母導線參數檢測機氣壓傳動系統(tǒng)及步進驅動電路設計,導線,參數,檢測,氣壓,傳動系統(tǒng),步進,驅動,電路設計 南京工程學院 畢業(yè)設計任務書 自動化 系 自動化（數控技術應用） 專業(yè) 設 計 題 目 母導線參數檢測機氣壓傳動 系統(tǒng)及步進驅動電路設計 學 生 姓 名 吳 敏 俊 班 級 數控032 起 止 日 期 3月1日至6月15日 指 導 教 師 華 茂 發(fā) 教研室主任 葛 紅 宇 發(fā)任務書日期 2007年3月1日 1.畢業(yè)設計的原始數據： 檢測對象為單層母導線和雙層母導線，每層分3、4、5排三種，母導線長度 范圍為3～4m。動作控制氣缸共八個。 步進電機驅動電路為五相十拍。 2.畢業(yè)設計(論文)的內容和要求(包括技術要求、圖表要求以及工作要求等)： 本設計共有六個動作需用八只氣缸控制。其中兩只氣缸控制母導線兩端測量頭的伸 縮；兩只氣缸控制測量頭橫向定位；兩只氣缸控制母導線長度方向定位；兩只氣缸控 制母導線升降（升起后對母導線兩端進行包裝）。 設計一個五相十拍步進電機驅動電路，該電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器。 3.畢業(yè)設計應完成的技術文件： （1）畢業(yè)設計論文 （2）總氣壓傳動系統(tǒng)圖 （3）氣缸裝配圖 （4）步進電機驅動電路原理圖 （5）英文資料譯文 4.主要參考文獻： （1）《液壓及氣壓傳動》.左鍵民.機械工業(yè)出版社 （2）《液壓與氣壓傳動設計手冊》.機械工業(yè)出版社 （3）《氣動手冊》.徐炳輝.上?？茖W技術出版社 （4）《單片機應用技術選編》. 何立民.北京航空航天大學出版社 5.畢業(yè)設計(論文)進度計劃(以周為單位)： 起 止 日 期 工 作 內 容 備 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 熟悉課題 搜集資料 擬定方案 設計計算測量頭氣壓傳動部分 設計計算橫向定位氣壓傳動部分 設計計算母線槽長度方向氣壓傳動部分 設計計算母線槽升降氣壓傳動部分 選擇控制元件及選擇輔助元件 繪制總氣壓傳動系統(tǒng)圖 設計氣缸裝配圖 設計步進電機驅動電路原理圖 設計控制信號接口電路 翻譯英文資料 寫畢業(yè)設計論文 修改畢業(yè)設計論文 答辯 教研室審查意見： 室主任 年 月 日 系部審查意見： 系主任 年 月 日 南京工程學院 自動化學院 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目： 母導線參數檢測機氣壓傳動 系統(tǒng)及步進驅動電路設計 專 業(yè)： 自動化（數控技術應用） 班 級： 數控032 學 號： 203030436 學生姓名： 吳 敏 俊 指導教師： 華茂發(fā) 副教授 2007年3月 本科畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名 吳敏俊 學 號 203030436 專 業(yè) 自動化（數控技術應用） 指導教師 華茂發(fā) 職 稱 副教授 所在院系 自動化學院 課題來源 自擬課題 課題性質 工程設計 課題名稱 母導線參數檢測機氣壓傳動系統(tǒng)及步進驅動電路設計 畢業(yè)設計的內容和意義? 畢業(yè)設計內容： 母導線技術參數檢測機主要是用于檢測母導線內部導電部分的電阻以及導電體之間絕緣材料的絕緣強度。主要的工作是： 1、設計一個氣壓傳動回路，實現六個動作； 2、設計一只氣缸并計算其尺寸； 3、設計一五相十拍的步進電機驅動電路。 畢業(yè)設計的意義： 母導線是一種新型的配電設備，是替代傳統(tǒng)的電纜和電纜橋架輸配電系統(tǒng)的更新?lián)Q代產品,尤其在大電流輸送電方面母導線居于主導地位。與傳統(tǒng)的電纜配電方式比較，母導線具有體積小、輸送電流大、安全可靠、拆裝方便、基建與配電施工互不相擾，一次投資可反復使用等優(yōu)點，是一種理想的配電產品。母導線作為導線，知道其內部導電體的電阻是非常必要的。檢測技術是產品檢驗和質量控制的重要手段，只有有了好的檢測技術才能保證產品的質量。檢測技術在最近這幾年的大型設備安全經濟運行監(jiān)測中得到廣泛應用，檢測技術和裝置是自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，正是因為檢測技術得到了這么廣泛的應用，所以有必要大力發(fā)展自動檢測技術。 母導線的主要技術參數是指絕緣度和導線電阻。由于受到成本因素的限制，母導線制造商必須制造出適合不同場合應用的母導線，這就需要準確知道母導線的兩個參數指標。這兩個技術參數的檢測，目前在國內還都是由人工來完成的，其自動檢測技術在國內還是一個空白。如果由人工手動來完成的話，那么其精度和準度勢必會大打折扣。這與我們對母導線技術參數的準確性的要求是相互沖突的。另外還有一點也很重要的是在檢測母導線的絕緣度時需要對母導線通以高電壓，而這無疑會威脅到檢測人員的人身安全。隨著現代工業(yè)的發(fā)展，人工檢測技術已經遠遠不能夠滿足現代工業(yè)的要求。所以要求我們盡快的采用自動檢測技術，這不僅僅能夠大大提高企業(yè)的效益，減少人員的投入，并且還會給企業(yè)帶來廣闊的市場前景。 文 獻 綜 述 文獻[1][4][5][7]主要介紹了氣壓傳動回路的內容，包括氣動執(zhí)行元件的介紹，執(zhí)行元件的作用以及其意義，氣壓傳動的控制元件與輔助元件的選擇，總氣壓傳動回路里面的測量頭伸縮氣壓傳動部分、橫向定位氣壓傳動部分、母導線長度方向定位氣壓傳動部分、母導線升降氣壓傳動部分的設計計算這對我設計氣壓傳動回路提供幫助。 文獻[2][3][6]介紹了如何通過89C2051單片機來進行相序分配，89C2051每個接口的含義。 文獻[8]中介紹了檢測技術的基本知識，在這次設計中需要了解檢測技術的發(fā)展史以及現代工業(yè)生產中應用的是何種檢測技術。 文獻[9]里面介紹了國外檢測技術在工業(yè)生產中的應用。有利于確定自己的研究方向。 文獻[10]介紹了CAD/CAM的應用。 1. 左健民.液壓與氣壓傳動.北京.機械工業(yè)出版社.1999 2. 何立民.單片機應用技術選編.北京.北京航空航天大學出版社.1997 3. 趙德安.單片機原理與應用.北京.機械工業(yè)出版社.2004 4. 姚新，劉民剛.液壓與氣動.北京.中國人民大學出版社.2000 5. 董林福，趙艷春.液壓與氣壓傳動.北京.化學工業(yè)出版社.2005 6. 喻萍，郭文川.單片機接口與技術.北京.化學工業(yè)出版社.2006 7. 陳奎生.液壓與氣壓傳動.武漢.武漢理工大學出版社.2001 8. 張靖，劉少強.檢測技術與系統(tǒng)設計.北京.中國電力出版社.2001 9. B Anbony-Pneumatic Handbook，7th ed. Trade &Technical Press Ltd.1989 10. 廖德建.CAD/CAM應用技術.南京.東南大學出版社.2005 研 究 內 容 這次設計的母導線技術參數檢測機就是測量母導線內每一導電銅片的電阻及導電銅片之間的絕緣強度。銅片的電阻和絕緣強度是母導線的兩個很重要的寄技術參數。 本運動控制機構共有六個動作用氣壓傳動裝置控制，在總的氣壓傳動回路中有八個氣壓回路，分別是測量頭動作控制氣壓傳動回路設計，檢測臺側向定位裝置氣壓傳動回路設計，檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路設計，包裝臺升降機構氣壓傳動回路設計，并計算里面所選元件的參數值，根據參數選擇選擇元件的型號。 