母導(dǎo)線參數(shù)檢測(cè)機(jī)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì),導(dǎo)線,參數(shù),檢測(cè),氣壓,傳動(dòng)系統(tǒng),步進(jìn),驅(qū)動(dòng),電路設(shè)計(jì) 南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 自動(dòng)化 系 自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)應(yīng)用） 專業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 母導(dǎo)線參數(shù)檢測(cè)機(jī)氣壓傳動(dòng) 系統(tǒng)及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 吳 敏 俊 班 級(jí) 數(shù)控032 起 止 日 期 3月1日至6月15日 指 導(dǎo) 教 師 華 茂 發(fā) 教研室主任 葛 紅 宇 發(fā)任務(wù)書日期 2007年3月1日 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)： 檢測(cè)對(duì)象為單層母導(dǎo)線和雙層母導(dǎo)線，每層分3、4、5排三種，母導(dǎo)線長(zhǎng)度 范圍為3～4m。動(dòng)作控制氣缸共八個(gè)。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為五相十拍。 2.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的內(nèi)容和要求(包括技術(shù)要求、圖表要求以及工作要求等)： 本設(shè)計(jì)共有六個(gè)動(dòng)作需用八只氣缸控制。其中兩只氣缸控制母導(dǎo)線兩端測(cè)量頭的伸 縮；兩只氣缸控制測(cè)量頭橫向定位；兩只氣缸控制母導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定位；兩只氣缸控 制母導(dǎo)線升降（升起后對(duì)母導(dǎo)線兩端進(jìn)行包裝）。 設(shè)計(jì)一個(gè)五相十拍步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該電路選擇89C2051作為環(huán)形分配器。 3.畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的技術(shù)文件： （1）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （2）總氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖 （3）氣缸裝配圖 （4）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖 （5）英文資料譯文 4.主要參考文獻(xiàn)： （1）《液壓及氣壓傳動(dòng)》.左鍵民.機(jī)械工業(yè)出版社 （2）《液壓與氣壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社 （3）《氣動(dòng)手冊(cè)》.徐炳輝.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 （4）《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編》. 何立民.北京航空航天大學(xué)出版社 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃(以周為單位)： 起 止 日 期 工 作 內(nèi) 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(shè)計(jì)計(jì)算測(cè)量頭氣壓傳動(dòng)部分 設(shè)計(jì)計(jì)算橫向定位氣壓傳動(dòng)部分 設(shè)計(jì)計(jì)算母線槽長(zhǎng)度方向氣壓傳動(dòng)部分 設(shè)計(jì)計(jì)算母線槽升降氣壓傳動(dòng)部分 選擇控制元件及選擇輔助元件 繪制總氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖 設(shè)計(jì)氣缸裝配圖 設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖 設(shè)計(jì)控制信號(hào)接口電路 翻譯英文資料 寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 答辯 教研室審查意見(jiàn)： 室主任 年 月 日 系部審查意見(jiàn)： 系主任 年 月 日 南京工程學(xué)院 自動(dòng)化學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目： 母導(dǎo)線參數(shù)檢測(cè)機(jī)氣壓傳動(dòng) 系統(tǒng)及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)應(yīng)用） 班 級(jí)： 數(shù)控032 學(xué) 號(hào)： 203030436 學(xué)生姓名： 吳 敏 俊 指導(dǎo)教師： 華茂發(fā) 副教授 2007年3月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名 吳敏俊 學(xué) 號(hào) 203030436 專 業(yè) 自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)應(yīng)用） 指導(dǎo)教師 華茂發(fā) 職 稱 副教授 所在院系 自動(dòng)化學(xué)院 課題來(lái)源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題名稱 母導(dǎo)線參數(shù)檢測(cè)機(jī)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義? 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容： 母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)檢測(cè)機(jī)主要是用于檢測(cè)母導(dǎo)線內(nèi)部導(dǎo)電部分的電阻以及導(dǎo)電體之間絕緣材料的絕緣強(qiáng)度。