橫向定位；兩只汽缸控制母線槽長(zhǎng)度方向定位；兩只汽缸控制母線槽升降（升起后對(duì)母線槽兩端進(jìn)行包裝）。 2.2 選擇傳動(dòng)和控制方案 正確選用傳動(dòng)和控制方案是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，不僅在技術(shù)上合理適用，經(jīng)濟(jì)上也會(huì)取得巨大的效益。根據(jù)表2-1氣動(dòng)、液壓、電-氣傳動(dòng)和控制方式的比較后，本設(shè)計(jì)采用的是氣動(dòng)方案。 表2-1 各種傳動(dòng)和控制方式特性比較 氣 動(dòng) 液 壓 電-氣 傳動(dòng)系統(tǒng)輸出部分 中等輸出力，可高速動(dòng)作輸出力密度中等 直線、回轉(zhuǎn)、振動(dòng) 輸出力大 輸出密度大 直線、回轉(zhuǎn)、擺動(dòng) 輸出力范圍廣 輸出力密度小 主要產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 動(dòng)力源 空氣壓縮源 液壓源 電源設(shè)備 效 率 壓縮機(jī)和氣缸效率低 油泵和執(zhí)行元件效率中等 效率高 控制性能 因壓縮性使位置控制受負(fù)載變動(dòng)的影響 力控制容易 因液壓有較高的剛性故控制性好 位置速度容易控制 在中小輸出力時(shí)精密控制，大輸出力時(shí)響應(yīng)慢 位置、速度控制容易 運(yùn)算部分 采用邏輯元件進(jìn)行小規(guī)模運(yùn)算 回路運(yùn)算機(jī)能差 可進(jìn)行大規(guī)模各種運(yùn)算 （續(xù)） 氣 動(dòng) 液 壓 電-氣 傳送部分 可用配管進(jìn)行動(dòng)力和低速信號(hào)傳送 不要回氣管 傳送距離在百米以?xún)?nèi) 用配管進(jìn)行動(dòng)力傳送 不可遠(yuǎn)距離傳送 可用配線進(jìn)行動(dòng)力和信號(hào)傳送且無(wú)滯后 可遠(yuǎn)距離傳送 防火、防爆性 儲(chǔ)氣罐須注意超壓爆炸外，無(wú)其他危險(xiǎn) 一般液壓油會(huì)產(chǎn)生可燃性氣體，注意防火 因火化會(huì)造成事故要注意防火防爆 維修管理 空氣泄漏不會(huì)引起污染；壓縮機(jī)要管理 油泄漏易引起污染；故對(duì)油要進(jìn)行管理 漏電危險(xiǎn)性大 要有專(zhuān)人管理 溫 度 使用溫度范圍廣 油溫需要一個(gè)合適范圍 一般電動(dòng)機(jī)不可高溫使用 電磁場(chǎng)影響 不影響性能 不影響性能 可能引起誤操作 噪 聲 壓縮機(jī)及排氣噪聲大 油泵噪聲較大 噪聲大 2.3總氣壓傳動(dòng)回路系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.3.1 選擇總氣壓傳動(dòng)回路的控制方式 常用的總氣壓傳動(dòng)回路中執(zhí)行元件控制方式有氣壓控制、電磁控制、人力控制和機(jī)械控制四類(lèi)。 本設(shè)計(jì)采用電磁控制方式。這種方式利用電磁線圈通電時(shí)，靜磁鐵對(duì)動(dòng)磁鐵產(chǎn)生電磁吸力使電磁閥切換以改變氣流方向。這種電磁控制方式易于實(shí)現(xiàn)電－氣聯(lián)合控制，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，在工程上得到廣泛的應(yīng)用。 2.3.2總氣壓傳動(dòng)控制回路設(shè)計(jì) 1.選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，將氣體能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化裝置。執(zhí)行元件分為實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的氣壓缸和實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)馬達(dá)兩類(lèi)。 氣缸按結(jié)構(gòu)特征分類(lèi)如下： 單作用 氣缸 活塞式 膜片式 無(wú)活塞式—仿生氣動(dòng)“肌腱” 仿生 單活塞 雙活塞 有活塞桿 無(wú)活塞桿 單出桿 雙出桿 雙作用 單作用 雙作用 無(wú)桿氣缸 磁性氣缸 繩索氣缸 串聯(lián) 并聯(lián) 多位氣缸 增力氣缸 單出桿 雙出桿 平膜片 滾動(dòng)膜片 皮囊 本系統(tǒng)完成的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，選擇單活塞雙作用氣缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 所謂單活塞桿氣缸就是在活塞的一端有活塞桿，活塞兩側(cè)承受的氣壓作用面積不等，因而活塞桿伸出的速度小于活塞桿退回的速度，活塞桿伸出時(shí)的推力大于活塞桿退回時(shí)的拉力。所謂雙活塞桿氣缸是在活塞的兩端都有活塞桿，兩側(cè)承受的氣壓作用面積相等，因而活塞桿伸出的速度等于活塞桿退回的速度，活塞桿伸出時(shí)的推力等于活塞桿退回時(shí)的拉力。 你 所謂雙作用氣缸就是由兩側(cè)供氣口交替供給氣壓 使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所謂單作用氣缸就是由一側(cè)供氣 口供給氣壓驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，借助彈簧力、外力或自重 圖2-1 單活塞桿雙作 用氣缸 等作用返回。圖2-1所示為單活塞桿雙作用氣缸的職 能符號(hào)。 2.選擇控制元件 控制元件是用來(lái)調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的程序和性能工作?？刂圃譃閴毫刂崎y、方向控制閥、流量控制閥和邏輯元件。 （1）壓力控制閥 壓力控制閥可分為減壓閥、溢流閥和順序閥。為了使氣源裝置內(nèi)的壓力氣體減壓到每套裝置實(shí)際需要的壓力，我們系統(tǒng)中采用了減壓閥。減壓閥的特點(diǎn)是將較高的輸入壓力調(diào)到規(guī)定的輸出壓力，并能保持輸出壓力穩(wěn)定，不受空氣流量變化及氣源壓力波動(dòng)的影響。 