這次設計中除了需要設計了氣壓傳動系統(tǒng)以外，還需要設計了一個用于五相步進電動機的五相十拍驅動電路與運動控制系統(tǒng)相匹配。 研 究 計 劃 第一周 熟悉課題 第二周 收集資料 第三周 擬定并修改方案 第四周 設計計算測量頭氣壓傳動部分 第五周 設計計算橫向定向氣壓傳動部分 第六周 設計計算母導線長度方向氣壓傳動部分 第七周 設計計算母導線升降氣壓傳動部分 第八周 選擇控制元件及選擇輔助元件 第九周 繪制總氣壓傳動系統(tǒng)圖 第十周 設計氣缸裝配圖 第十一周 設計相序分配電路 第十二周 設計步進電機驅動電路原理圖 第十三周 翻譯英文資料 第十四周 寫畢業(yè)設計論文 第十五周 修改畢業(yè)設計論文 第十六周 答辯 特 色 與 創(chuàng) 新 母導線的主要技術參數是指絕緣強度和導線電阻。這兩個技術參數的檢測，目前在國內還是由人工完成，其自動檢測技術在國內還是個空白。隨著社會的發(fā)展，人工檢測技術遠遠不能滿足社會對生產率的要求，采用自動檢測技術將會大大提高企業(yè)的生產率，減少人員的投入，將會給企業(yè)帶來廣闊的市場前景和顯著的社會效益。 檢測絕緣強度和導線電阻的運動機構采用步進電機驅動。該驅動電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器，具有電路簡單，柔性好的特點。功率器件選用VMOS管，設計成恒流斬波電路，保持電機繞組電流恒定。設計的驅動電路簡單，可靠性高。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 主任簽名： 年 月 日 系部意見 教學主任簽名： 年 月 日 南京工程學院 自動化學院 本科畢業(yè)設計（論文） 題目： 母導線參數檢測機氣壓傳動 系統(tǒng)及步進驅動電路設計 專 業(yè)： 自動化（數控技術應用） 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 起迄日期： 設計地點： Graduation Design (Thesis) The design of Pneumatic system and step motor Driver for the Bus bar test machine By WU Minjun Supervised by Associate Prof. HUA Maofa Department of Automation Engineering Nanjing Institute of Technology June，2007 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘 要 母導線的主要技術參數是指絕緣強度和導線電阻。測量這兩個技術參數的檢測系統(tǒng)包括控制電路部分和氣壓傳動部分，本論文主要介紹母導線技術參數自動檢測機運動機構控制中氣壓運動控制系統(tǒng)的設計和步進電機驅動電路的設計。 本運動控制機構共有六個動作用氣壓傳動裝置控制，總共需要八只氣缸，兩只氣缸控制測量頭橫向定位；兩只控制測量頭的伸縮；兩只氣缸控制母導線長度方向定位；兩只氣缸控制母導線的升降。文中另外還分別計算了各個氣缸及輔助元件的相關尺寸，選擇了控制回路中的各種氣壓元件，并設計了一只氣缸結構，以及計算了其各個參數值。 本設計中除了設計了氣缸以外，還設計了一個用于五相步進電動機的五相十拍驅動電路與運動控制系統(tǒng)相匹配。該步進電機驅動電路選擇硬件環(huán)形分配，選擇89C2051作為環(huán)形分配器，這種環(huán)行分配電路具有電路簡單，可靠性高，柔性好的特點。功率器件選用VMOS管，設計成恒流斬波電路，以保持電機繞組電流恒定。該電路經過進一步完善具有一定的實用價值。 關鍵詞：母導線；氣壓傳動系統(tǒng)；驅動電路設計 III 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACT Main technical parameters of the Bus bar include insulation strength and resistance. The parameter tester is consisted of two parts: control system and pneumatic apparatus. Design of the two parts is introduced in this paper. Six movements need to be controlled by Pneumatic system with eight cylinders. Two cylinders are used for the detection of the width. Another two are used for controlling the length. The last two are used for controlling the up and down of the Bus duct. The size of Cylinders and auxiliary pneumatic elements are also calculated. Elements of Cylinders control system are chosen. One of the Cylinders is designed and the parameters are calculated. Besides Cylinders control system，a driver of 5 phase 10 pat step motor are designed to match the motion control system. An 89C2051 microprocessor was used to realize the phase order conversion of the step motor so that the Loop allotter circuit is easy and flexible. The VMOS is adopted as power elements of the design. It is designed as a constant current circuit, so the current of Motor Winding can be kept constant. With further more improvement, the circuit developed could find its value in factual application. Key words：Bus bar；Pneumatic system；Driver 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 第一章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 選題的背景及意義 2 1.3 研究現狀 2 1.4 本文結構 2 第二章 檢測系統(tǒng)的組成及控制流程 4 2.1 母導線簡介 4 2.2 檢測內容 5 2.3 自動檢測系統(tǒng)的組成及控制流程 6 第三章 氣壓傳動系統(tǒng)設計與計算 11 3.1 氣壓傳動系統(tǒng)控制對象 11 