主要的工作是： 1、設(shè)計(jì)一個(gè)氣壓傳動(dòng)回路，實(shí)現(xiàn)六個(gè)動(dòng)作； 2、設(shè)計(jì)一只氣缸并計(jì)算其尺寸； 3、設(shè)計(jì)一五相十拍的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義： 母導(dǎo)線是一種新型的配電設(shè)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(chǎn)品,尤其在大電流輸送電方面母導(dǎo)線居于主導(dǎo)地位。與傳統(tǒng)的電纜配電方式比較，母導(dǎo)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(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的配電產(chǎn)品。母導(dǎo)線作為導(dǎo)線，知道其內(nèi)部導(dǎo)電體的電阻是非常必要的。檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段，只有有了好的檢測(cè)技術(shù)才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。檢測(cè)技術(shù)在最近這幾年的大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，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，正是因?yàn)闄z測(cè)技術(shù)得到了這么廣泛的應(yīng)用，所以有必要大力發(fā)展自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。 母導(dǎo)線的主要技術(shù)參數(shù)是指絕緣度和導(dǎo)線電阻。由于受到成本因素的限制，母導(dǎo)線制造商必須制造出適合不同場(chǎng)合應(yīng)用的母導(dǎo)線，這就需要準(zhǔn)確知道母導(dǎo)線的兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)。這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)，目前在國(guó)內(nèi)還都是由人工來(lái)完成的，其自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)還是一個(gè)空白。如果由人工手動(dòng)來(lái)完成的話，那么其精度和準(zhǔn)度勢(shì)必會(huì)大打折扣。這與我們對(duì)母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)的準(zhǔn)確性的要求是相互沖突的。另外還有一點(diǎn)也很重要的是在檢測(cè)母導(dǎo)線的絕緣度時(shí)需要對(duì)母導(dǎo)線通以高電壓，而這無(wú)疑會(huì)威脅到檢測(cè)人員的人身安全。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，人工檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求。所以要求我們盡快的采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，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(huì)給企業(yè)帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景。 文 獻(xiàn) 綜 述 文獻(xiàn)[1][4][5][7]主要介紹了氣壓傳動(dòng)回路的內(nèi)容，包括氣動(dòng)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(dòng)的控制元件與輔助元件的選擇，總氣壓傳動(dòng)回路里面的測(cè)量頭伸縮氣壓傳動(dòng)部分、橫向定位氣壓傳動(dòng)部分、母導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定位氣壓傳動(dòng)部分、母導(dǎo)線升降氣壓傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算這對(duì)我設(shè)計(jì)氣壓傳動(dòng)回路提供幫助。 文獻(xiàn)[2][3][6]介紹了如何通過(guò)89C2051單片機(jī)來(lái)進(jìn)行相序分配，89C2051每個(gè)接口的含義。 文獻(xiàn)[8]中介紹了檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)，在這次設(shè)計(jì)中需要了解檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展史以及現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的是何種檢測(cè)技術(shù)。 文獻(xiàn)[9]里面介紹了國(guó)外檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。有利于確定自己的研究方向。 文獻(xiàn)[10]介紹了CAD/CAM的應(yīng)用。 1. 左健民.液壓與氣壓傳動(dòng).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1999 2. 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京.北京航空航天大學(xué)出版社.1997 3. 趙德安.單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004 4. 姚新，劉民剛.液壓與氣動(dòng).北京.中國(guó)人民大學(xué)出版社.2000 5. 董林福，趙艷春.液壓與氣壓傳動(dòng).北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2005 6. 喻萍，郭文川.單片機(jī)接口與技術(shù).北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2006 7. 陳奎生.液壓與氣壓傳動(dòng).武漢.武漢理工大學(xué)出版社.2001 8. 張靖，劉少?gòu)?qiáng).檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京.