打標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.

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1、遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第4頁(yè) 1 緒論 1.1打標(biāo)機(jī)的發(fā)展歷史 打標(biāo)機(jī)就是將以設(shè)計(jì)好的圖形、文字、產(chǎn)品序列號(hào)、商標(biāo)等通過(guò)合適的工藝手 段標(biāo)記在產(chǎn)品的表面。根據(jù)工藝的不同，標(biāo)記可分為永久性和可去除兩種。 奧斯汀標(biāo)系統(tǒng)有限公司作為標(biāo)記和打標(biāo)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，已經(jīng)有半個(gè)世紀(jì)的歷史。 1968年她的前身成立于瑞典，是世界上電解液打標(biāo)機(jī)的發(fā)明者，隨著公司的發(fā)展壯大， 在20世紀(jì)70年代，由瑞典遷到德國(guó)佐林根；隨后，公司先后開發(fā)了氣動(dòng)針式打標(biāo)機(jī)， 噴墨打標(biāo)機(jī)和激光打標(biāo)機(jī)，形成了全系列標(biāo)志系統(tǒng)的研發(fā)，生產(chǎn)和銷售體系，并且研發(fā) 出環(huán)保耐久的電解液和優(yōu)質(zhì)的打標(biāo)模板， 得到全世界標(biāo)記行業(yè)的一致好

2、評(píng)。1973年，美 國(guó)TELESIS公司研發(fā)出全球第一臺(tái)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)；1984年法國(guó)TECHNIF公司研制出全 球第一臺(tái)手持式氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)。 打標(biāo)技術(shù)目前在工業(yè)上的應(yīng)用正被人們逐漸重視，各種新型的打標(biāo)系統(tǒng)層出不窮， 它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)正在取代傳統(tǒng)的標(biāo)記方法，如：沖壓、印刷、化學(xué)腐蝕等 ，在各種機(jī)械 零部件、電子元器件、集成電路模塊、儀器、儀表、電機(jī)銘牌、工具甚至食品包裝等物 體表面上，標(biāo)記出漢字、英文字符、數(shù)字、圖形等，從而在這些領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。 國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家已將該技術(shù)作為工業(yè)加工的進(jìn)行研制和推廣。 現(xiàn)在它已經(jīng)引起了越 來(lái)越多生產(chǎn)廠家的重視，給產(chǎn)品生產(chǎn)注入新的活力。 1.2我國(guó)

3、打標(biāo)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)引進(jìn)打標(biāo)機(jī)比較晚，1997年重慶捷達(dá)公司從加拿大引進(jìn)打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)， 這是最早 氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)生產(chǎn)基地，也是國(guó)內(nèi)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的發(fā)源地。在重慶本地經(jīng)銷打標(biāo)機(jī)企業(yè)有五 十多家，但真正的生產(chǎn)企業(yè)不多，大概只有五六家左右，大多數(shù)是打標(biāo)機(jī)經(jīng)銷商和貼牌 商，由于打標(biāo)機(jī)是1997年開始從國(guó)外引進(jìn)，并開始研究和生產(chǎn)。最早打標(biāo)機(jī)主要應(yīng)用 于發(fā)動(dòng)機(jī)、活塞、摩托車車架、汽車大梁等行業(yè)的應(yīng)用，由于打標(biāo)機(jī)打印速度比較快， 每個(gè)廠一般有一兩臺(tái)就行了，打標(biāo)機(jī)的使用壽命一般有五六年。整個(gè)打標(biāo)機(jī)當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi) 需求量不是很大，所以打標(biāo)機(jī)主要是中小企業(yè)生產(chǎn)，這些企業(yè)一般人都不是很多，最多 五十生產(chǎn)工人左右，現(xiàn)在的企業(yè)在網(wǎng)

4、上一家比一家說(shuō)的大，一家比一家說(shuō)的好，但實(shí)際 你走進(jìn)工廠最多可能只有一兩個(gè)人或者四五個(gè)人，很多都沒有自己的核心技術(shù)，沒有固 定的生產(chǎn)車間，沒有必要的檢測(cè)手?jǐn)?，只?jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的組裝就出廠，導(dǎo)致在使用過(guò)程中故 障不斷。還有就是很多都是經(jīng)銷商或貼牌商；還有很多是業(yè)務(wù)人員在外買的打標(biāo)機(jī)，然 后隨便貼上一個(gè)品牌，很多客戶采購(gòu)氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)根本就不知道打標(biāo)機(jī)是什么樣的，質(zhì)量 好壞的的一個(gè)憑定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)購(gòu)買過(guò)后打標(biāo)機(jī)用了不長(zhǎng)時(shí)間就壞或者根本就不穩(wěn)定，當(dāng)在 打電話售后服務(wù)時(shí)，很多公司都不在了，或者售后服務(wù)費(fèi)用很高，所以客戶購(gòu)買設(shè)備一 定要到生產(chǎn)廠家購(gòu)買，還有就是在用戶選購(gòu)前做好充分的市場(chǎng)調(diào)查，不要一味地看重價(jià) 格，更重

5、要的是摸清對(duì)方的公司實(shí)力，以避免遭受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。 國(guó)家自 六.五”計(jì)劃起支持打標(biāo)加工項(xiàng)目， 七.五”末至 八.五”初期開始出現(xiàn)激光加 工系統(tǒng)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。國(guó)家科委已將打標(biāo)技術(shù)列為 八五火炬計(jì)劃”進(jìn)行研制和推廣。 這必將為我國(guó)打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力。 1.3電化打標(biāo)機(jī)原理及特點(diǎn) 打標(biāo)機(jī)按打標(biāo)工藝不同可分為氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)、電化打標(biāo)機(jī)和激光打標(biāo)記等。他們打標(biāo) 條件不同，使用范圍也不一樣。他們之間的區(qū)別見表 1.1。 表1.1 電化打標(biāo)與其它常見工藝標(biāo)刻的比較與區(qū)別 打標(biāo)工藝 速度 性能 效果與精度 圖像文字變更 激光振鏡打標(biāo) 快 好 精度咼效果好 易于變更 激光

6、掩模打標(biāo) 快 較好 精度較咼 不易變更 化學(xué)腐蝕 較快 好 精度不咼 不易變更 照相腐蝕 較快 好 精度不咼 不易變更 噴墨噴碼 快 較差 精度較咼 易于變更 機(jī)械壓痕 快 較差 精度不咼 不易變更 熔模 快 好 精度差 不易變更 氣動(dòng)沖針 中速 較好 精度不咼 易于變更 電化打標(biāo)機(jī)又叫電腐蝕打標(biāo)機(jī)，電化打標(biāo)機(jī)、電蝕打標(biāo)機(jī)、金屬電印打標(biāo)機(jī)、 電蝕刻打標(biāo)機(jī)、金屬刻字機(jī)、金屬印字機(jī)、金屬打標(biāo)機(jī)、金屬電化打標(biāo)機(jī)。標(biāo)記過(guò) 程是基于電化學(xué)理，通過(guò)在導(dǎo)電產(chǎn)品的表面上覆蓋一個(gè)標(biāo)記模板，使電流和電解液在導(dǎo) 電體和模板之間相互作用而產(chǎn)生清