3.2 總氣壓傳動系統(tǒng)回路設計 11 3.2.1 選擇總氣壓回路的控制方式 11 3.2.2 選擇執(zhí)行元件 11 3.2.3 選擇控制元件 13 3.2.4 設計總氣壓傳動回路 15 3.3 測量頭動作控制氣壓傳動回路設計與計算 16 3.3.1 回路設計 16 3.3.2 回路計算 16 3.3.3 元件選擇 17 3.4 檢測臺側向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 18 3.4.1 回路設計 18 3.4.2 回路計算 18 3.4.3 元件選擇 20 3.5 檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 21 3.5.1 回路設計 21 3.5.2 回路計算 21 3.5.3 元件選擇 22 3.6 包裝臺升降機構氣壓傳動回路設計與計算 23 3.6.1 回路設計 23 3.6.2 回路計算 24 3.6.3 元件選擇 25 3.7 氣缸設計 25 第四章 驅動電路設計 28 4.1 步進電機的種類以及工作原理 28 4.1.1 步進電機的種類 28 4.1.2 步進電機的工作原理 28 4.2 控制方案擬定 29 4.3 步進電動機相序分配電路 30 4.3.1 相序分配電路 30 4.3.2 相序分配軟件 32 4.4 步進電機驅動電路設計 34 第五章 結論 37 致謝 39 參考文獻 40 附錄A：英文資料 41 附錄B：英文資料翻譯 49 附錄C：驅動電路原理圖和PCB圖 55 附錄D：總氣壓傳動圖 57 附錄E：氣缸裝配圖 58 附件： 畢業(yè)論文光盤資料 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 第一章 緒論 1.1 引言 母導線是一種在低壓供電系統(tǒng)中用于傳輸電能、分配電能的設備，也是一種應用在變壓器和配電柜之間的連接以及由配電中心（配電盤、柜）開始至負載呈樹干式布線方式的供電系統(tǒng)。母導線產品結構發(fā)展經歷過三代：第一代–空氣型，從上世紀50年代中期起，將導電排用絕緣襯墊支撐在殼體內，靠空氣介質絕緣，其特點是加工工藝簡單、成本較低，用出線盒可以很方便地進行分接，其最大的缺點是相間距大（一般為50mm），因而導致阻抗大、載流量低、損耗大、散熱差、溫升高、不適用于大電流的傳輸，而且體積大、笨重、安裝不方便。第二代–密集型，從上世紀80年代中期開始，將導電排用絕緣材料覆蓋后再與兩側緊固在一起，其優(yōu)點是體積小、電抗小、散熱好、溫升低、熱穩(wěn)定性好，載流量大（在同等規(guī)格的導電排條件下，密集型比空氣型約大一個電流等級），具有良好的節(jié)能效果。但密集型也有制作工藝較復雜，絕緣要求比較高等缺點；第三代-復合絕緣型從1995年開始，母導線除了導電排本身具有絕緣層外，各相線之間還有一定的空氣絕緣；由于是復合絕緣方式，因此防潮性能、絕緣可靠性散熱性能、比空氣型和密集型都要好。母導線經過半個多世紀的發(fā)展過程，已經得到了充分的發(fā)展。 母導線的主要技術參數是指絕緣強度和導線電阻。這兩個技術參數的檢測，目前在國內還是由人工完成，其自動檢測技術在國內還是個空白。但是在國外這項技術已經應用于實際的生產過程當中。隨著中國經濟的不斷發(fā)展發(fā)展，人工檢測技術遠遠不能滿足社會對生產率的要求，很多生產母導線的企業(yè)都希望采用自動檢測技術來提高企業(yè)的生產率，減少人員的投入，這樣勢必會給企業(yè)帶來廣闊的市場前景和顯著的社會效益。正是由于這些原因，設計一套自動檢測母導線技術參數的設備十分必要。我這次主要設計的是母導線參數檢測機運動機構氣壓傳動系統(tǒng)和步進電機驅動電路。 1.2 選題背景與意義 本次畢業(yè)設計中所設計的母導線技術參數檢測儀主要是用于檢測母導線內部導電部分的電阻以及導電體之間絕緣材料的絕緣強度。母導線內部一般用銅片作為導體。銅片的電阻是影響母導線導電能力的重要因素。電阻越大，母導線在電傳輸過程中消耗就會越大，傳輸的效率就會越低。母導線作為導線，知道其內部導電體的電阻是非常必要的。而母導線內部導電體之間的絕緣填充物的絕緣強度則是影響安全性的重要因素。但是在實際應用過程中并不是母導線內導電體的電阻越小越好，絕緣填充物的絕緣強度越大越好。由于受到成本因素的限制，母導線制造商必須制造出適合不同場合應用的母導線，這就需要準確知道母導線的兩個參數指標。 檢測技術是產品檢驗和質量控制的重要手段，只有有了好的檢測技術才能保證產品的質量。檢測技術在最近這幾年的大型設備安全經濟運行監(jiān)測中得到廣泛應用，檢測技術和裝置是自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，正是因為檢測技術得到了這么廣泛的應用，所以有必要大力發(fā)展自動檢測技術。 在國內檢測母導線技術參數都是采用人工檢測，但是自動參數檢測機在國外已經得到應用。人工檢測就會帶來很多的人為因素而造成檢測結果的不精確。并且由于測量母導線絕緣參數時是采用高壓測量，所以如果還是采用人工檢測勢必會給工人的人身安全造成威脅，采用了自動檢測技術就能有效的保障工人的人身安全。 1.3 研究現狀 目前，檢測技術已經進入了以微處理器為核心的微機化和智能化檢測技術階段，傳統(tǒng)的檢測技術是包含兩個方面，即為測量非電參數的傳感器技術和應用電測量方法。但是隨著自動化技術以及信息技術的發(fā)展以及其在工業(yè)控制中的應用，檢測技術已經發(fā)生了深刻的變革。傳統(tǒng)的檢測技術起到產品驗收和廢品剔出的作用傳統(tǒng)檢測技術基礎發(fā)展起來的主動檢測技術或稱之為在線檢測技術，使檢測和生產加工同時進行，及時地用檢測結果對生產工程主動地進行控制，使之適應生產條件的變化或自動地調整到最佳狀態(tài)。這樣檢測的作用已經不只是單純的檢查產品的最終結果而且要過問和干預造成這些結果的原因，從而進入質量控制的領域。 1.4 本文結構 本文以氣壓傳動和步進驅動在母導線技術參數自動檢測機構中應用作為背景，對氣壓運動控制系統(tǒng)以及步進電機驅動電路進行了研究。全文共分為五章，各章的主要內容如下： 第一章扼要地介紹了本課題的所研究的檢測技術的概念、特點與相關研究背景； 第二章簡單介紹了母導線的一些基本類型，以及對最近工業(yè)生產中應用比較廣泛的母導線做一些簡單的描述，還有對最近檢測技術的發(fā)展以及在當今工業(yè)生產中的應用做了簡要的說明，然后對檢測系統(tǒng)的組成和工作流程也做了介紹； 第三章對氣壓傳動系統(tǒng)進行了分析，給出了氣壓傳動系統(tǒng)的控制方案，并討論了氣缸的設計方法，以及如何設計整個氣壓傳動系統(tǒng)； 第四章介紹了步進電機的驅動電路設計，分析了驅動電路的設計思路，設計出了驅動電路，并根據所設計的驅動電路原理圖生成PCB圖； 第五章總結了全文的研究工作，給出了存在的問題和進一步研究的方向。 第二章 檢測系統(tǒng)的組成與控制流程 2.1 母導線簡介 母導線是一種新型的輸配電設備，是替代傳統(tǒng)的電纜和電纜橋架輸配電系統(tǒng)的更新?lián)Q代產品，尤其在大電流輸送電方面母導線居于主導地位。 在近幾年的電氣設計以及施工現場配合工作中，母導線都已經成為了極其重要的一種輸配電的設備。與傳統(tǒng)的電纜配電方式比較，母導線具有體積小、輸送電流大、安全可靠、拆裝方便、基建與配電施工互不相擾，一次投資可反復使用等優(yōu)點，是一種理想的配電產品。 圖1.1就是共箱封閉母導線的示意圖。 