減壓閥調(diào)壓方式有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。在減壓閥調(diào)壓方式的選擇上，我們選擇了直動(dòng)式調(diào)壓閥。所謂直動(dòng)式就是借助彈簧力 直接操作的調(diào)壓方式，這種方式適合減壓閥直徑小于 ，輸出壓力在范圍內(nèi)。所謂先導(dǎo) 圖2-2 減壓閥 式就是用預(yù)先調(diào)整好的氣壓來(lái)代替直動(dòng)式調(diào)壓彈簧進(jìn) 行調(diào)壓。圖2-2所示為減壓閥的職能符號(hào)。 （2）方向控制閥 方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩種。為了使氣流只沿著一個(gè)方向流動(dòng)，我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中采用了單向閥。單向閥的特點(diǎn)是只允許氣流在一個(gè)方向流動(dòng)，而在相反的方向上完全關(guān)閉。圖2-3所示為單向閥的職能符號(hào)。 為了達(dá)到快速進(jìn)給與退回的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的系 圖2-3 單向閥 統(tǒng)中采用二位四通換向閥。換向閥的特點(diǎn)是當(dāng)換向閥 的電磁鐵通電吸合與斷電釋放時(shí)，直接推動(dòng)閥芯控制 氣流方向。電磁閥按操縱方法，有直動(dòng)式和先導(dǎo)式。 我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)選擇直動(dòng)式操縱方法控制電磁閥。二 圖2-4 二位四通換向閥 位四通換向閥是電氣系統(tǒng)與氣壓系統(tǒng)之間的信號(hào)的轉(zhuǎn) 換元件。圖2-4所示為二位四通換向閥的職能符號(hào)。 （3）流量控制閥 流量控制閥可分為單向節(jié)流閥、先導(dǎo)式速度控制閥、行程節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥。 圖2-5 單向節(jié)流閥 1-節(jié)流閥 2-單向閥 為了能夠調(diào)節(jié)氣缸活塞的移動(dòng)速度，我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中采用了單向節(jié)流閥。圖2-5所示為單向節(jié)流閥的職能符號(hào)。當(dāng)氣流由流動(dòng)時(shí)，經(jīng)節(jié)流閥1節(jié)流； 而反向由流動(dòng)時(shí)，單向閥2打開(kāi)，不受節(jié)流閥 的影響。 3.選擇氣壓發(fā)生裝置與輔助元件 圖2-6 氣壓發(fā)生裝置 與輔助元件 1-霧化器 2-氣源 氣壓發(fā)生裝置即能源元件，它是獲得壓縮空氣的裝置，其主體部分是空氣壓縮機(jī)，它將原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能。本氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓縮空氣是由工廠空壓站提供的，不需要另外設(shè)計(jì)氣壓發(fā)生裝置。由于氣壓系統(tǒng)應(yīng)用的各種氣動(dòng)元件，例如氣閥、氣缸等。其可動(dòng)部分需要潤(rùn) 如果沒(méi)有潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑，就會(huì)導(dǎo)致摩擦力增大，密封線圈 很快被磨損，造成密封失效，使系統(tǒng)不能正常工作。然而以壓縮氣體為動(dòng)力的氣動(dòng)元件都是密封氣室，不能用一般方法去注油，只能以某種方式將潤(rùn)滑油注入氣流中，帶到需要潤(rùn)滑的地方，因此采用油霧器。它是一種特殊的注油裝置，它使?jié)櫥挽F化，隨著氣流進(jìn)入到需要潤(rùn)滑的部件上，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。氣壓發(fā)生裝置與輔助元件的職能符號(hào)如圖2-6所示。 2.3.3繪制總氣壓傳動(dòng)回路 總氣壓回路由八個(gè)分氣壓回路組成，如圖2-7所示。 2.4測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.4.1回路設(shè)計(jì) 兩個(gè)測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路是完全相同的，圖2－8所示是其中一個(gè)測(cè)量頭的動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路。 1 2 3 4 5 6 7 8 圖2-7 總氣壓回路 1、2－測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路；3、4－測(cè)量頭橫向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路； 5－測(cè)量臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路；6－包裝臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路； 7、8－包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路 圖2-8 測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥； 6－單向節(jié)流閥；7－壓力表；8－氣缸 2.4.2回路計(jì)算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍為。 設(shè)定氣壓缸的壓力。 2.計(jì)算氣壓缸的尺寸 氣缸克服的負(fù)載主要為摩擦力和測(cè)量頭的慣性力。根據(jù)廠方提供的數(shù)據(jù)，負(fù)載，取負(fù)載。