7、晰耐久的標(biāo)識(shí)。根據(jù)導(dǎo)電產(chǎn)品的不同材質(zhì)，通過(guò)選擇 的電解液和控制標(biāo)記電流，電解液標(biāo)記可以在產(chǎn)品表面留下不同顏色（黑色和白色）不 同深度的標(biāo)記。通過(guò)設(shè)計(jì)制作模板，可以在產(chǎn)品上標(biāo)記任何形狀，適用于所有導(dǎo)電產(chǎn)品。 典型應(yīng)用領(lǐng)域有：餐具、工具、醫(yī)療儀器設(shè)備、管件軸承。 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1電子模塊制作，功能擴(kuò)展性強(qiáng)，具有定時(shí)打標(biāo)，自動(dòng)、半自動(dòng)打標(biāo)功能，可連 續(xù)生產(chǎn)使用。 2、 打標(biāo)操作簡(jiǎn)單，具有定時(shí)打標(biāo)，自動(dòng)、半自動(dòng)打標(biāo)功能，可連接生產(chǎn)線使用。 3、 打標(biāo)速度快，一次可在2秒內(nèi)完成，可打印各種商標(biāo)圖形，產(chǎn)品名稱，技術(shù)指 標(biāo) 4、 圖案、文字、符號(hào)美觀、清晰。 5、 標(biāo)記永久保持、又不損傷產(chǎn)品外觀。

8、 6、 防偽性強(qiáng)，不易仿冒。 7、 標(biāo)記成本是傳統(tǒng)制標(biāo)成本的三分之一。 1.4我國(guó)氣動(dòng)行業(yè)的發(fā)展 氣動(dòng)技術(shù)作為現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)，有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。中國(guó)的氣 動(dòng)工業(yè)還是個(gè)朝陽(yáng)工業(yè)，伴隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大。 近幾年來(lái)，各類中、外氣動(dòng)生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)營(yíng)機(jī)構(gòu)如雨后春筍迅速發(fā)展。 氣動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 獲?。嚎諝馐侨≈槐M用之不絕的。 輸送：空氣通過(guò)管道容易傳輸，可集中供氣，遠(yuǎn)距離輸送。 存貯：壓縮空氣可以貯存在貯氣罐中。 溫度：壓縮空氣對(duì)溫度的變化不敏感，從而保證運(yùn)行穩(wěn)定。 防暴：壓縮空氣沒有爆炸及著火的危險(xiǎn)。 潔凈：無(wú)油潤(rùn)滑的排出氣體干凈，

9、通過(guò)管路和元件排出的氣體不會(huì)污染空氣。 元件：氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)低。 過(guò)載安全：氣動(dòng)工具和執(zhí)行元件超載可達(dá)到停止不動(dòng)，而無(wú)其它危害。 我國(guó)的氣動(dòng)工業(yè)發(fā)展起步晚、起點(diǎn)低，在發(fā)展過(guò)程中缺乏國(guó)家重點(diǎn)投入，并受國(guó)家 基礎(chǔ)工業(yè)水平和相關(guān)產(chǎn)業(yè)水平所限，曾經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)期的低水平、封閉式的慢速發(fā)展過(guò) 程。進(jìn)入九十年代以來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)外開放和現(xiàn)代化建設(shè)的步伐加快，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用 領(lǐng)域逐漸增多，并愈來(lái)愈多地接觸到國(guó)外同行的先進(jìn)產(chǎn)品與技術(shù)，行業(yè)的發(fā)展才步入較 快階段。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，我國(guó)氣動(dòng)行業(yè)雖然有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但還是個(gè)小行業(yè)，無(wú) 論在生產(chǎn)規(guī)模還是技術(shù)水平上，都還不能滿足不斷提升的市場(chǎng)需求和現(xiàn)代

10、化建設(shè)要求， 與國(guó)際先進(jìn)水平的差距也甚為懸殊。國(guó)家的改革開放與現(xiàn)代化建設(shè)，推動(dòng)了氣動(dòng)行業(yè)的 高速發(fā)展；國(guó)際同行的關(guān)注與投入，也加大了氣動(dòng)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的力度。 1.5課題的來(lái)源及現(xiàn)實(shí)意義 電化刻字機(jī)在國(guó)內(nèi)發(fā)展并非先進(jìn)，國(guó)內(nèi)幾家有流水線式刻字機(jī)的單位也不多，而且 生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，雇傭工人多，時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，成本大。通過(guò)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可改 善這些問(wèn)題。氣動(dòng)系統(tǒng)靠PLC控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)電氣一體化，符合行業(yè)發(fā)展規(guī)律。 通過(guò)本環(huán)節(jié)的鍛煉力爭(zhēng)能把以前所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，從而達(dá)到溫故而知新的目 的，提高解決實(shí)際工程課題的能力。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第5頁(yè) 2氣壓系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)

11、 升降缸上升高度 150mm 水平缸移動(dòng)距離 400mm 擺動(dòng)缸載荷 18N? m 齒形帶運(yùn)動(dòng)速速 2m/s 一次打標(biāo)數(shù)目 1個(gè) 達(dá)標(biāo)時(shí)間 3個(gè)/s 打標(biāo)循環(huán)周期 0.8s 系統(tǒng)取大壓力 0.2MPa 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第7頁(yè) 3明確工作要求及制定系統(tǒng)方案 3.1氣壓系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)要求 氣動(dòng)技術(shù)是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)傳遞動(dòng)力和控制信號(hào)的系統(tǒng)。 典型的氣動(dòng)系統(tǒng) 由氣壓發(fā)生裝置、執(zhí)行元件、控制元件及輔助元件等部分組成。本設(shè)備中采用空氣壓縮 機(jī)作為氣壓發(fā)生裝置，以氣缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在它們之間通過(guò) 管道以及附件進(jìn)行能量

12、傳遞；通過(guò)各種閥作為控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 通常氣壓系統(tǒng)的一般要求是： 1、 保證工作部件所需要的動(dòng)力； 2、 實(shí)現(xiàn)工作部件所需要的運(yùn)動(dòng)、工作循環(huán)，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和精確性； 3、 要求傳動(dòng)效率高； 4、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作安全可靠，操作容易，維修方便等。 5、 應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及滿足環(huán)保要求。 3.2設(shè)備的工作要求 具有自動(dòng)打標(biāo)功能。傳輸帶將餐具運(yùn)送到吸嘴下，由吸嘴吸到打標(biāo)器下，延時(shí)，開 始打標(biāo)。打標(biāo)后再由另一吸嘴將其送到下一傳送帶上。在傳送帶上實(shí)現(xiàn)清洗、消毒以及 包裝等工作。 1、 運(yùn)動(dòng)要求：打標(biāo)完成一次時(shí)間 t<1s，氣缸要求運(yùn)行速度快，運(yùn)行平穩(wěn)。各缸之 間順序動(dòng)作。根據(jù)實(shí)

13、際工作條件，氣缸運(yùn)行速度可用節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。電機(jī)帶動(dòng)傳送帶 速度根據(jù)實(shí)際情況可調(diào)節(jié)。 2、 動(dòng)力要求：由于餐具質(zhì)量較輕，因此系統(tǒng)壓力較低。各部件皆為輕質(zhì)材料，對(duì) 推動(dòng)部件力也較小。 3、 工作環(huán)境：室內(nèi)工作，室溫，灰塵較少。 4、 其他：本設(shè)備由機(jī)電氣共同作用完成， PLC程序控制各閥的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)缸 的控制，電器部分要注意防靜電，防水。 3.3制定系統(tǒng)方案 1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定本系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以氣缸帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 根據(jù)需要初步選擇兩個(gè)缸分別完成吸嘴升降運(yùn)動(dòng)以及水平移動(dòng)。 一個(gè)擺動(dòng)缸完成打標(biāo)動(dòng) 作。兩個(gè)調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)傳送帶實(shí)現(xiàn)打標(biāo)物件的運(yùn)輸。 2、 氣缸動(dòng)作回路