母導線主要的類型有三相三線制、三相四線制和三相五線制，其中母導線 又有單通道和雙通道之分。其按制造工 圖1.1 共箱式母導線 藝和用途，又可以分為：密集型母導線、空氣型母導線、高性能型母導線、耐火型母導線、防水型母導線、絕緣型母導線等。一般的母導線都是用于高層建筑、多層工業(yè)工房、機床密集的車間、產品工藝多變的車間、老車間和廠房的改造，以及各種實驗室、展覽館、體育館等對于輸配電電流比較大的場所。其中低壓封閉母導線，其蓋板和側板用特制的槽形鋁合金型材制作，在蓋板槽底外側面的縱向附設2～4根加強筋，側板橫截面中間呈大槽形，兩頭呈小槽形，且兩個小槽形槽口與大槽形槽口的朝向相反。母導線的隔相塊用耐高溫的聚碳酸酯制作，上下隔相塊為兩兩相向插接，每塊隔相塊呈矩形中空狀，其頂部前后側面設有瓦楞形眉簾。 在最近的工業(yè)生產過程中，用的比較多的是封閉式母導線。封閉式母導線與傳統(tǒng)低壓動力輸配電方式的技術比較，傳統(tǒng)的中小容量低壓電氣動力輸配電方式以電纜為主，還要借助電纜溝、電纜橋架、鋼管等設施。目前制造的電纜截面最大為500 ，因此，電纜的載流量最大為800A（IEC標準也有此規(guī)定）。由于大截面電纜長度過長重量很大，為了不損傷電纜絕緣層，在垂直布置時中間固定裝置的機械力不可過強，所以在高層建筑大截面電纜垂直敷設時，其超重滑脫及電纜截面變形一直是難以解決的施工問題。封閉式母導線則不存在這種問題，因其本身是剛性的，所以機械固定方式可以做得非常牢固。另外，封閉式母導線內導體的最大截面可超過1000 ，雙導體可超過2000 。加上母導線為矩形，表面積大，其集膚效應較弱，散熱面積較大，溫升較低，這就意味著比同等截面的電纜載流量要高得多（可超過1000A）。 對于單機負荷較小、分布均勻的大型廠房，如紡織企業(yè)的織布車間、針織車間，機械加工企業(yè)的小件加工車間等，可以利用封閉式母導線、插接箱的組合進行供電。在這種場合母導線與常規(guī)供電方式（電纜供電）相比，其優(yōu)越性為：對用電負荷的均衡分布性要求不高，因此對負荷很不均衡的情況適應性強。即使在封閉式母導線線路已經完成設計或已安裝完畢的情況下，也可以根據最新的負荷變動方案進行簡單的調整，這一點常規(guī)供電方式（電纜供電）是無法與之相比的。另外，價格低廉的插接箱取代了昂貴的低壓配電柜及動力箱，可以降低投資。同時插接箱內動力開關更接近用電設備，停、送電操作非常簡便。 母導線雖然在目前的電傳輸領域應用廣泛，但同樣也存在著一些缺陷，例如依靠螺釘聯(lián)接的部位過多，安裝施工復雜；同時維護量大、維護費用高。在運行過程中常遇到電磁振動、熱脹冷縮、膨脹系數及外力等因素的影響，這些都會造成螺釘的松動。如果一只螺釘出現松動，就會出現故障點發(fā)熱、高溫等現象，影響整條母導線的運行穩(wěn)定性。尤其是對五線母導線的不當使用，還會造成PE線接觸電阻增大違反國家規(guī)定。但母導線在大容量的情況下，還是存在著其自身的優(yōu)勢的。因為當電流達到數千安培時，如果采用電纜，即使是單芯電纜也要多根進行敷設，否則達不到相應的大電流容量，此時母導線就體現出自身的優(yōu)勢。 2.2 檢測內容 檢測技術是產品檢驗和質量控制的重要手段。在人類的各項生產活動和科學實驗中，為了了解和掌握整個過程的進程的進展及其最后結果，經常需要對各種基本參數或物理量進行檢查和測量，從而獲得必要的信息，作為分析判斷和決策的依據，可以說檢測技術是人們?yōu)榱藢Ρ粰z測對象所包含的信息進行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技術措施。隨著人類社會進入信息時代，以信息的獲取、轉換、顯示和處理為主要內容的檢測技術已經發(fā)展成為一門完整的技術科學，在促進生產發(fā)展和科技進步的廣闊內發(fā)揮著重要的作用。 檢測技術在大型設備安全經濟運行監(jiān)測中得到廣泛應用。電力、石油、化工、機械等行業(yè)的一些大型設備通常在高溫、高壓、高速和大功率狀態(tài)下運用，保證這些關鍵設備安全運行在國民經濟中具有重大意義。為此，通常設置故障監(jiān)測系統(tǒng)以對溫度、壓力、流量、轉速、振動和噪聲等多種參數進行長期動態(tài)監(jiān)測，以便及時發(fā)現異常情況，加強故障預防，達到早期診斷的目的。這樣做可以避免嚴重的突發(fā)事故，保證設備和人員安全，提高檢修質量。另外，在日常運行中，這種連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)可以及時發(fā)現設備故障前兆，采取預防性檢修。隨著計算機技術的發(fā)展，這種監(jiān)測系統(tǒng)已經發(fā)展到故障自診斷并自動報警?；虿扇∠鄳膶Σ?。這次所設計的檢測裝置的檢測對象是母導線的兩個技術參數。母導線內部一般用銅片作為導體。 本次設計的母導線技術參數檢測控制機就是控制檢測裝置檢測母導線內每一個導電銅片的電阻及導電銅片之間的絕緣強度。銅片的電阻是關乎母導線導電能力的一個重要的技術參數。不管對于何種類型的母導線，其檢測過程都是一樣的。在檢測絕緣強度時，其中一個檢測頭固定于第一片導電片上，另外一個檢測頭從第二片導電片開始按照次序依次移動到各片導電片上。如此類推，對母導線內部導電片之間絕緣強度進行兩兩檢測。在移動到每一片導電片上時，絕緣強度檢測儀會檢測出兩個檢測頭所檢測的兩片導電片之間的絕緣強度。檢測導電片電阻則比檢測絕緣強度簡單的多，只要控制兩個檢測頭同時移動到同一片導電片的兩端，微歐計即可測出此導電片的電阻。測得的導電片電阻和絕緣強度自動傳送到上位機。絕緣強度和電阻的檢測過程如圖2.1所示。 PC機 打印機 微歐計 絕緣強度 檢測儀 待測母導線 待測母導線 氣缸1 氣缸2 氣缸3 氣缸4 標簽 圖2.1 絕緣度和電阻測量示意圖 2.3 自動檢測系統(tǒng)的組成及控制流程 母導線自動檢測系統(tǒng)主要由一個上位機（PC）、運動控制系統(tǒng)（或稱下位機）、母導線參數檢測系統(tǒng)、貼標機、氣壓系統(tǒng)、輔助動作執(zhí)行結構、包裝機構、定位機構、步進驅動系統(tǒng)等組成，并配備了相關的傳輸機構、打印機等，上位機控制下位機，下位機控制輔助動作控制系統(tǒng)，其執(zhí)行輔助動作執(zhí)行結構，再經過包裝機構，對標簽對象實行包裝。下位機啟動運動控制系統(tǒng)，其控制運動啟動結構，從而控制測試臺/母導線，輔助動作執(zhí)行機構通過定位機構同樣控制測試臺/母導線，把得到的數據通過測試系統(tǒng)傳送到上位機。上位機通過打印機把檢測到的數據打印出來，貼標機通過機械手粘貼標簽，母導線技術參數自動檢測系統(tǒng)組成如圖2.2所示。 打印機 PC機 貼標機 運動機構控制系統(tǒng) （下位機） 測試系統(tǒng) 母導線 包裝機構 定位機構 檢測臺 母導線 輔助動作控制電路 輔助動作執(zhí)行機構（氣壓傳動） 功率放大系統(tǒng) 運動驅動機構 圖2.2 母導線技術參數自動檢測系統(tǒng)組成 上位機（PC）主要負責母導線自動檢測系統(tǒng)的總體控制，控制下位機、接收檢測系統(tǒng)檢測數據、打印檢測結果及控制貼標機貼標。下位機由8031單片機構成，主要控制氣缸傳動系統(tǒng)和步進驅動系統(tǒng)，相應執(zhí)行機構單元根據控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號動作。貼標機系統(tǒng)由8031及外圍電路組成，接收上位機控制信號，控制貼標機械手，抓取打印機打印的標簽并粘貼到母導線的外殼上。