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑公式 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)計(jì)算活塞桿直徑的經(jīng)驗(yàn)公式 按標(biāo)準(zhǔn)取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無(wú)桿腔（無(wú)活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知檢測(cè)頭氣缸活塞桿伸出速度與退回速度分別為和 ，由此得進(jìn)入無(wú)桿腔的流量（）： 進(jìn)入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.確定管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選取流速() 則根據(jù)管道內(nèi)徑的計(jì)算公式 取。 2.4.3元件選擇 （1）選擇氣缸型號(hào) 為了使氣缸在行程終點(diǎn)不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時(shí)，緩沖效果很明顯。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸為單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作壓力低，反應(yīng)快，沖擊力小等特點(diǎn)。系列中為普通緩沖氣缸，為無(wú)緩沖氣缸，為無(wú)緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果，選用氣缸型號(hào)為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 （2）選擇管道參數(shù) 當(dāng)氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對(duì)應(yīng)氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是和，選擇氣缸供氣口通徑為，即管道的通徑為。 在氣壓傳動(dòng)中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求，選擇膠管的公稱(chēng)通徑為，外徑為，最小彎曲半徑為。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號(hào) 根據(jù)查表，選用單向節(jié)流閥型號(hào)為，通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選用單向閥型號(hào)為，公稱(chēng)通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號(hào) 根據(jù)查表，選用減壓閥型號(hào)為 ，公稱(chēng)通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選用換向閥型號(hào)為，二位四通直動(dòng)滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱(chēng)通徑為。 （7）選擇油霧器型號(hào) 根據(jù)查表，選用油霧器型號(hào)為，公稱(chēng)通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 2.5 檢測(cè)臺(tái)側(cè)向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.5.1回路設(shè)計(jì) 兩個(gè)檢測(cè)臺(tái)側(cè)向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路是完全相同的，圖2－9是其中一個(gè)檢測(cè)臺(tái)側(cè)向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路。 圖2-9 檢測(cè)臺(tái)側(cè)向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥；6－單向節(jié)流閥；7-壓力繼電器；8－壓力表；9－氣缸 2.5.2回路計(jì)算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力 。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍為。 設(shè)定氣壓缸的壓力。 2.計(jì)算氣壓缸的尺寸 根據(jù)氣壓缸活塞桿受力情況分析，兩活塞桿在橫向上負(fù)載之和應(yīng)該小于母線槽受到的靜摩擦力，保證橫向定位時(shí)活塞桿不會(huì)因?yàn)槭芰^(guò)大而導(dǎo)致母線槽移動(dòng)影響測(cè)量精度。 設(shè)定母線槽質(zhì)量，則 取負(fù)載。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑的計(jì)算公式 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)計(jì)算活塞桿直徑的經(jīng)驗(yàn)公式 按標(biāo)準(zhǔn)取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無(wú)桿腔（無(wú)活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知側(cè)向定位氣缸活塞桿伸出定位速度與退回速度分別為和，由此得進(jìn)入無(wú)桿腔的流量（）： 進(jìn)入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.求管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選擇流速() 根據(jù)管道內(nèi)徑的計(jì)算公式 取。 2.5.3元件的選擇 （1）選擇氣缸型號(hào) 為了使氣缸在行程終點(diǎn)不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時(shí)，緩沖效果很明顯。