中國(guó)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(yīng)用技術(shù).南京.東南大學(xué)出版社.2005 研 究 內(nèi) 容 這次設(shè)計(jì)的母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)檢測(cè)機(jī)就是測(cè)量母導(dǎo)線內(nèi)每一導(dǎo)電銅片的電阻及導(dǎo)電銅片之間的絕緣強(qiáng)度。銅片的電阻和絕緣強(qiáng)度是母導(dǎo)線的兩個(gè)很重要的寄技術(shù)參數(shù)。 本運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)共有六個(gè)動(dòng)作用氣壓傳動(dòng)裝置控制，在總的氣壓傳動(dòng)回路中有八個(gè)氣壓回路，分別是測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)，檢測(cè)臺(tái)側(cè)向定位裝置氣壓傳動(dòng)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)回路設(shè)計(jì)，包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)，并計(jì)算里面所選元件的參數(shù)值，根據(jù)參數(shù)選擇選擇元件的型號(hào)。 這次設(shè)計(jì)中除了需要設(shè)計(jì)了氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)以外，還需要設(shè)計(jì)了一個(gè)用于五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的五相十拍驅(qū)動(dòng)電路與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相匹配。 研 究 計(jì) 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(shè)計(jì)計(jì)算測(cè)量頭氣壓傳動(dòng)部分 第五周 設(shè)計(jì)計(jì)算橫向定向氣壓傳動(dòng)部分 第六周 設(shè)計(jì)計(jì)算母導(dǎo)線長(zhǎng)度方向氣壓傳動(dòng)部分 第七周 設(shè)計(jì)計(jì)算母導(dǎo)線升降氣壓傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)圖 第十周 設(shè)計(jì)氣缸裝配圖 第十一周 設(shè)計(jì)相序分配電路 第十二周 設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖 第十三周 翻譯英文資料 第十四周 寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第十五周 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第十六周 答辯 特 色 與 創(chuàng) 新 母導(dǎo)線的主要技術(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。 檢測(cè)絕緣強(qiáng)度和導(dǎo)線電阻的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)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。 指導(dǎo)教師 意 見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見(jiàn) 主任簽名： 年 月 日 系部意見(jiàn) 教學(xué)主任簽名： 年 月 日 南京工程學(xué)院 自動(dòng)化學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 母導(dǎo)線參數(shù)檢測(cè)機(jī)氣壓傳動(dòng) 系統(tǒng)及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)應(yīng)用） 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起迄日期： 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 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(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 母導(dǎo)線的主要技術(shù)參數(shù)是指絕緣強(qiáng)度和導(dǎo)線電阻。測(cè)量這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)包括控制電路部分和氣壓傳動(dòng)部分，本論文主要介紹母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制中氣壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。 本運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)共有六個(gè)動(dòng)作用氣壓傳動(dòng)裝置控制，總共需要八只氣缸，兩只氣缸控制測(cè)量頭橫向定位；兩只控制測(cè)量頭的伸縮；兩只氣缸控制母導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定位；兩只氣缸控制母導(dǎo)線的升降。文中另外還分別計(jì)算了各個(gè)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)，以及計(jì)算了其各個(gè)參數(shù)值。 本設(shè)計(jì)中除了設(shè)計(jì)了氣缸以外，還設(shè)計(jì)了一個(gè)用于五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的五相十拍驅(qū)動(dòng)電路與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相匹配。該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單，可靠性高，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，以保持電機(jī)繞組電流恒定。