定位機構是由氣缸驅動的。 這次所設計內容就是下位機氣壓傳動部分，以及控制運動機構的驅動電路。下位機的主要工作是對母導線內每一片導電材料的電阻的檢測以及導電材料之間的絕緣強度的檢測。下面具體描述下位機的工作過程： 當檢測平臺傳送電機啟動時，母導線從生產線平移到檢測臺上，左右端側向定位缸啟動，控制測量頭運動，分別連接檢測絕緣強度的檢測儀和檢測電阻的微歐計，并將結果送給上位機。然后把母導線從檢測臺送至包裝臺，對母導線進行貼標和包裝。檢測及包裝臺示意圖如圖2.3所示。 1-檢測平臺； 2-母導線； 3-檢測臺縱向定位缸； 4-檢測平臺移送電機； 5-包裝平臺； 6-包裝臺縱向定位缸； 7、9-母導線包裝上升缸； 8-包裝臺移送電機； 10、27-縱向到位檢測傳感器 11、26-左右端側向定位滑臺； 12、25-左右端測量頭驅動氣缸； 13、24-X軸及U軸滑臺； 14、23-X軸及U軸步進電機； 15、22-左右端側向定位缸； 16、21-左右端垂直升降臺； 17、19-Y軸及V軸步進電機； 18、20-左右端移動立柱 圖2.3 檢測及包裝臺示意圖 下位機的控制流程如圖2.4所示。 開始 檢測平臺移送電機啟動 檢測臺縱向定位缸升起 Y 母導線縱向到位？ N 接下頁 檢測平臺移送電機停止 左端側向定位缸啟動 右端側向定位缸啟動 連接絕緣強度檢測儀 兩檢測頭移動檢測并將檢測結果發(fā)送給上位機 檢測完后回起點 連接檢測電阻的微歐計 兩檢測頭移動檢測并將檢測結果發(fā)送給上位機 左、右端側向定位缸到位？ N Y 接上頁 兩個檢測頭回原點 接下頁 左右端側向定位缸退回 檢測臺縱向定位缸退回 檢測平臺移送電機啟動 包裝臺移送電機啟動 包裝臺縱向定位缸升起 母導線離開檢測平臺后檢測平臺移送電機停轉 母導線到達包裝平臺后包裝臺移送電機停轉 發(fā)信給上位機啟動貼標機貼標 貼標結束后，母導線包裝上升氣缸升起 延時，包裝 包裝臺縱向定位缸退回 母導線包裝上升缸退回 接上頁 結束 圖2.4 下位機的控制流程 第三章 氣壓傳動系統(tǒng)設計與計算 3.1 氣壓傳動系統(tǒng)控制對象 本課題所要求設計八只氣缸，分別控制六個動作。其中兩只氣缸控制母導線兩端測量頭的伸縮；兩只氣缸控制測量頭橫向定位；兩只氣缸控制母導線長度方向定位；兩只氣缸控制母導線升降（升起后對母導線兩端進行包裝）。 3.2 總氣壓傳動系統(tǒng)回路設計 3.2.1 選擇總氣壓傳動回路的控制方式 常用的總氣壓傳動回路中執(zhí)行元件控制方式有氣壓控制、電磁控制、人力控制和機械控制四類。 本設計采用電磁控制方式。這種方式利用電磁線圈通電時，靜磁鐵對動磁鐵產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現電－氣聯(lián)合控制，能實現遠距離操作，在工程上得到廣泛的應用。 3.2.2 選擇執(zhí)行元件 氣動執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質，將氣體能量轉化成機械能的能量轉化裝置。執(zhí)行元件分為實現直線運動的氣壓缸和實現回轉和擺動運動的氣動馬達兩類。氣缸用于直線往復運動或者擺動，而氣缸是氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一，氣馬達用于實現連續(xù)回轉運動。 氣動技術在國外發(fā)展很快，在國內也被廣泛應用于機械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運輸等各個工業(yè)部門。氣動機械手、組合機床、加工中心、生產自動線、自動檢測和實驗裝置等已大量涌現，它們在提高生產效率、自動化程度、產品質量、工作可靠性和實現特殊工藝等方面顯示出極大的優(yōu)越性。這主要是因為氣壓傳動與機械、電氣、液壓傳動相比有以下特點。 1）工作介質是空氣，與液壓油相比可節(jié)約能源，而且取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動通道，用之后可將其隨時排入大氣中，不污染環(huán)境； 2）空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時，對空氣的粘度影響極小，故不會影響傳動性能； 3）空氣的粘度很?。s為液壓油的萬分之一），所以流動阻力小，在管道中流動的壓力損失較小，所以便于集中供應和遠距離輸送； 4）相對液壓傳動而言，氣動動作迅速、反應快，一般只需0.2～0.3s就可達到工作壓力和速度。液壓油在管路中流動速度一般為1～5m／s，而氣體的流速最小也大于10m／s，有時甚至達到音速，排氣時還達到超音速； 5）氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，關閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體通過自身的膨脹性來維持承載缸的壓力不變； 6）氣動元件可靠性高、壽命長。電氣元件可運行百萬次，而氣動元件可運行2000～4000萬次； 7）工作環(huán)境適應性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越； 8）氣動裝置結構簡單，成本低，維護方便，過載能自動保護。 本系統(tǒng)完成的進給運動要求作直線往復運動，所以選擇單活塞雙作用氣缸作為執(zhí)行機構比較適合這個課題的要求。 你 所謂單活塞桿氣缸就是在活塞的一端有活塞桿，活塞兩側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，活塞桿伸出時的推力大于活塞桿退回時的拉力。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，活塞桿伸出時的推力等于活塞桿退回時的拉力。 圖3.1所示為單活塞桿雙作用氣缸的職能符號。 所謂雙作用氣缸就是由兩側供氣口交替供給氣壓使活 塞作往復運動。所謂單作用氣缸就是由一側供氣口供 圖3.1 單活塞桿雙 作用氣缸 給氣壓驅動活塞運動，借助彈簧力、外力或自重等作 用返回。 氣缸的工作特性：氣缸的工作特性是指氣缸的輸 出力，氣缸的內壓力變化以及氣缸的運動速度等靜態(tài)和動態(tài)特性，由于他們的影響因素很多，下面簡單的介紹一下這些因素具體的參數。 1）氣缸的輸出力： 為活塞的工作面積，為作用于無桿腔活塞上的壓力，有桿腔活塞上的工作面積，為作用于有桿腔活塞上的壓力，為摩擦阻力，為運動構件質量，為運動構件加速度。 2）氣缸的壓力特性： 氣缸的有按理特性是指氣缸內壓力變化的情形，氣缸在啟動、行程開始、行程終端各個時間段的氣力特性是不一樣的。特別是在行程終端時，由于氣腔內壓力急劇下降，直至大氣壓，進氣腔壓力再次急劇上升，直至氣源壓力，這種較大的壓力差，很容易形成氣缸的沖擊，因而在氣缸的設計時要考慮設置緩沖裝置。 3）氣缸的速度： 通常，氣缸的平均速度可按進氣量的大小求出： ：氣缸的速度；：壓縮空氣的體積流量；：活塞的有效面積 氣缸在一般工作條件下面，其平均速度約為左右 3.2.3 選擇控制元件 控制元件是用來調節(jié)和控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向，以便使執(zhí)行機構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 壓力控制閥主要是用來控制系統(tǒng)中氣體的壓力，滿足各種壓力要求。壓力控制閥可分為減壓閥、溢流閥和順序閥。