14、升降缸主要實(shí)現(xiàn)支撐以及吸嘴提起放下物件，此動(dòng)作由 PLC控 制換向閥實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)要求動(dòng)作平穩(wěn)?；芈凡捎秒p單向節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速。 在缸停止時(shí)， 采用單向閥進(jìn)行鎖緊。水平缸要實(shí)現(xiàn)對(duì)吸嘴的水平移送動(dòng)作，此動(dòng)作由 PLC控制換向 閥實(shí)現(xiàn)。在缸的回路上用單向節(jié)流閥調(diào)速；當(dāng)吸嘴提起物件升降缸上升后，水平移動(dòng)缸 向有運(yùn)動(dòng)，將物件送到打標(biāo)處。 3、 擺動(dòng)馬達(dá)回路 擺動(dòng)馬達(dá)要實(shí)現(xiàn)物件的打標(biāo)動(dòng)作，馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止用換向閥 控制系統(tǒng)采用雙單向節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)的速度控制。裝有單向閥以實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)的鎖緊 作用。 4、 控制機(jī)構(gòu)確定 采用PLC程序?qū)Ω鏖y的控制，在控制屏上操作時(shí)間順序等的控 制。 遼寧科技大學(xué)本

15、科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第14頁(yè) 4 回路設(shè)計(jì) 4.1氣缸工作程序 根據(jù)工作要求可知，系統(tǒng)有升降缸（A缸）和水平缸（B缸）。要控制的執(zhí)行元件 數(shù)目是四個(gè)，即：升、降、右動(dòng)和左動(dòng)。相應(yīng)地把他們編成號(hào)為 Ai、Ao、Bi和Bo。用 ai、ao、bi和bo分別表示與動(dòng)作Ai、Ao、Bi和Bo相對(duì)應(yīng)的行程輸出信號(hào)。即ai對(duì)應(yīng)于 缸A活塞桿伸出終端位置的輸出信號(hào)；ao對(duì)應(yīng)于缸A活塞桿收回終端位置的輸出信號(hào)； bi對(duì)應(yīng)于缸B活塞桿伸出終端位置的輸出信號(hào)；bo對(duì)應(yīng)于缸B活塞桿收回終端位置的 輸出信號(hào)。氣缸動(dòng)作示意圖如圖4.i。 Bo 圖4.i氣缸動(dòng)作示意圖 本系統(tǒng)為多缸多往復(fù)

16、系統(tǒng)，其工作程序如下： Ai — t Bi— T Ao—Ai — T Bo— T Ao t ￡ I 圖4.2氣缸工作程序圖 4. 2畫信號(hào)動(dòng)作狀態(tài)線圖 系統(tǒng)信號(hào)動(dòng)作狀態(tài)圖，各線條、符號(hào)表達(dá)的意思為： 粗實(shí)線 動(dòng)作線，即D線。是個(gè)執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)線。起點(diǎn)是該動(dòng)作程序 的開始處，終點(diǎn)是該動(dòng)作變化的開始處； 細(xì)實(shí)線 信號(hào)線，即X線。是執(zhí)行元件的行程信號(hào)線。起點(diǎn)與同組中動(dòng)作狀態(tài)線起 點(diǎn)相同，終點(diǎn)是和上一組中產(chǎn)生該信號(hào)動(dòng)作狀態(tài)線終點(diǎn)相同； 圓圈 動(dòng)作線和信號(hào)線的起點(diǎn)位置； X號(hào)動(dòng)作線和信號(hào)線的終點(diǎn)位置； 粗虛線 由多往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的補(bǔ)齊動(dòng)作狀態(tài)線； 細(xì)虛線 由多往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的

17、補(bǔ)齊信號(hào)線； 波浪線 障礙信號(hào)線，有I型和U型之分。在單往復(fù)系統(tǒng)中，只有I型障礙信號(hào) X-D （信號(hào)動(dòng)作） 組 程 序 執(zhí)行信號(hào)表 達(dá)式 i 2 3 4 5 6 Ai Bi Ao Ai Bo Ao 1 > ao(A i) Ai ) 】 2 ai(Bi) Bi l: I 、 ? 5 □ 3 bi (Ao) Ao c 0 ) k 4 ao(A i) Ai

18、 ■l * 5 ai (Bo) Bo f < ￥ c 0- 6 Bo(Ao) Ao ; 備 用 圖4.3氣缸信號(hào)一動(dòng)作狀態(tài)線圖 4.3畫氣缸回路原理圖 根據(jù)系統(tǒng)要求，合理分配各執(zhí)行元件設(shè)計(jì)如圖 4.4所示的氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖 I 升降it 水平飢 擺動(dòng)肛 --0^0 圖4.4氣缸回路原理圖 此外，由于系統(tǒng)有很多電控閥的使用，電磁鐵工作順序表如下表 4.1 表4.1 電磁鐵動(dòng)作表 1DT 2DT 3DT 4DT

19、 5DT 升降缸上升 + 升降缸下降 + 水平缸前進(jìn) + 水平缸后退 + 擺動(dòng)缸擺動(dòng) +  5載荷的組成和計(jì)算 5.1氣缸載荷的組成 氣缸載荷主要有工作負(fù)載、運(yùn)動(dòng)部件導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、運(yùn)動(dòng)部件慣性力、各密封處的 摩擦阻力等。 1、工作負(fù)載Fg 常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的物件的作用力。 這些作用力的方向與活塞 運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)，相反為正。 2、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff (5.1) 其值可按牛頓第二定律算 (5.2) Ff "G Fn 式中 G —運(yùn)動(dòng)部件的重力，N; F

20、n —外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力，N； 3、慣性負(fù)載F. 慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)加速或制動(dòng)減速時(shí)的慣性力, 出 式中 g —重力加速度，g =9.8 N/kg ； v —時(shí)間內(nèi)的速度變化值，m/s ； 氏一啟動(dòng)，制動(dòng)速度轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般機(jī)械取 氏=0.01?0.05 s,對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng) 部件取小值，對(duì)重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般 —=0.5~1.5m/s2o ^t 以上三種載荷之和稱為氣壓缸的外載荷 Fw F： (5.3) 4、密封處的摩擦阻力Fm 缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為: 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼

21、寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) Fm (5.4) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 式中 m —?dú)飧椎臋C(jī)械效率，一般取、?二竿.. 因?yàn)镕 =Fw，因此有 m 5、總載荷F Fm (5.5) (5.6) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第16頁(yè) 5.2氣缸載荷的計(jì)算 5.2.1升降缸的載荷計(jì)算 1、工作負(fù)載Fg Fg 二 mg =20 9.8 =196N 式中 m —?dú)飧咨县?fù)載質(zhì)量，N; g —重力加速度，N/kg。 2、慣性負(fù)載F