該電路經(jīng)過(guò)進(jìn)一步完善具有一定的實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：母導(dǎo)線；氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) III 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(xiàn)狀 2 1.4 本文結(jié)構(gòu) 2 第二章 檢測(cè)系統(tǒng)的組成及控制流程 4 2.1 母導(dǎo)線簡(jiǎn)介 4 2.2 檢測(cè)內(nèi)容 5 2.3 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成及控制流程 6 第三章 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 3.1 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制對(duì)象 11 3.2 總氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)總氣壓傳動(dòng)回路 15 3.3 測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 16 3.3.1 回路設(shè)計(jì) 16 3.3.2 回路計(jì)算 16 3.3.3 元件選擇 17 3.4 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 3.4.1 回路設(shè)計(jì) 18 3.4.2 回路計(jì)算 18 3.4.3 元件選擇 20 3.5 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 3.5.1 回路設(shè)計(jì) 21 3.5.2 回路計(jì)算 21 3.5.3 元件選擇 22 3.6 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 3.6.1 回路設(shè)計(jì) 23 3.6.2 回路計(jì)算 24 3.6.3 元件選擇 25 3.7 氣缸設(shè)計(jì) 25 第四章 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 28 4.1 步進(jìn)電機(jī)的種類以及工作原理 28 4.1.1 步進(jìn)電機(jī)的種類 28 4.1.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 28 4.2 控制方案擬定 29 4.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 34 第五章 結(jié)論 37 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 附錄A：英文資料 41 附錄B：英文資料翻譯 49 附錄C：驅(qū)動(dòng)電路原理圖和PCB圖 55 附錄D：總氣壓傳動(dòng)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(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒論 1.1 引言 母導(dǎo)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(shè)備，也是一種應(yīng)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(fù)載呈樹干式布線方式的供電系統(tǒng)。母導(dǎo)線產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)展經(jīng)歷過(guò)三代：第一代–空氣型，從上世紀(jì)50年代中期起，將導(dǎo)電排用絕緣襯墊支撐在殼體內(nèi)，靠空氣介質(zhì)絕緣，其特點(diǎn)是加工工藝簡(jiǎn)單、成本較低，用出線盒可以很方便地進(jìn)行分接，其最大的缺點(diǎn)是相間距大（一般為50mm），因而導(dǎo)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(jì)80年代中期開始，將導(dǎo)電排用絕緣材料覆蓋后再與兩側(cè)緊固在一起，其優(yōu)點(diǎn)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(dǎo)電排條件下，密集型比空氣型約大一個(gè)電流等級(jí)），具有良好的節(jié)能效果。但密集型也有制作工藝較復(fù)雜，絕緣要求比較高等缺點(diǎn)；第三代-復(fù)合絕緣型從1995年開始，母導(dǎo)線除了導(dǎo)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(fù)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(dǎo)線經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展過(guò)程，已經(jīng)得到了充分的發(fā)展。 母導(dǎo)線的主要技術(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。但是在國(guó)外這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展發(fā)展，人工檢測(cè)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)對(duì)生產(chǎn)率的要求，很多生產(chǎn)母導(dǎo)線的企業(yè)都希望采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)來(lái)提高企業(yè)的生產(chǎn)率，減少人員的投入，這樣勢(shì)必會(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。正是由于這些原因，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)檢測(cè)母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)的設(shè)備十分必要。我這次主要設(shè)計(jì)的是母導(dǎo)線參數(shù)檢測(cè)機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。 