為了使氣源裝置內的壓力氣體減壓到每套裝置實際需要的壓力，本系統(tǒng)中采用了減壓閥。減壓閥的特點是將較高的輸入壓力調到規(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的影響。 減壓閥調壓方式有直動式和先導式兩種。在減壓閥調壓方式的選擇上，本設計選擇了直動式調壓閥。所謂直動式就是借助彈簧力直接操作的調壓方式，這種方式比較適合減壓閥直徑小于，輸出壓力在范圍內。所謂先導式就是用預先調整好的氣壓來代替直動式 調壓彈簧進行調壓。圖3.2所示為減壓閥的職 能符號。 順序閥是一種依靠回路中的壓力變化來實 圖3.2 減壓閥 現各種順序動作的壓力控制閥，常用來控制氣 缸的順序動作。 減壓閥調壓其工作原理是壓縮空氣由進氣口進入氣缸后，作用在閥芯下面的環(huán)形活塞面積上，與調壓的彈簧的力相平衡。當空氣壓力超過壓力值時，閥芯被頂起，氣壓立即作用于閥芯的全面積上，使閥達到全開狀態(tài)，壓縮空氣從出氣口輸出。 溢流閥和安全閥在結構上和功能上都極為相似，它的作用是當氣動回路和容器中的壓力上升到超過固定值時，把氣缸里面多余的氣體排放到空氣中，使得氣缸內的壓力符合要求。 2.方向控制閥 方向控制閥是指氣流只能向一個方向流動而不能反向流動通過的閥。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方向流動，本設計的系統(tǒng)中采用了單向閥。單向閥的特點是只允許氣流在一個方向流動，而在相反的方向上完全關閉。圖3.3所示為單向閥的職能符號。 為了達到快速進給與退回的要求，本次設計的系統(tǒng)中采用二位四通換向閥。換向閥的特點是當換向閥的電磁鐵通電吸合與斷電釋放時，直接推動閥芯控制氣流方向。電磁鐵的換向閥按操縱方法，有直動式和先導式。 本設計的系統(tǒng)選擇直動式操縱方法控制電磁閥。二位四通換向閥是電氣系統(tǒng)與氣壓系統(tǒng)之間的信號的轉換元件。圖3.4所示為二位四通換向閥的職能符號。 圖3.4 二位四通換向閥 圖3.3 單向閥 3.流量控制閥 流量控制閥是通過改變閥的流通面積來實現流量控制。流量控制閥可分為單向節(jié)流閥、先導式速度控制閥、行程節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥。為了能夠調節(jié)氣缸活塞的移動速度，本設計的系統(tǒng)中采用了單向節(jié)流閥。圖3.5所示為單向節(jié)流閥的職能符號。當氣流由流動時，經節(jié)流閥1節(jié)流；而反向由流動時，單向閥2打開，不受節(jié)流閥的影響。 1-節(jié)流閥 2-單向閥 圖3.5 單向節(jié)流閥 4.選擇氣壓發(fā)生裝置與輔助元件 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，它將原動機供給的機械能轉化成氣體的壓力能。本氣壓傳動系統(tǒng)的壓縮空氣是由工廠空壓站提供的，不需要另外設計氣壓發(fā)生裝置。由于氣壓系統(tǒng)應用的各種氣動元件，例如氣閥、氣缸等。如果沒有潤滑劑潤滑，就會導致摩擦力增大，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力的氣動元件都是密封氣室，不能用一般方法去注油，只能以某種方式將潤滑油注入氣流中，帶到需要潤滑的地方，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，隨著氣流進入到需要潤滑的部件上，實現潤滑。氣壓發(fā)生裝置與輔助元件的職能符號如圖3.6所示。 1-霧化器 2-氣源 圖3.6 氣壓發(fā)生裝置與輔助元件 3.2.4 設計總氣壓傳動回路 總氣壓回路由八個分氣壓回路組成，如圖3.7所示。 本設計所要求的用六個動作控制八只氣缸，如圖3.7所示，1、2是測量頭動作控制氣壓傳動回路，它們控制檢測系統(tǒng)的測量頭的平移動作，3、4是測量頭橫向定位裝置氣壓傳動回路，它們控制測量頭的橫向運動，5是測量臺縱向定位裝置氣壓傳動回路，6則是包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路，7、8－包裝臺升降機構氣壓傳動回路，這些氣缸動作的完成都是由下一章介紹的驅動電路控制的電動機來完成的。 1、2－測量頭動作控制氣壓傳動回路；3、4－測量頭側向定位裝置氣壓傳動回路； 5－測量臺縱向定位裝置氣壓傳動回路；6－包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路； 7、8－包裝臺升降機構氣壓傳動回路 a：減壓閥 b：換向閥 c：單向節(jié)流閥 d：壓力表 e：壓力繼電器 圖3.7 總氣壓回路 3.3 測量頭動作控制氣壓傳動回路設計與計算 3.3.1 回路設計 圖3.8所示是其中一個測量頭的動作控制氣壓傳動回路。 兩個測量頭動作控制氣壓傳動回路是完全相同的，圖3.8所示是其中一個測量頭的動作控制氣壓傳動回路。 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 圖3.8 測量頭動作控制氣壓傳動回路 3.3.2 回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力。 減壓閥的調壓范圍分為五檔：；；；； 。 氣源裝置的壓力經減壓閥減壓后，選擇調壓范圍為。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 氣缸克服的負載主要為摩擦力和測量頭的慣性力。根據廠方提供的數據，負載，取負載。 按下式計算氣缸的內徑： 按標準取氣缸的內徑。 按下式計算活塞桿直徑： 按照標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）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 已知檢測頭氣缸活塞桿伸出速度與退回速度分別為和，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.確定管道內徑 根據氣壓系統(tǒng)管道內允許流速推薦值，選取流速（）： 按下式計算管道內徑： 取。 3.3.3 元件選擇 1）選擇氣缸型號：為了使氣缸在行程終點不發(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，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，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雙向緩沖氣缸，具有結構簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調速氣缸。根據系統(tǒng)計算的結果，選用氣缸型號為，內徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 2）選擇管道參數：當氣缸選定后，可根據氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據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。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據系統(tǒng)的實際要求，選擇膠管的公稱通徑為，外徑為，最小彎曲半徑為。 