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸為單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作壓力低，反應(yīng)快，沖擊力小等特點(diǎn)。系列中為普通緩沖氣缸，為無(wú)緩沖氣缸，為無(wú)緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果，選用氣缸為：型號(hào)為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 （2）選擇管道參數(shù) 當(dāng)氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對(duì)應(yīng)氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是和，選擇氣缸供氣口通徑為，即管道的通徑為。 在氣壓傳動(dòng)中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求，選擇鋼管作為管路。鋼管的特點(diǎn)是能承受較高的壓力，價(jià)格低廉，但安裝時(shí)彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。常用鋼管是無(wú)縫鋼管。 查表得，選擇鋼管公稱(chēng)通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過(guò)流量。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇單向節(jié)流閥型號(hào)為，通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇單向閥型號(hào)為，公稱(chēng)通徑，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇減壓閥型號(hào)為 ，公稱(chēng)通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選用換向閥型號(hào)為，二位四通直動(dòng)滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱(chēng)通徑為。 （7） 選擇油霧器型號(hào) 根據(jù)查表，選用油霧器型號(hào)為，公稱(chēng)通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 （8）選擇壓力繼電器型號(hào) 根據(jù)查表，選用壓力繼電器型號(hào)為HED 20A 20 2.5 L220。 2.6檢測(cè)臺(tái)與包裝臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.6.1 回路設(shè)計(jì) 檢測(cè)臺(tái)與包裝臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路是完全相同的，圖2－10是其中檢測(cè)臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路。 圖2-10 檢測(cè)臺(tái)與包裝臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥； 6－單向節(jié)流閥；7－壓力表；8－氣缸 2.6.2 回路計(jì)算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍為。 設(shè)定氣壓缸的壓力。 2.計(jì)算氣壓缸的尺寸 考慮到氣壓缸活塞克服的負(fù)載有活塞、活塞桿、定位擋塊的重力、慣性力及摩擦力。取負(fù)載。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑的計(jì)算公式 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)活塞桿直徑的經(jīng)驗(yàn)公式 按標(biāo)準(zhǔn)取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無(wú)桿腔（無(wú)活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知母線槽縱向定位氣缸活塞桿上升速度與下降速度分別為， ，由此得進(jìn)入無(wú)桿腔的流量（）： 進(jìn)入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.求管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選擇流速（） 根據(jù)管道內(nèi)徑的計(jì)算公式 取。 2.6.3元件選擇 （1）選擇氣缸型號(hào) 為了使氣缸在行程終點(diǎn)不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時(shí)，緩沖效果很明顯。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作壓力低，反應(yīng)快，沖擊力小等特點(diǎn)。系列中為普通緩沖氣缸，為無(wú)緩沖氣缸，為無(wú)緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果，選用氣缸型號(hào)為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為 。 （2）選擇管道參數(shù) 當(dāng)氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對(duì)應(yīng)氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是和，選擇氣缸供氣口通徑為，即管道的通徑為。 在氣壓傳動(dòng)中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求，選擇鋼管作為管路。鋼管的特點(diǎn)是能承受較高的壓力，價(jià)格低廉，但安裝時(shí)彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。