1.2 選題背景與意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)檢測(cè)儀主要是用于檢測(cè)母導(dǎo)線內(nèi)部導(dǎo)電部分的電阻以及導(dǎo)電體之間絕緣材料的絕緣強(qiáng)度。母導(dǎo)線內(nèi)部一般用銅片作為導(dǎo)體。銅片的電阻是影響母導(dǎo)線導(dǎo)電能力的重要因素。電阻越大，母導(dǎo)線在電傳輸過(guò)程中消耗就會(huì)越大，傳輸?shù)男示蜁?huì)越低。母導(dǎo)線作為導(dǎo)線，知道其內(nèi)部導(dǎo)電體的電阻是非常必要的。而母導(dǎo)線內(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。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中并不是母導(dǎo)線內(nèi)導(dǎo)電體的電阻越小越好，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，母導(dǎo)線制造商必須制造出適合不同場(chǎng)合應(yīng)用的母導(dǎo)線，這就需要準(zhǔn)確知道母導(dǎo)線的兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)。 檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段，只有有了好的檢測(cè)技術(shù)才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。檢測(cè)技術(shù)在最近這幾年的大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，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，正是因?yàn)闄z測(cè)技術(shù)得到了這么廣泛的應(yīng)用，所以有必要大力發(fā)展自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。 在國(guó)內(nèi)檢測(cè)母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)都是采用人工檢測(cè)，但是自動(dòng)參數(shù)檢測(cè)機(jī)在國(guó)外已經(jīng)得到應(yīng)用。人工檢測(cè)就會(huì)帶來(lái)很多的人為因素而造成檢測(cè)結(jié)果的不精確。并且由于測(cè)量母導(dǎo)線絕緣參數(shù)時(shí)是采用高壓測(cè)量，所以如果還是采用人工檢測(cè)勢(shì)必會(huì)給工人的人身安全造成威脅，采用了自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)就能有效的保障工人的人身安全。 1.3 研究現(xiàn)狀 目前，檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了以微處理器為核心的微機(jī)化和智能化檢測(cè)技術(shù)階段，傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)是包含兩個(gè)方面，即為測(cè)量非電參數(shù)的傳感器技術(shù)和應(yīng)用電測(cè)量方法。但是隨著自動(dòng)化技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展以及其在工業(yè)控制中的應(yīng)用，檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了深刻的變革。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)起到產(chǎn)品驗(yàn)收和廢品剔出的作用傳統(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。 1.4 本文結(jié)構(gòu) 本文以氣壓傳動(dòng)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)在母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用作為背景，對(duì)氣壓運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了研究。全文共分為五章，各章的主要內(nèi)容如下： 第一章扼要地介紹了本課題的所研究的檢測(cè)技術(shù)的概念、特點(diǎn)與相關(guān)研究背景； 第二章簡(jiǎn)單介紹了母導(dǎo)線的一些基本類型，以及對(duì)最近工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的母導(dǎo)線做一些簡(jiǎn)單的描述，還有對(duì)最近檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展以及在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要的說(shuō)明，然后對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的組成和工作流程也做了介紹； 第三章對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，給出了氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的控制方案，并討論了氣缸的設(shè)計(jì)方法，以及如何設(shè)計(jì)整個(gè)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)； 第四章介紹了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，分析了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出了驅(qū)動(dòng)電路，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路原理圖生成PCB圖； 第五章總結(jié)了全文的研究工作，給出了存在的問(wèn)題和進(jìn)一步研究的方向。 第二章 檢測(cè)系統(tǒng)的組成與控制流程 2.1 母導(dǎo)線簡(jiǎn)介 母導(dǎo)線是一種新型的輸配電設(shè)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(chǎn)品，尤其在大電流輸送電方面母導(dǎo)線居于主導(dǎo)地位。 在近幾年的電氣設(shè)計(jì)以及施工現(xiàn)場(chǎng)配合工作中，母導(dǎo)線都已經(jīng)成為了極其重要的一種輸配電的設(shè)備。