3）選擇單向節(jié)流閥型號：根據查表，選用單向節(jié)流閥型號為，通徑為，聯(lián)結螺紋為。 4）選擇單向閥型號：根據查表，選用單向閥型號為，公稱通徑為，聯(lián)結螺紋為。 5）選擇減壓閥型號：根據查表，選用減壓閥型號為，公稱通徑為，接口螺紋為。 6）選擇換向閥型號：根據查表，選用換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 7）選擇油霧器型號：根據查表，選用油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 3.4 檢測臺側向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 3.4.1 回路設計 兩個檢測臺側向定位裝置氣壓傳動回路是完全相同的，圖3.9是其中一個檢測臺側向定位裝置氣壓傳動回路。 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 圖3.9 檢測臺側向定位裝置氣壓傳動回路 3.4.2 回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力 。 減壓閥的調壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經減壓閥減壓后，選擇調壓范圍為。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 根據氣壓缸活塞桿受力情況分析，兩活塞桿在橫向上負載之和應該小于母導線受到的靜摩擦力，保證橫向定位時活塞桿不會因為受力過大而導致母導線移動影響測量精度。 設定母導線質量，則 取負載。 按下式計算氣缸的內徑： 按標準取氣缸的內徑。 按下式計算活塞桿直徑： 按標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）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，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.求管道內徑 根據氣壓系統(tǒng)管道內允許流速推薦值，選擇流速（）： 按下式計算管道內徑： 取。 3.4.3 元件的選擇 1）選擇氣缸型號：為了使氣缸在行程終點不發(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，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，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雙向緩沖氣缸，具有結構簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調速氣缸。根據系統(tǒng)計算的結果，選用氣缸為：型號為，內徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 2）選擇管道參數：當氣缸選定后，可根據氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據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。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據系統(tǒng)的實際要求，選擇鋼管作為管路。鋼管的特點是能承受較高的壓力，價格低廉，但安裝時彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。常用鋼管是無縫鋼管。 查表得，選擇鋼管公稱通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過流量。 3）選擇單向節(jié)流閥型號：根據查表，選擇單向節(jié)流閥型號為，通徑為，聯(lián)結螺紋為。 4）選擇單向閥型號：根據查表，選擇單向閥型號為，公稱通徑，聯(lián)結螺紋為。 5）選擇減壓閥型號：根據查表，選擇減壓閥型號為，公稱通徑為，接口螺紋為。 6）選擇換向閥型號：根據查表，選用換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 7）選擇油霧器型號：根據查表，選用油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 8）選擇壓力繼電器型號：查表得，選壓力繼電器型號為HED 20A 20 2.5 L220。 3.5 檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路設計與計算 3.5.1 回路設計 檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路是完全相同的，圖3.10是其中檢測臺縱向定位裝置氣壓傳動回路。 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 圖3.10 檢測臺與包裝臺縱向定位裝置氣壓傳動回路 3.5.2 回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力=。 減壓閥的調壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經減壓閥減壓后，選擇調壓范圍為。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 考慮到氣壓缸活塞克服的負載有活塞、活塞桿、定位擋塊的重力、慣性力及摩擦力。取負載。 按下式計算氣缸的內徑： 按標準取氣缸的內徑。 按下式計算活塞桿直徑： 按標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）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 已知母導線縱向定位氣缸活塞桿上升速度與下降速度分別為，，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4.求管道內徑 根據氣壓系統(tǒng)管道內允許流速推薦值，選擇流速（）： 按下式計算管道內徑： 取。 3.5.3 元件選擇 1）選擇氣缸型號：為了使氣缸在行程終點不發(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，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，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雙向緩沖氣缸，具有結構簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調速氣缸。根據系統(tǒng)計算的結果，選用氣缸型號為，內徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 2）選擇管道參數：當氣缸選定后，可根據氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據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。