22、a 取-V T.5 m/M，由公式(5.2)可得: l G^v F:: gN 196 9.8 1.5 =30N 3、導(dǎo)軌摩擦力Ff 在豎直方向無(wú)導(dǎo)軌，F(xiàn)f =0 4、 外載荷Fw 由公式(5.3)得 Fw = Fg Ff F. =196+30+0 N =226N 5、 摩擦阻力Fm 取 f 0於，m =0.95，由公式(5.5)可得: 匚 1 - m Fw —n m 1 -0.95 226 - 0.95 6、總載荷F 由公式(5.6)可得: =12N F = Fw ? F m =226+12 =238N 5.2.2水平缸的載荷計(jì)算

23、 1、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff 水平滑道材料為鋁，故取 J =0.04由公式(5.1)可得: Ff — G N -0.04 40 =16 N 2、慣性負(fù)載F：. 取—=1.5 m/_.，由公式(5.2)可得： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第17頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) F： Gv g. ：t 40 9.8 1.5 =6.1 N 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第18頁(yè) 3)工作負(fù)載Fg 水平氣缸在水平方向Fg=O 3)外載荷Fw 由公式

24、(5.3)可得: FW - Fg Ff F N =0 1.6 6.1 =7.1N 4)摩擦阻力； 取 f = 0.95，由公式(5.5)可得： F '一九瓦“ 廠m m 1 -0.95 7.7 - 0.95 =0.5N 6、總載荷F 由公式(5.6)可得： Fw ■ Fm =7.7+0.5 =8.2N 5.2.3擺動(dòng)缸的載荷計(jì)算 般取 n=0.8 ?0.89。 計(jì)算擺動(dòng)缸載荷轉(zhuǎn)矩T時(shí)要考慮擺動(dòng)缸的機(jī)械效率 n, 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第19頁(yè) (5.7) TTm = m 已知載荷轉(zhuǎn)矩為 Tm =18N- m 機(jī)械效率取n=0.85,

25、由公式(5.7)可得: Tm 18 一 0.85 = 21.18 N ? m 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第22頁(yè) 6氣壓系統(tǒng)元件的選擇 6.1氣缸的選擇 6.1.1初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。系統(tǒng)工作壓力選定得是否合理，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng) 的合理程度。因?yàn)闅飧坠ぷ鲏毫σ话阍?0.1~1MPa之間，又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜大于 10~40KN。在本氣 壓系統(tǒng)中，其中升降缸具有最大工作壓力。根據(jù)以上計(jì)算可知系統(tǒng)最大負(fù)載約為 236N,故初選系統(tǒng) 的工作壓力為 0.2MPa。 6.1.2氣缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 由 F1 D P (6.1) 4 甘

26、.“ 2 2 ■■- F2 D-d P (6.2) 4 得 D1^ 4F/r：P (6.3) D2 = ；4F/「：P d 2 (6.4) 式中 R—無(wú)桿腔活塞負(fù)載，N ; F2 —有桿腔活塞負(fù)載，N ; D —活塞直徑，m； P —?dú)飧坠ぷ鲏毫?，Pa； —考慮總阻力及動(dòng)特性參數(shù)的負(fù)載率。一般負(fù)載率 取值在0.3~0.5之間，要 求運(yùn)動(dòng)速度高時(shí)取0.3左右，運(yùn)動(dòng)速度低時(shí)取0.5,豎直放置時(shí)取0.3左右。 d —活塞桿直徑，當(dāng)用上式計(jì)算時(shí)，活塞桿直徑 d可根據(jù)氣缸拉力預(yù)先估定， 按 d/D =0.2~0.3計(jì)算。 計(jì)算出缸徑D后，應(yīng)按參考文獻(xiàn)［4］表6.1進(jìn)行圓整，選擇

27、相近的標(biāo)準(zhǔn)缸徑。 表6.1缸筒內(nèi)徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 ——  1、 升降缸內(nèi)徑 升降缸由無(wú)桿腔負(fù)載，由公式(6.3)得 D-i = 4F / 二P =238/(3.14一0.2一106一0.4) -4 =4.94 10 m =49.4mm 由上表將缸內(nèi)徑圓整為 D =50mm 由 d/D =0.2~0.3，貝U, d =(0.2~0.3

28、)D =(10~15)mm d =12mm。 2、 水平缸內(nèi)徑 水平缸也由無(wú)桿腔負(fù)載，由公式(6.3)得 D2= 4F/二P =、4 8.5/(3.14 0.2 106 0.4) -4 =1.16 10 m =12mm 根據(jù)上表可直接確定D2 =12mm 由 d/D =0.2~0.3,則,d = (0.2~0.3) D =(2.4~3.6)mm。 6.1.3計(jì)算氣缸所需流量及實(shí)際工作壓力 實(shí)際工作壓力有公式: P=F 式中 A —活塞受力面積, 2 A 亠口2。 升降缸 由文獻(xiàn)［1］經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化可取 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化可取d =3mm。 (6.5) A 遼寧科技大

29、學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第23頁(yè) 水平缸 = 236 1.96 10- =0.12MP 8.5 = 1.13 10 鼻 =0.07 MPa 6.1.4耗氣量計(jì)算 一個(gè)氣缸的耗氣量與其直徑、行程、動(dòng)作時(shí)間及及連接管道容積等有關(guān)。在實(shí)際應(yīng) 用中，一般連接管道容積比氣缸容積小得多，故可忽略不計(jì) 氣缸一個(gè)往復(fù)行程壓縮空氣消耗量可按下式計(jì)算: (6.6) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第25頁(yè) 式中 Q —雙作用活塞缸壓縮空氣耗量，m3/s； t —?dú)飧滓粋€(gè)往返行程所用時(shí)間，s； v —?dú)飧兹莘e效率，一般取 v

30、=0.9?0.95; s —?dú)飧仔谐?，m。 使用氣缸無(wú)桿腔工作，其公式可簡(jiǎn)化為: (6.7) 二 D2s 4t v 式中 D —汽缸內(nèi)徑，m 1、升降缸的耗氣量計(jì)算 已知缸徑D =50mm，行程s=150mm，全程行程需要時(shí)間t=0.4s，取v=0.9。由式(6.7) 可算出壓縮空氣量: 二 D2s 4TT 3.14 0.052 0.15 4 0.4 0.9 -5.46 10*m3/s 2、水平缸的耗氣量計(jì)算 已知缸徑D =12mm，行程s=400mm,全程行程需要時(shí)間t=0.4s,取v=0.9。由式(6.7) 可算出壓縮空氣量： 二 D2s ITT 2

31、 3.14 0.012 0.4 4 0.4 0.9 =1.26 10?m3/s 3、擺動(dòng)缸耗氣量計(jì)算 擺動(dòng)缸的耗氣量由文獻(xiàn)［3,899］可知公式 p +0.1013 Q=0.002VN (6.8) 0.1013 式中 Q - -標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)耗氣量，dm3/min ； V - -擺動(dòng)馬達(dá)容積，cm3; N —頻度(循環(huán)次數(shù))，/min; P — -工作壓力，MPa。 根據(jù)擺動(dòng)缸載荷轉(zhuǎn)矩T和設(shè)備的實(shí)際情況，由文獻(xiàn)［1］參考擺動(dòng)缸各產(chǎn)品系列，可選 擇QGB1-75型擺動(dòng)缸。其各參數(shù)為：V=184cm3、N =50/min、工作壓力p=0.15?1MPa、