與傳統(tǒng)的電纜配電方式比較，母導(dǎo)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(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的配電產(chǎn)品。 圖1.1就是共箱封閉母導(dǎo)線的示意圖。 母導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線 藝和用途，又可以分為：密集型母導(dǎo)線、空氣型母導(dǎo)線、高性能型母導(dǎo)線、耐火型母導(dǎo)線、防水型母導(dǎo)線、絕緣型母導(dǎo)線等。一般的母導(dǎo)線都是用于高層建筑、多層工業(yè)工房、機(jī)床密集的車間、產(chǎn)品工藝多變的車間、老車間和廠房的改造，以及各種實(shí)驗(yàn)室、展覽館、體育館等對(duì)于輸配電電流比較大的場(chǎng)所。其中低壓封閉母導(dǎo)線，其蓋板和側(cè)板用特制的槽形鋁合金型材制作，在蓋板槽底外側(cè)面的縱向附設(shè)2～4根加強(qiáng)筋，側(cè)板橫截面中間呈大槽形，兩頭呈小槽形，且兩個(gè)小槽形槽口與大槽形槽口的朝向相反。母導(dǎo)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(cè)面設(shè)有瓦楞形眉簾。 在最近的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用的比較多的是封閉式母導(dǎo)線。封閉式母導(dǎo)線與傳統(tǒng)低壓動(dòng)力輸配電方式的技術(shù)比較，傳統(tǒng)的中小容量低壓電氣動(dòng)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)也有此規(guī)定）。由于大截面電纜長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)重量很大，為了不損傷電纜絕緣層，在垂直布置時(shí)中間固定裝置的機(jī)械力不可過(guò)強(qiáng)，所以在高層建筑大截面電纜垂直敷設(shè)時(shí)，其超重滑脫及電纜截面變形一直是難以解決的施工問(wèn)題。封閉式母導(dǎo)線則不存在這種問(wèn)題，因其本身是剛性的，所以機(jī)械固定方式可以做得非常牢固。另外，封閉式母導(dǎo)線內(nèi)導(dǎo)體的最大截面可超過(guò)1000 ，雙導(dǎo)體可超過(guò)2000 。加上母導(dǎo)線為矩形，表面積大，其集膚效應(yīng)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(guò)1000A）。 對(duì)于單機(jī)負(fù)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(jī)械加工企業(yè)的小件加工車間等，可以利用封閉式母導(dǎo)線、插接箱的組合進(jìn)行供電。在這種場(chǎng)合母導(dǎo)線與常規(guī)供電方式（電纜供電）相比，其優(yōu)越性為：對(duì)用電負(fù)荷的均衡分布性要求不高，因此對(duì)負(fù)荷很不均衡的情況適應(yīng)性強(qiáng)。即使在封閉式母導(dǎo)線線路已經(jīng)完成設(shè)計(jì)或已安裝完畢的情況下，也可以根據(jù)最新的負(fù)荷變動(dòng)方案進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整，這一點(diǎn)常規(guī)供電方式（電纜供電）是無(wú)法與之相比的。另外，價(jià)格低廉的插接箱取代了昂貴的低壓配電柜及動(dòng)力箱，可以降低投資。同時(shí)插接箱內(nèi)動(dòng)力開關(guān)更接近用電設(shè)備，停、送電操作非常簡(jiǎn)便。 母導(dǎo)線雖然在目前的電傳輸領(lǐng)域應(yīng)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(guò)多，安裝施工復(fù)雜；同時(shí)維護(hù)量大、維護(hù)費(fèi)用高。在運(yùn)行過(guò)程中常遇到電磁振動(dòng)、熱脹冷縮、膨脹系數(shù)及外力等因素的影響，這些都會(huì)造成螺釘?shù)乃蓜?dòng)。如果一只螺釘出現(xiàn)松動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)故障點(diǎn)發(fā)熱、高溫等現(xiàn)象，影響整條母導(dǎo)線的運(yùn)行穩(wěn)定性。尤其是對(duì)五線母導(dǎo)線的不當(dāng)使用，還會(huì)造成PE線接觸電阻增大違反國(guó)家規(guī)定。但母導(dǎo)線在大容量的情況下，還是存在著其自身的優(yōu)勢(shì)的。因?yàn)楫?dāng)電流達(dá)到數(shù)千安培時(shí)，如果采用電纜，即使是單芯電纜也要多根進(jìn)行敷設(shè)，否則達(dá)不到相應(yīng)的大電流容量，此時(shí)母導(dǎo)線就體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。 2.2 檢測(cè)內(nèi)容 檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段。在人類的各項(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?；虿扇∠鄳?yīng)的對(duì)策。這次所設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置的檢測(cè)對(duì)象是母導(dǎo)線的兩個(gè)技術(shù)參數(shù)。母導(dǎo)線內(nèi)部一般用銅片作為導(dǎo)體。 本次設(shè)計(jì)的母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)檢測(cè)控制機(jī)就是控制檢測(cè)裝置檢測(cè)母導(dǎo)線內(nèi)每一個(gè)導(dǎo)電銅片的電阻及導(dǎo)電銅片之間的絕緣強(qiáng)度。銅片的電阻是關(guān)乎母導(dǎo)線導(dǎo)電能力的一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)。不管對(duì)于何種類型的母導(dǎo)線，其檢測(cè)過(guò)程都是一樣的。在檢測(cè)絕緣強(qiáng)度時(shí)，其中一個(gè)檢測(cè)頭固定于第一片導(dǎo)電片上，另外一個(gè)檢測(cè)頭從第二片導(dǎo)電片開始按照次序依次移動(dòng)到各片導(dǎo)電片上。