常用鋼管是無(wú)縫鋼管。 查表得，選擇鋼管道公稱(chēng)通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過(guò)流量。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇單向節(jié)流閥型號(hào)為：， 通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇單向閥型號(hào)為，公稱(chēng)通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇減壓閥型號(hào)為 ，公稱(chēng)通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇換向閥型號(hào)為，二位四通直動(dòng)滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱(chēng)通徑為。 （7）選擇油霧器型號(hào) 根據(jù)查表，選擇油霧器型號(hào)為，公稱(chēng)通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 2.7包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.7.1回路設(shè)計(jì) 兩個(gè)包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路是完全相同的，圖2－11是其中一個(gè)包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路。 圖2-11 包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路 1－氣源；2－霧化器；3－減壓閥；4－單向閥；5－二位四通換向閥； 6、7－單向節(jié)流閥；8－壓力表；9－氣缸 2.7.2回路計(jì)算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力 。 減壓閥的調(diào)壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經(jīng)減壓閥減壓后，選擇調(diào)壓范圍。 設(shè)定氣壓缸的壓力。 2.計(jì)算氣壓缸的尺寸 根據(jù)氣壓缸活塞受力情況分析，氣壓缸活塞克服的負(fù)載有母線槽重力、摩擦力與受力損失。 設(shè)定母線槽質(zhì)量。 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑的計(jì)算公式 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑。 根據(jù)活塞桿直徑的經(jīng)驗(yàn)公式 按標(biāo)準(zhǔn)取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無(wú)桿腔（無(wú)活塞桿的腔）的面積（）： 普通單活塞雙作用氣壓缸有桿腔（有活塞桿的腔）的面積（）： 3.求氣壓缸的最大流量 已知?dú)飧谆钊麠U上升速度與下降速度分別為和，由此得進(jìn)入無(wú)桿腔的流量（）： 進(jìn)入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4. 求管道內(nèi)徑 根據(jù)氣壓系統(tǒng)管道內(nèi)允許流速推薦值，選擇流速（） 根據(jù)管道內(nèi)徑的計(jì)算公式 取。 2.7.3 元件選擇 （1）選擇氣缸型號(hào) 為了使氣缸在行程終點(diǎn)不發(fā)生沖擊，系統(tǒng)采用了緩沖氣缸。緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時(shí)，緩沖效果很明顯。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，氣缸的速度要求不高，因此采用緩沖氣缸，是合理的。 系列氣缸為單活塞桿雙作用可調(diào)雙向緩沖氣缸，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作壓力低，反應(yīng)快，沖擊力小等特點(diǎn)。系列中為普通緩沖氣缸，為無(wú)緩沖氣缸，為無(wú)緩沖雙向調(diào)速氣缸。根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果，選用氣缸型號(hào)為，內(nèi)徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 （2）選擇管道參數(shù) 當(dāng)氣缸選定后，可根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對(duì)應(yīng)氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據(jù)氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸，查表得氣缸供氣口的通徑是，即管道的通徑為。 在氣壓傳動(dòng)中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求，選擇鋼管作為管路。查表得，選擇管道公稱(chēng)通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過(guò)流量。 （3）選擇單向節(jié)流閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇單向節(jié)流閥型號(hào)為，通徑為，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （4）選擇單向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇單向閥型號(hào)為，公稱(chēng)通徑，聯(lián)結(jié)螺紋為。 （5）選擇減壓閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇減壓閥型號(hào)為 ，公稱(chēng)通徑為，接口螺紋為。 （6）選擇換向閥型號(hào) 根據(jù)查表，選擇換向閥型號(hào)為，二位四通直動(dòng)滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱(chēng)通徑為。 （7）選擇油霧器型號(hào) 根據(jù)查表，選擇油霧器型號(hào)為，公稱(chēng)通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 2.8氣缸設(shè)計(jì) 單活塞雙作用氣缸由活塞分成兩個(gè)腔室，有桿腔（簡(jiǎn)稱(chēng)頭腔或前腔）和無(wú)桿腔（簡(jiǎn)稱(chēng)尾腔或后腔）。有活塞桿的稱(chēng)為有桿腔，無(wú)活塞桿的稱(chēng)為無(wú)桿腔。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)，壓縮空氣作用在活塞右端面上的力將克服各種反作用力，推動(dòng)活塞前進(jìn)，有桿腔內(nèi)的空氣排入大氣，使活塞桿伸出；反之，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入有桿腔時(shí)，活塞便向右運(yùn)動(dòng)，活塞被退回。氣缸無(wú)桿腔和有桿腔的交替進(jìn)氣和排氣，使活塞桿伸出和退回，氣缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 為了減緩運(yùn)動(dòng)沖擊，在活塞端部設(shè)置緩沖柱塞，在端蓋上開(kāi)有相應(yīng)的緩沖柱塞孔，并裝上緩沖節(jié)流閥和緩沖密封圈，組成氣缸的緩沖裝置，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)接近行程末端，緩沖柱塞進(jìn)入緩沖柱塞孔，主排氣管通道被堵死，排氣腔內(nèi)的剩余空氣只能通過(guò)緩沖節(jié)流閥排出。排氣腔內(nèi)氣體壓力升高，使活塞的運(yùn)動(dòng)逐漸減慢，達(dá)到緩沖的目的。調(diào)節(jié)緩沖節(jié)流閥開(kāi)度，可控制活塞的緩沖速度。這種設(shè)置緩沖裝置的氣缸稱(chēng)為緩沖氣缸。設(shè)計(jì)的氣缸如圖2－12所示。 圖2-12 普通型單活塞雙作用氣缸結(jié)構(gòu) 1-后缸蓋；2-密封圈；3-緩沖密封圈；4-活塞密封圈；5-活塞； 6-緩沖柱塞；7-活塞桿；8-缸筒；9-緩沖節(jié)流閥；10-導(dǎo)向閥； 11-前缸蓋；12-防塵密封圈；13-磁鐵；14-導(dǎo)向環(huán) 第三章 電路設(shè)計(jì) 3.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 母線槽自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，結(jié)合朱靜同學(xué)設(shè)計(jì)的下位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)介于步進(jìn)電機(jī)與控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路。步進(jìn)電機(jī)的工作方式以轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所用的相數(shù)來(lái)表示。選定步進(jìn)電機(jī)與控制系統(tǒng)之間的驅(qū)動(dòng)電路。選定步進(jìn)電機(jī)為五相，工作節(jié)拍為十拍，即AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE -DE-DEA-EA-EAB。按上述方式電機(jī)通電，步進(jìn)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，如果通電方向與上述方式相反，步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢?jiàn)，步進(jìn)電機(jī)的方向控制與內(nèi)部繞組的通電順序有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)相序分配分軟件環(huán)行分配器和硬件環(huán)行分配器。本設(shè)計(jì)選擇硬件環(huán)行分配。而功率器件選用電壓型的VMOS管。 步進(jìn)電機(jī)的工作控制框圖如圖3-1所示，在圖中脈沖分配回路產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)工作方式所需的各相脈沖信號(hào)，功率放大電路對(duì)脈沖分配回路輸出的弱信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生電機(jī)工作所需的激磁電流。 圖3-1 步進(jìn)電機(jī)的工作控制框圖 3.1.1 步進(jìn)電機(jī)相序分配電路 選用89C2051作為環(huán)形分配器，電路比較簡(jiǎn)單，硬件成本，并且可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方式。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行單元，能夠快速的啟停、精確的定位。 如圖3-2所示，89C2051的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4、P1.3口通過(guò)光電耦合器分別與步進(jìn)電機(jī)的E相、D相、C相、B相、A相驅(qū)動(dòng)電路接口相連接， P3.2口、P3.3口采用第二功能INT0（外部中斷0）、INT1（外部中斷1），接收系統(tǒng)產(chǎn)生的正轉(zhuǎn)（CW）、反轉(zhuǎn)（CCW）脈沖信號(hào)。 圖3－2 步進(jìn)電機(jī)相序分配電路 3.1.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路的作用主要是將步進(jìn)脈沖信號(hào)經(jīng)功率放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，將直接影響到電路性能的可靠性和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，同時(shí)也影響到數(shù)控系統(tǒng)的成本。 