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據系統(tǒng)的實際要求，選擇鋼管作為管路。鋼管的特點是能承受較高的壓力，價格低廉，但安裝時彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。常用鋼管是無縫鋼管。 查表得，選擇鋼管道公稱通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過流量。 3）選擇單向節(jié)流閥型號：根據查表，選擇單向節(jié)流閥型號為：， 通徑為，聯(lián)結螺紋為。 4）選擇單向閥型號：根據查表，選擇單向閥型號為，公稱通徑為，聯(lián)結螺紋為。 5）選擇減壓閥型號：根據查表，選擇減壓閥型號為，公稱通徑為，接口螺紋為。 6）選擇換向閥型號：根據查表，選擇換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 7）選擇油霧器型號：根據查表，選擇油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 3.6 包裝臺升降機構氣壓傳動回路設計與計算 3.6.1 回路設計 兩個包裝臺升降機構氣壓傳動回路是完全相同的，圖3.11是其中一個包裝臺升降機構氣壓傳動回路。 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 圖3.11 包裝臺升降機構氣壓傳動回路 3.6.2 回路計算 1.初選氣壓缸的工作壓力 氣源裝置的壓力 。 減壓閥的調壓范圍分為五檔：；；；；。 氣源裝置的壓力經減壓閥減壓后，選擇調壓范圍。 設定氣壓缸的壓力。 2.計算氣壓缸的尺寸 根據氣壓缸活塞受力情況分析，氣壓缸活塞克服的負載有母導線重力、摩擦力與受力損失。 設定母導線質量。 按下式計算氣缸的內徑： 按標準取氣缸的內徑 按下式計算活塞桿直徑： 按標準取活塞桿直徑。 普通單活塞雙作用氣壓缸無桿腔（無活塞桿的腔）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 已知氣缸活塞桿上升速度與下降速度分別為和，由此得進入無桿腔的流量（）： 進入有桿腔的流量（）： 取最大流量。 4. 求管道內徑 根據氣壓系統(tǒng)管道內允許流速推薦值，選擇流速（）： 按下式計算管道內徑： 取。 3.6.3 元件選擇 1）選擇氣缸型號：為了使氣缸在行程終點不發(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，緩沖效果很明顯。對于這個系統(tǒng)來說，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雙向緩沖氣缸，具有結構簡單，重量輕，工作壓力低，反應快，沖擊力小等特點。系列中為普通緩沖氣缸，為無緩沖氣缸，為無緩沖雙向調速氣缸。根據系統(tǒng)計算的結果，選用氣缸型號為，內徑為，桿徑為，接管螺紋尺寸為。 2）選擇管道參數：當氣缸選定后，可根據氣缸的供氣口的接管螺紋尺寸查表對應氣缸供氣口的通徑。此通徑即為管道的通徑。根據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。 在氣壓傳動中，常選用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據系統(tǒng)的實際要求，選擇鋼管作為管路。查表得，選擇管道公稱通徑為，鋼管外徑為，管接頭連接螺紋，管子壁厚，推薦管道通過流量。 3）選擇單向節(jié)流閥型號：根據查表，選擇單向節(jié)流閥型號為，通徑為，聯(lián)結螺紋為。 4）選擇單向閥型號：根據查表，選擇單向閥型號為，公稱通徑，聯(lián)結螺紋為。 5）選擇減壓閥型號：根據查表，選擇減壓閥型號為，公稱通徑為，接口螺紋為。 6）選擇換向閥型號：根據查表，選擇換向閥型號為，二位四通直動滑閥式電磁控制閥，單電控型，公稱通徑為。 7）選擇油霧器型號：根據查表，選擇油霧器型號為，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 3.7 氣缸設計 氣缸的設計：在設計氣缸的各個部分的機械結構時，主要是要確定各個部分的結構形式以及其主要尺寸。 1.氣缸筒的結構設計以及其尺寸設計 氣缸筒的主要作用是提供壓縮空氣的儲存與膨脹的空間及對活塞實施導向，從而通過活塞將壓力能轉化為機械能。氣缸筒一般為圓筒形狀，主要尺寸為： 1）氣缸筒直徑（即為氣缸內徑）D： F為活塞所受的外力；為氣缸所受壓力。 2）氣缸筒的長度：長度應為活塞的行程和活塞寬度之和。 3）氣缸筒的壁厚：壁厚可利用薄壁筒的強度計算公式來確定： 為氣缸所受壓力；氣缸筒直徑 ；為活塞桿材料的許應力；C為考慮到剛度、加工制造、腐蝕等要求所加的裕量。 2.活塞的結構設計 活塞的功能是將壓縮空氣的壓力能轉變?yōu)闄C械能，因此，他要提供足夠的換能面積。由于活塞要頻繁的往復運動，又要間隔兩腔空氣，因而就必須保證其耐磨和密封，目前多采用鑄鐵活塞以及型或者型密封圈實現密封。 活塞的外徑即也是氣缸的內徑，兩者的配合精度，取決于采用何種形式的密封圈，一般多采用配合，活塞表面粗糙度。活塞的寬度取決于密封圈的排數，一般采用兩排密封圈?；钊蠝喜鄣纳疃群蛯挾雀鶕x用的密封圈來決定。 3.活塞桿及其強度校核 活塞桿的作用就是將活塞轉換出的機械能以機械力的形式推動負載運動，對活塞桿，不僅僅要進行結構設計（與活塞和外接負載的連接方式等），還要進行強度校核?；钊麠U在工作過程中，不僅要受到軸向力的拉伸，還要受到軸向壓縮，因此要做強度校核和穩(wěn)定性校核。 對活塞桿的長度時，要進行強度校核，即活塞桿的直徑為： F為活塞所受的外力；為活塞桿材料的許應力。 4.氣缸的緩沖結構 為防止氣缸在行程末端時，活塞以很大的速度（一般為左右）撞向端面，引起氣缸震動的損壞，常常采用帶有緩沖裝置的緩沖氣缸應用在工程實踐中。 5.氣缸的其他設計 在氣缸的設計中，除了以上幾個問題是特別要小心的以外，還有就是缸體與缸蓋、活塞與活塞桿之間的連接。缸蓋本身的結構等方面的問題在設計中都是需要充分考慮的幾大因素。尤其要注意氣缸內的幾處密封結構的設計，不僅僅要保證其密封可靠，還要考慮到其使用壽命以及起動力等方面的因素。圖3.12即是一只普通的單作用雙活塞氣缸的結構平面剖析圖。 單活塞雙作用氣缸由活塞分成兩個腔室，有桿腔（簡稱頭腔或前腔）和無桿腔（簡稱尾腔或后腔）。有活塞桿的稱為有桿腔，無活塞桿的稱為無桿腔。當壓縮空氣進入無桿腔時，壓縮空氣作用在活塞右端面上的力將克服各種反作用力，推動活塞前進，有桿腔內的空氣排入大氣，使活塞桿伸出；反之，當壓縮空氣進入有桿腔時，活塞便向右運動，活塞被退回。氣缸無桿腔和有桿腔的交替進氣和排氣，使活塞桿伸出和退回，氣缸實現往復直線運動。 為了減緩運動沖擊，在活塞端部設置緩沖柱塞，在端蓋上開有相應的緩沖柱塞孔，并裝上緩沖節(jié)流閥和緩沖密封圈，組成氣缸的緩沖裝置，當活塞運動接近行程末端，緩沖柱塞進入緩沖柱塞孔，主排氣管通道被堵死，排氣腔內的剩余空氣只能通過緩沖節(jié)流閥排出。排氣腔內氣體壓力升高，使活塞的運動逐漸減慢，達到緩沖的目的。調節(jié)緩沖節(jié)流閥開度，可控制活塞的緩沖速度。這種設置緩沖裝置的氣缸稱為緩沖氣缸。設計的氣缸如圖3.12所示。 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-導向閥；11-前缸蓋； 12-防塵密封圈；1