32、 擺動(dòng)角度，=90丄3、葉片數(shù)n=1 所以，擺動(dòng)缸的耗氣量可由公式(6.8)算的: 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第28頁(yè) p 0.1013 Q =0.002VN 0.1013 0.2+0.1013 = 0.002 184 50 - 0.1013 3 =54.73 dm /min 將其化成標(biāo)準(zhǔn)單位（m3/s）： 3 3 4 3 4 3 Q =54.73 X 10- /60m/s=9.1217X 10- m /s=9.12X 10- m /s 6.1.5氣缸型號(hào)的選擇 根據(jù)計(jì)算的尺寸和氣壓系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)，由文獻(xiàn)⑹選擇液壓缸： 升降缸為：QGB II 50X200-

33、MF2 移送缸為：10Y-1SD12N450 擺動(dòng)缸為：QGB1-75 在氣缸工作中，當(dāng)L 10d，活塞桿承受推力負(fù)載時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿受壓力往往會(huì)產(chǎn)生彎 曲變形。氣缸承受縱向推力負(fù)載達(dá)到極限力 Kk以后，活塞桿會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲，出現(xiàn)不 穩(wěn)定現(xiàn)象，該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。此時(shí)需要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定 性的校核 由于升降缸 ■— = 150 = 12.5 10，移送缸—=400 -133 10，所以這兩個(gè)缸的活 d 12 d 3 塞桿都需要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性的校核。 當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比-_85 .n時(shí)， K (6.9) (6.10) n 兀 2EJ Fk =—l 當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比-：

34、：：85 .n時(shí)， K l fA1 Fk 二 1 -(L/K)2 n 式中 L - -活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，m； K - -活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑，實(shí)心干K=、,1=4m；  J —活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，實(shí)心活塞桿 J "m4; 64 A —活塞桿橫截面積，實(shí)心桿 ■：d2 Ai : 4 n —末端條件系數(shù)； E —活塞桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼 E=2.1 1011Pa； f —材料試驗(yàn)強(qiáng)度值，對(duì)于鋼f =49 1011Pa； a — 系數(shù)，對(duì)于鋼a =1/5000。 1、升降缸： d 12 K 3 mm= 3 10 m 4 4 L 150 1

35、0" 3 =50 K 3 10 由參考文獻(xiàn)⑹，表3-5, 取 n = 1 即：L :: 85 n K 應(yīng)按公式(6.9)驗(yàn)算： A1 2 3.14 12 4 _2 2 =1.13X 10 2m2 l fA1 Fk : a 2 1 (L/K) n 49 1011 1.13 10 絃 - ~J\~_ 1 5000 502 1 = 4429.5996 二 4429.60 N 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第31頁(yè) 即：Fk F外 所選升降缸滿足要求。 2. 水平缸： K 7.5 10 * m 4 4 L 400 10’ K - 7.5

36、10* = 533.3 由參考文獻(xiàn)［4］，表3-5,取n = 1 即：—8^. n K 應(yīng)按公式（6.10）驗(yàn)算： 二d4 4 J mm 64 _ 3.14 34 -64 __ n 兀 2EJ Fk 二 L2 2 11 _8 1 3.142 2.1 1011 3.97 10 - 0.42 =5.13 105 N 即：Fk ? F外 所選水平缸滿足要求。 6.2控制元件的選擇 1選擇類型 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)控制元件壓力及流量要求，按照氣動(dòng)回路原理圖初選個(gè)控制閥如下： 主控?fù)Q向閥： ①、②閥均為Q25DC-L系列三位五通電磁換向閥，通經(jīng)待定; 安全閥： 因系統(tǒng)

37、壓力較小，可選 A27W-10型安全閥； 單向節(jié)流閥： 根據(jù)實(shí)際情況，可初選XQ系列單向節(jié)流閥； 減壓閥：由系統(tǒng)壓力可初選QTYA系列減壓閥； 單向閥：初選XQ系列。 2選擇主控閥： 4 3 對(duì)升降缸換向閥的選則：因升降缸要求壓力 Pi=0.2MPa,流量Qi=5.9 10-m/s，由 參考文獻(xiàn)［6］表6-2,選電磁閥的通徑為「6。其額定流量Q=6.9 10-4m3/s，由參考文獻(xiàn)［1］ 可知，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，故選換向閥型號(hào)為 Q25DC-6. 對(duì)水平缸換向閥的選則：水平移動(dòng)缸要求壓力 P<0.2MPa流量Q2=1.3 10-4m3/s，同 上步方法，選其型號(hào)為Q25DC-3。

38、表6.2標(biāo)準(zhǔn)控制閥各通徑對(duì)應(yīng)的額定流量 公稱通徑mm ①3 ①6 ①8 ①10 ①15 ①20 ①25 ①32 ①40 ①50 10 m /s 0.194 0.694 1.389 1.944 2.778 5.556 8.333 13.89 19.45 27.78 3 m /h 0.7 2.5 5 7 10 20 30 50 70 100 L/min 11.66 41.67 83.34 116.7 166 213.4 500 833 1166 1666 3、其他閥的選擇 （1）安全閥 A27W-10

39、型安全閥公稱壓力為1MPa,符合系統(tǒng)要求，初選可用 （2） 單向節(jié)流閥 升降缸流量為Q1=5.9 10-4m3/s，根據(jù)閥的應(yīng)用條件，XQ系列中 可選 XQ100600。水平缸流量為 Q2=1.3 10-4m3/s，可選 XQ100400. （3） 減壓閥 根據(jù)系統(tǒng)所要求的壓力、流量，同時(shí)考慮 A、B缸因連鎖關(guān)系不會(huì)同 時(shí)工作的特點(diǎn)，即按其中流量、壓力消耗最大的一個(gè)缸（升降缸）選擇減壓閥。由供氣 壓力不大于1MPa,選擇減壓閥為TYA-L8。 （4） 單向閥 根據(jù)開啟壓力，工作需要壓力以及溫度環(huán)境等，選則單向閥型號(hào)為 XQ11-04A。 6.3氣動(dòng)輔件的選擇 1、油水分離器 其類型主

40、要根據(jù)過(guò)濾精度要求而定。油水分離器的通徑原則上由 流量確定，并要求和減壓閥相同。根據(jù)所選減壓閥，油水分離器選則型號(hào)為 QSL-8。 2、油霧器 根據(jù)油霧顆粒徑大小和流量來(lái)選擇。當(dāng)與減壓閥、油水分離器串聯(lián)使 用時(shí)，三者通徑要相一致。故選油霧器 QYW-8型可符合條件。 3、消聲器 配于主控閥的排氣口，起到消聲、濾塵的作用。根據(jù)氣缸運(yùn)動(dòng)所需壓 力，選消聲器QXS-L6型。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第34頁(yè) 7管徑及壓力損失的確定 7.1管徑的確定 管道管徑一般根據(jù)流量和流速要求即允許的壓力損失計(jì)算，計(jì)算公式為： d = 4Q/ 3600二V （ 7.1） 式中 Q —計(jì)