在目前的驅(qū)動(dòng)電路中，有相當(dāng)一部分驅(qū)動(dòng)電路是采用大功率晶體管驅(qū)動(dòng)電路。大功率晶體管式一種電流型的器件，存在零點(diǎn)飄移。隨著溫度升高，電流越大，溫度越高，越容易燒壞，價(jià)格也較高，電路也較復(fù)雜，已開(kāi)始逐步地淘汰，取而代之的是場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管同晶體管相比，它是一種電壓型控制元件，幾乎沒(méi)有柵極電流，輸入電阻很高，抗輻射能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性能好，具有零漂移溫度系數(shù)的工作點(diǎn)，漏極電流不隨溫度變化，噪聲也比晶體管小，已越來(lái)越多地用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。本文研制了一種以VMOS管為功率放大器的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，如圖3-3所示。這種電路同原電路相比，線路簡(jiǎn)單，成本低，頻率好，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高，力矩大，噪聲小。電路輸出波形如圖3-4所示。 當(dāng)脈沖信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，接通高壓U2，T1、T2導(dǎo)通，電機(jī)繞組電流迅速上升，到達(dá)額定值時(shí)，經(jīng)電壓比較器，使T1時(shí)而截止，時(shí)而導(dǎo)通，電流一直被斬在額定值附近。當(dāng)脈沖信號(hào)消失時(shí)，T1、T2截止，電機(jī)繞組中的反電勢(shì)通過(guò)D5、C1、D2放電回路泄放，相當(dāng)于在繞組上加了一負(fù)電源，使電流下降速率提高，故該電路電流上升快，下降也快，高頻特性好，電流被恒定在額定值附近，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 3.2控制信號(hào)接口電路設(shè)計(jì) 3.2.1電磁換向閥控制信號(hào)輸出接口電路設(shè)計(jì) 電磁換向閥要求的電壓是24V，而電氣系統(tǒng)所輸出的電壓是5V，這就帶來(lái)了一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電磁換向閥控制信號(hào)輸出接口電路，如圖3-3所示。 當(dāng)輸出為低電平，光電耦合器導(dǎo)通，,三極管T導(dǎo)通，中間繼電器得電，KM開(kāi)關(guān)閉合，電磁閥線圈DT得電； 當(dāng)輸出為高電平，光電耦合器截止，,三極管T截止，中間繼電器失電，KM開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電磁閥線圈DT失電。 圖3－5中的二極管是起保護(hù)電路的作用。當(dāng)光耦輸入端為高電平時(shí)，三極管截止，中間繼電器兩端會(huì)有反相的電壓，電流通過(guò)二極管和中間繼電器泄放掉，起到了保護(hù)電路的作用 圖3-3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖3-4斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出波形 圖3－5 電磁換向閥控制信號(hào)輸出接口電路 3.2.2壓力繼電器控制信號(hào)輸入接口電路設(shè)計(jì) 當(dāng)壓力繼電器動(dòng)作后，開(kāi)關(guān)S閉合，輸入為低電平，光電耦合器導(dǎo)通，輸入便產(chǎn)生一個(gè)低電平，給朱靜設(shè)計(jì)的電路部分發(fā)出信號(hào)，從而控制其它動(dòng)作。 圖3-6 壓力繼電器控制信號(hào)輸入接口電路 第四章 結(jié) 論 在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)里主要做了以下工作： 1.母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與控制信號(hào)接口電路設(shè)計(jì) 在母線槽技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，設(shè)計(jì)了八只氣缸的控制回路，計(jì)算了氣缸及輔助元件的相關(guān)尺寸，選擇了控制回路中的各種氣壓元件，并設(shè)計(jì)了一只氣缸結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)CAD的深入學(xué)習(xí)，掌握了CAD軟件并用CAD軟件繪制了各部分氣壓傳動(dòng)的回路圖、氣缸的裝配圖。 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)以及控制信號(hào)接口電路設(shè)計(jì)這部分，本設(shè)計(jì)中還設(shè)計(jì)了與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)相配的用于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。該電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器，具有電路簡(jiǎn)單，柔性好的特點(diǎn)。功率器件選用VMOS管，設(shè)計(jì)成恒流斬波電路，保持電機(jī)繞組電流恒定。設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，可靠性高。通過(guò)對(duì)PROTEL的深入學(xué)習(xí)，掌握了PROTEL軟件并用PROTEL軟件繪制了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、