41、算管段內(nèi)壓縮空氣流量，m3/h； v —計(jì)算管段內(nèi)壓縮空氣流速，m/s。 在本設(shè)備中，根據(jù)各管徑與氣動(dòng)元件通徑相一致的原則：升降缸進(jìn)氣管管徑為 6； 水平缸進(jìn)氣管管徑為 30同時(shí)考慮升降缸與水平缸不同時(shí)工作的特點(diǎn)，按其中用氣量 最大的升降缸主控閥的通徑初步確定 QC段的管徑也為 6o 7.2驗(yàn)算壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失.-：P1，管路的局部壓力損失"-P 0總的壓力損失 為： ，二二p =、■.巾]「'二鄧 （7.2） 本設(shè)備因水平缸管徑較細(xì)，損失要比升降缸的大，因此驗(yàn)算水平缸氣路的壓力損失 是否在允許范圍內(nèi) v pp] （7.3） 7.2.1沿程壓力損失

42、沿程壓力損失可由式 2 v 2g (7.4) 求得，式中: 二.「卩1 —沿程壓力損失，MPa； d —管內(nèi)徑,m； l —管徑長(zhǎng)度,m； v —管中流速，"即; —沿程阻力系數(shù)，由雷諾數(shù)Re和管壁相對(duì)粗糙度石確定。 (A) 氣源處管道的沿程壓力損失 (7.4)中 d —管內(nèi)徑，d=0.006m； l —管徑長(zhǎng)度，根據(jù)實(shí)際情況可確定l=2m； 4 4 Q 5.46 10 1.26 10 v — 官中流速，v = =19.25m/s； 兀 2 0.0062 4 Re二，、..是運(yùn)動(dòng)粘度，在室溫下，取 、、=1.57 10-5，所以 A - 遼

43、寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 9 = 1925 巴―103 ； $ 1.57X10 塑料管路取802,所以d=04 0.003。 根據(jù)Re、 由參考文獻(xiàn)［1］得’=0.0231。 d 在室溫下，壓力 0.2MPa時(shí)， 值可由式 」g、-s羞盤3算出, ?0 =1.293Kg/m3； 「g = 3.6 9.8=35.28N/m2。 Pl1 d 2 2 — =0.0213 19.25 35.28 =131.25 N/m^1.31 10‘MPa 2g 0.006 2 9.8 (B) 進(jìn)氣段沿程壓力損失 = 1，26 10, ji 0.0 0^3

44、4 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) =17.8 m/s 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第35頁(yè) _ 17.8 0.003 "1.57 10- = 3.40 103 ；_0.02 = 0.006 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 由 Rei、'查得「=0.018 d P12 ll di 2 Vi 2g 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第38頁(yè) c d y o = 0.018 3

45、5.28 0.003 2 漢9.8 2 = 484.96 N/m2 4 = 4.85 10一 MPa (C) 總的沿程壓力損失 ' P] = Px ：pl2 =1.31 10鼻 4.85 10^ =6.16 10* MPa 7.2.2局部壓力損失 （A）流經(jīng)管路中的局部壓力損失 2 '巾1八 工 （7.5） 2g 、\ ■ i ■ r I ■ \ ■ 'x （7.6） 各局部阻力系數(shù)可查有關(guān)手冊(cè)： y —入口局部阻力系數(shù)，y =0.5； o、 e —分別為三通管局部阻力系數(shù)， o=2， e=1.2； a、 f —流經(jīng)截止閥處局部阻力系數(shù)， a= f =3.1；

46、 h、I、 j、 k —彎頭局部阻力系數(shù)，分別為 \ = i = \ =0.29， k=0.58； i —軟管處局部阻力系數(shù)，近似計(jì)算： / 45 ' 匕=2匯 0.16 漢二 =0.16 ； 90 x —出口局部阻力系數(shù)，；=1 二 0.5 19.252 2 9.8 2 3.1 0.29 0.29 0.29 0.16 0.58 1 17.82 2 9.8 ；35.28 2 =134.08 N/m2 = 1.34 10*MPa （B）流經(jīng)元、輔件的壓力損失 流經(jīng)減壓閥的壓力損失較小可忽略不計(jì)，其余損失: X P 2 = Pb Pd Pg 式中 Pb

47、 —流經(jīng)分水濾氣器的壓力損失； Pd —流經(jīng)油霧器的壓力損失； (7.7) Pg —流經(jīng)換向閥的壓力損失 查表得： Pb=0.002 MPa, a =0.0015 MPa, 必=0.0015 MPa。 、p 2 二 Pb Pd Pg =0.02+0.015+0.015 =5 10-3 MPa (C) 總的局部壓力損失 、?巾匚 M P 1 邛2 = 1.34 10 4+5 10-3 =0.0051 MPa 7.2.3總壓力損失 、.:p P 亠1 ：p -4 =6.61 104+0.0501 =5.07 10-3 MPa 考慮排氣口消聲器等未計(jì)入的壓力損失

48、: (7.8) 式中 Kp=1.05~1.3 取 K P=1.1 則 .'Pj =K「P 、UP 3 =1.1 5.07 10- =5.57 10-3 MPa 所以 ' p = 5.57 102 . p] 故選擇管道以及各閥能夠滿足系統(tǒng)要求。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第39頁(yè) 8空氣壓縮機(jī)的選擇 (8.1) 在選擇空氣壓縮機(jī)之前，將氣缸壓縮空氣耗量換算為自由空氣耗量 Q ,即 Q =Q p Pa / Pa 式中 Q —自由空氣耗量，m3/s； p — 氣缸工作壓力（表壓），Pa； Pa — 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，Pa=0.1013MPa。 由式得 Qa p

49、0.1013 0.1013 _4 = 5.46 10 0.2 0.1 0 1 3 3, m /s 0.1 0 1 3 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第40頁(yè) -1.0849 10‘m/s _3 = 1.08 10 m/s 用兩次，故a =2；水平缸一個(gè)周期內(nèi)單程作用一次，故 a=1;擺動(dòng)缸一個(gè)周期內(nèi)單程作 用一次，故a=1。 Qb p 0.1013 0.1013 =1.26 10 鼻 0.1 0.1013 0.1013 m3/s = 2.5038 10* m3/s = 2.50 104 m3/s

50、Qc - Qc p °.1013=9.12 10, °.2 °.1013 0.1013 0.1013 m3/s A 3, -2.7126 10 m /s o 3 = 2.71 10 m /s 氣缸的理論用氣量為: n Qz i母 送 f Z (aQzt ) j (8.2) 式中 Qz ——臺(tái)設(shè)備上的氣缸總用氣量; n —用氣設(shè)備臺(tái)數(shù)，本設(shè)備中n =2； m — 一臺(tái)設(shè)備上的用氣執(zhí)行元件個(gè)數(shù)， m=3; a —?dú)飧自谝粋€(gè)周期內(nèi)單程作用次數(shù)。本系統(tǒng)中，升降缸一個(gè)周期內(nèi)單程作 Qz — 一臺(tái)設(shè)備中某一氣缸在一個(gè)周期內(nèi)的平均用氣量 m3/s； t — 某個(gè)氣

51、缸一個(gè)單行程時(shí)間，上人二tB =0.2s； tc =0.2s； T —某設(shè)備一次工作循環(huán)時(shí)間, T =0.8。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第41頁(yè) 由式(8.2)得氣缸的理論用氣量 n n ?二.Qz = x i =4 i 4 /T 1 1 Z (aQzt ) ［戶 j J =2 1.08 10" 0.2 1 2.50 10* 0.2 1 2.71 10’ 0.2 /0.8 3 3 =1.28 10 m /s 空壓機(jī)的供氣量： n Qj 十1心、Qz ( 8.30) i A. 式中 —利用系數(shù)，可取

52、'=0.95； K1 —漏損系數(shù)，K1=1.15?1.5,本系統(tǒng)中取K1=1.2； K2 —備用系數(shù)，K2=1.3?1.6,本系統(tǒng)中取 心=1.4; Qz — 一臺(tái)設(shè)備在一個(gè)周期內(nèi)的平均用氣量 m3/s ； n —用氣設(shè)備臺(tái)數(shù)，n =1。 Qj = KK2 =0.95 1.2 1.4 1.28 10” _3 3 = 2.0429 10 m /s A 3, =2.04 10 m /s 計(jì)算空氣壓縮機(jī)的供氣壓力，以選擇空氣壓縮機(jī)的排氣壓力 Pg 二 P ' P (8.4) 式中 P —用氣設(shè)備使用的額定壓力; i p —?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)總壓力損失。 Pg = P ' P

53、 =■0.2 5.07 102 =0.20507 MPa 根據(jù)系統(tǒng)所需壓力、流量等參數(shù)，查參考文獻(xiàn) [1]選用4S-1.2/5型空氣壓縮機(jī)，該空 氣壓縮機(jī)的額定排氣壓力為 0.5MPa ，額定排氣量為1.2 m3/s。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第42頁(yè) 9 PLC電氣步進(jìn)控制系統(tǒng) PLC電氣步進(jìn)控制系統(tǒng)是以 PLC（即可編程控制器）為核心的氣動(dòng)控制系統(tǒng)。 PLC 電氣步進(jìn)控制系統(tǒng)要求設(shè)備具備電磁換向閥、電觸點(diǎn)行程開關(guān)以及電氣按鈕，在 PLC程 序模塊里輸入滿足設(shè)備工作要求的 PLC程序，如圖9.1 o 霧閥 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè)

54、 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 圖9.1 PLC電氣步進(jìn)控制系統(tǒng)組成 由控制行程開關(guān)和電磁換向閥的 PLC梯形圖如下，此程序可控制打標(biāo)部分的工作, 提高了生產(chǎn)率。 "臥誡1薩箭按乩刪晉囲帝鼠 —I V) SE3 TI SB3 "如煩k3置制：工件檢血 血 E的 Ln Oql 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第43頁(yè) 旳戒4和剳匚件，議：町氛 ￡n 加 In On: 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第44頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科

55、生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第45頁(yè) TO 」> imv T n PThfl 2 刃1 3_ liL. In J LU Out 飛肓歩 /.Of：：Aor> 6 TO unv Tn PTjfl 3 4_ It. Out //Seltwlj T 冇瞬KI，査吿5：履下障. //UAtvork 3 ww ￡d Ena It. (hit 飛前歩 /^DAtvark g ? | ICO 1 1 wov fa it 5 1 901 6_ GjlO la thi.t 順序歩 ?

56、| 1CL li i v. i 1 1 i SQ2 HLW Dnt VD | | 1 ? IT陽(yáng) Trirt 1齢 1 7 國(guó)5 e_ In Ulw Dut //Hetwork 90 P前齒 VO | | 1 1幵 mv Eiw Dut 1臨步 9 品； Q_ In //Hfttvark 31 當(dāng)前步 //Hetvark 12 輪出刷新.1TA：痢下略 VD SQ1 TD (OUT J- m

57、 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第46頁(yè) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第#頁(yè) I] _卄 Y1 (OUT ) 2￥A //ffstwark 14 3TA： [右移. Y￡ ((JUT )- 3U //St tn ark 15 4TA ： Bfil 左移 j 5JA :向擺動(dòng)- Y3 (QRJT )- JYi (.OlfT〕- 5YA //iTfltwurk 16 6TA: CJI擺虱

58、 //KitTfurk 17 原位拎示. Y5 (OVT )- 6TA Y& (oirr )- EL 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第48頁(yè) 10 氣動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)及故障處理 10.1維護(hù)保養(yǎng) 10.1.1維護(hù)的中心任務(wù) 保證氣動(dòng)系統(tǒng)情節(jié)干燥的壓縮空氣；保證氣動(dòng)系統(tǒng)的氣密性；保證油霧潤(rùn)滑元件得 到必要的潤(rùn)滑；保證氣動(dòng)系統(tǒng)元件得到規(guī)定的工作條件，以保證氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的 要求進(jìn)行工作。維護(hù)工作應(yīng)有記錄，以利于今后的故障診斷預(yù)處理。 10.1.

59、2維護(hù)管理的考慮方法 維護(hù)管理時(shí)，首先應(yīng)充分了解元件的功能、性能及構(gòu)造。在購(gòu)入元件設(shè)備時(shí)，首先 應(yīng)按照廠家的樣本等對(duì)元件的性能、功能進(jìn)行調(diào)查。廠家的實(shí)驗(yàn)條件與設(shè)備實(shí)際使用條 件一般是不同的，因此，不應(yīng)忽視兩者之間的不同對(duì)產(chǎn)品性能的影響。 在選用元件時(shí)，必須考慮下述事項(xiàng)： 1、 理解決定元件型號(hào)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)條件及其理論基礎(chǔ)，盡可能根據(jù)確實(shí)的數(shù)據(jù)來(lái) 掌握元件的性能； 2、 調(diào)查、研究各種實(shí)際使用條件對(duì)氣動(dòng)執(zhí)行元件適用場(chǎng)合、性能的影響； 3、 了解在最惡劣的使用條件下，元件性能上有無(wú)裕度。 10.1.3維護(hù)檢修原則和項(xiàng)目 元件定期檢修項(xiàng)目有日常維護(hù)、每周一次的維護(hù)、三個(gè)月到一年的定期維

60、護(hù)以及大 修。 日常維護(hù)主要是在設(shè)備開始運(yùn)轉(zhuǎn)及結(jié)束時(shí)，應(yīng)養(yǎng)成排水的習(xí)慣。在氣罐、豎管的最 下端及及配管端部、過(guò)濾器等需要排污的地方必須進(jìn)行排水。定期檢修時(shí)主要檢查過(guò)濾 器杯內(nèi)有無(wú)污物、濾芯是否堵塞、自動(dòng)排水器是否正常；減壓閥調(diào)壓功能是否正常，壓 力表有無(wú)竄動(dòng)現(xiàn)象；油霧器油杯內(nèi)有無(wú)雜質(zhì)等污物、油滴是否正常；電磁閥電磁鐵處有 無(wú)振動(dòng)噪聲、排氣口是否漏氣；氣缸運(yùn)動(dòng)是否平穩(wěn)。一般來(lái)說(shuō)，一年到兩年間大修。 10.2常見故障診斷與對(duì)策 10.2.1氣源故障 氣源的常見故障：減壓閥故障，管路故障，壓縮空氣處理組件故障等。 減壓閥有時(shí)壓力調(diào)不高，或壓力上升緩慢，要考慮調(diào)壓彈簧斷裂或膜片破裂，過(guò)濾 網(wǎng)

61、被堵塞等，應(yīng)更換及拆下清洗；管路接頭處泄漏時(shí)可從聲音上來(lái)判斷漏氣的部位，應(yīng) 及時(shí)修補(bǔ)或更換。若管路中聚積有冷凝水時(shí)，應(yīng)及時(shí)排掉；壓縮空氣處理組件中，當(dāng)油 霧器不滴油時(shí)，應(yīng)檢查進(jìn)氣口的氣流量是否低于起霧流量，是否漏氣，油量調(diào)節(jié)針閥是 否堵塞等；如果油杯底部沉積了水分，應(yīng)及時(shí)排除；當(dāng)密圭寸圈損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。 1022氣動(dòng)執(zhí)行元件故障 由于氣缸裝配不當(dāng)和長(zhǎng)期使用，氣動(dòng)執(zhí)行元件（氣缸）易發(fā)生內(nèi)、外泄漏，輸出力 不足和動(dòng)作不平穩(wěn)，緩沖效果不良，活塞桿和缸蓋損壞等故障現(xiàn)象。 當(dāng)氣缸出現(xiàn)內(nèi)、外泄漏時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整活塞桿的中心，以保證活塞桿與缸筒的同軸 度；若氣缸內(nèi)存在雜質(zhì)，應(yīng)及時(shí)清除；活塞桿上有傷痕

62、時(shí)，應(yīng)換新。氣缸的輸出力不足 和動(dòng)作不平穩(wěn)，一般是因活塞或活塞桿被卡住、潤(rùn)滑不良、供氣量不足等原因造成的。 對(duì)此，應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心；供氣管路是否被堵塞。氣缸的緩沖效果不良，一般是因緩 沖密封圈磨損或調(diào)節(jié)螺釘損壞所致。此時(shí)，應(yīng)更換密封圈和調(diào)節(jié)螺釘。 氣缸的活塞桿 和缸蓋損壞，一般是因活塞桿安裝偏心或緩沖機(jī)構(gòu)不起作用而造成的。對(duì)此，應(yīng)調(diào)整活 塞桿的中心位置；更換緩沖密封圈或調(diào)節(jié)螺釘。 10.2.3換向閥故障 換向閥的故障有：閥不能換向或換向動(dòng)作緩慢，氣體泄漏，電磁先導(dǎo)閥有故障等。 換向閥不能換向或換向動(dòng)作緩慢，一般是因潤(rùn)滑不良、彈簧被卡住或損壞、油污或 雜質(zhì)卡住滑動(dòng)部分等原因引起的。對(duì)此

63、，應(yīng)先檢查油霧器的工作是否正常；潤(rùn)滑油的粘 度是否合適。換向閥泄漏應(yīng)更換密封圈、閥桿和閥座，或?qū)Q向閥換新。若電磁先導(dǎo)閥 的進(jìn)、排氣孔被油泥等雜物堵塞，封閉不嚴(yán)，活動(dòng)鐵芯被卡死，電路有故障等，均可導(dǎo) 致?lián)Q向閥不能正常換向。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第49頁(yè) 11氣動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì) 氣壓傳動(dòng)和控制是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和機(jī)械化的最有效手段之一，但其工作介質(zhì)（壓 縮空氣）的制造成本高，能量的利用率又相當(dāng)?shù)汀Ｌ岣邭鈩?dòng)系統(tǒng)使用的經(jīng)濟(jì)性，已成為 當(dāng)前應(yīng)該重視的問(wèn)題。 對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，減少耗氣量就是節(jié)能。氣動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能可以從幾個(gè)方面著手： （1） 完善氣源系統(tǒng) 從壓縮空氣的生產(chǎn)、處理、輸送、分配

64、的整個(gè)氣源系統(tǒng)全盤 考慮，采取綜合措施。在選擇空壓機(jī)時(shí)，采用具有完善級(jí)間冷卻的多極壓縮機(jī)可節(jié)省能 量、提高效率。將全廠集中的由大型空壓機(jī)供氣的空壓站，轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍跉鈩?dòng)系統(tǒng)附近的 分布在廠區(qū)內(nèi)的多臺(tái)較小型空壓機(jī)供氣減少沿程損失小，可以降低出口壓力?？諌簷C(jī)進(jìn) 氣管道應(yīng)接到室外溫度較低，環(huán)境干凈，干燥的地方。過(guò)濾設(shè)備必須保持良好的工作狀 態(tài)。消除氣動(dòng)系統(tǒng)的泄漏，是氣動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能的另一個(gè)重要措施。 （2） 采用氣一電或氣一液復(fù)合傳動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能 由于微電子技術(shù)的飛速 發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也進(jìn)入了氣動(dòng)控制技術(shù)的領(lǐng)域。用于控制氣動(dòng)執(zhí)行元件的，由普通 氣動(dòng)元件組成的，復(fù)雜的氣動(dòng)邏輯控制回路，現(xiàn)在已可由微

65、型計(jì)算機(jī)或可編程序控制器 代替。只要編制不同的程序便能實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)裝置生產(chǎn)自動(dòng)化的不同過(guò)程。低功耗的氣動(dòng)元 件，作為可編程序控制器直接驅(qū)動(dòng)的元件，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大規(guī)模程序控制，可獲得很好的 節(jié)能效果。 （3） 開發(fā)節(jié)能氣動(dòng)元件 開發(fā)氣動(dòng)節(jié)能元件，可從以下幾方面進(jìn)行： 減少漏氣，降低能源消耗。開發(fā)防泄漏、耐磨性能好的、無(wú)給油的材料制成軟密封件。 開發(fā)低功耗氣動(dòng)元件，降低能量消耗。 （4） 合理設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)、擇優(yōu)選取和合理使用氣動(dòng)元件，減少耗氣量 把氣動(dòng)流 體力學(xué)、氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn) 行優(yōu)化設(shè)計(jì)，擇優(yōu)選取最佳參數(shù)。 （5） 在氣動(dòng)系統(tǒng)中使用不同的工

66、作壓力 氣動(dòng)系統(tǒng)重要的節(jié)能途徑之一是對(duì)系統(tǒng) 的不同部分根據(jù)不同情況使用不同的工作壓力。在氣缸克服外負(fù)載的工作行程供給高壓 氣源，無(wú)外負(fù)載的行程供給低壓氣源，可獲得可觀的節(jié)能效益。 （6） 重復(fù)利用無(wú)桿腔中的有壓空氣使活塞返回，變雙程耗氣為單程耗氣。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第50頁(yè) 結(jié)論 通過(guò)對(duì)電化刻字機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，基本解決了原設(shè)備的不足，對(duì)國(guó)內(nèi)氣動(dòng)的發(fā)展 做出一些貢獻(xiàn)。將機(jī)-氣-電相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步體現(xiàn)，對(duì)機(jī)-氣-電結(jié)合使用的發(fā)展具有 積極意義。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多難題，很多內(nèi)容需要根據(jù)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)來(lái)解決，這 就對(duì)以前的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)習(xí)與鞏固。另外，又學(xué)到了很多新知識(shí)，因?yàn)橛械膯?wèn)題需要 查閱大量手冊(cè)、資料等來(lái)解決，甚至要找到相關(guān)教材像學(xué)一門新課一樣慢慢學(xué)，這更豐 富了自己的知識(shí)面，為以后學(xué)習(xí)、工作奠定了基礎(chǔ)。 雖然不敢保證設(shè)計(jì)的每一數(shù)據(jù)，每一系統(tǒng)的分析都是正確的，但通過(guò)這次設(shè)計(jì)，已 經(jīng)掌握了設(shè)計(jì)的步驟，具備了獨(dú)立完成任務(wù)的能力。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第51頁(yè) 致謝 畢業(yè)在即，即將離開培養(yǎng)我的母校、關(guān)心照顧的恩師、鼓勵(lì)幫助我的同學(xué)，很