如此類推，對(duì)母導(dǎo)線內(nèi)部導(dǎo)電片之間絕緣強(qiáng)度進(jìn)行兩兩檢測(cè)。在移動(dòng)到每一片導(dǎo)電片上時(shí)，絕緣強(qiáng)度檢測(cè)儀會(huì)檢測(cè)出兩個(gè)檢測(cè)頭所檢測(cè)的兩片導(dǎo)電片之間的絕緣強(qiáng)度。檢測(cè)導(dǎo)電片電阻則比檢測(cè)絕緣強(qiáng)度簡(jiǎn)單的多，只要控制兩個(gè)檢測(cè)頭同時(shí)移動(dòng)到同一片導(dǎo)電片的兩端，微歐計(jì)即可測(cè)出此導(dǎo)電片的電阻。測(cè)得的導(dǎo)電片電阻和絕緣強(qiáng)度自動(dòng)傳送到上位機(jī)。絕緣強(qiáng)度和電阻的檢測(cè)過(guò)程如圖2.1所示。 PC機(jī) 打印機(jī) 微歐計(jì) 絕緣強(qiáng)度 檢測(cè)儀 待測(cè)母導(dǎo)線 待測(cè)母導(dǎo)線 氣缸1 氣缸2 氣缸3 氣缸4 標(biāo)簽 圖2.1 絕緣度和電阻測(cè)量示意圖 2.3 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成及控制流程 母導(dǎo)線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要由一個(gè)上位機(jī)（PC）、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（或稱下位機(jī)）、母導(dǎo)線參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)、貼標(biāo)機(jī)、氣壓系統(tǒng)、輔助動(dòng)作執(zhí)行結(jié)構(gòu)、包裝機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成，并配備了相關(guān)的傳輸機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等，上位機(jī)控制下位機(jī)，下位機(jī)控制輔助動(dòng)作控制系統(tǒng)，其執(zhí)行輔助動(dòng)作執(zhí)行結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過(guò)包裝機(jī)構(gòu)，對(duì)標(biāo)簽對(duì)象實(shí)行包裝。下位機(jī)啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其控制運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而控制測(cè)試臺(tái)/母導(dǎo)線，輔助動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)定位機(jī)構(gòu)同樣控制測(cè)試臺(tái)/母導(dǎo)線，把得到的數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)傳送到上位機(jī)。上位機(jī)通過(guò)打印機(jī)把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)打印出來(lái)，貼標(biāo)機(jī)通過(guò)機(jī)械手粘貼標(biāo)簽，母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組成如圖2.2所示。 打印機(jī) PC機(jī) 貼標(biāo)機(jī) 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng) （下位機(jī)） 測(cè)試系統(tǒng) 母導(dǎo)線 包裝機(jī)構(gòu) 定位機(jī)構(gòu) 檢測(cè)臺(tái) 母導(dǎo)線 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2.2 母導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)組成 上位機(jī)（PC）主要負(fù)責(zé)母導(dǎo)線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的總體控制，控制下位機(jī)、接收檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)、打印檢測(cè)結(jié)果及控制貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)。下位機(jī)由8031單片機(jī)構(gòu)成，主要控制氣缸傳動(dòng)系統(tǒng)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)動(dòng)作。貼標(biāo)機(jī)系統(tǒng)由8031及外圍電路組成，接收上位機(jī)控制信號(hào)，控制貼標(biāo)機(jī)械手，抓取打印機(jī)打印的標(biāo)簽并粘貼到母導(dǎo)線的外殼上。定位機(jī)構(gòu)是由氣缸驅(qū)動(dòng)的。 這次所設(shè)計(jì)內(nèi)容就是下位機(jī)氣壓傳動(dòng)部分，以及控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路。下位機(jī)的主要工作是對(duì)母導(dǎo)線內(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)，母導(dǎo)線從生產(chǎn)線平移到檢測(cè)臺(tái)上，左右端側(cè)向定位缸啟動(dòng)，控制測(cè)量頭運(yùn)動(dòng)，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)。然后把母導(dǎo)線從檢測(cè)臺(tái)送至包裝臺(tái)，對(duì)母導(dǎo)線進(jìn)行貼標(biāo)和包裝。檢測(cè)及包裝臺(tái)示意圖如圖2.3所示。 1-檢測(cè)平臺(tái)； 2-母導(dǎo)線； 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-母導(dǎo)線包裝上升缸； 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 圖2.3 檢測(cè)及包裝臺(tái)示意圖 下位機(jī)的控制流程如圖2.4所示。 開始 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 Y 母導(dǎo)線縱向到位？ N 接下頁(yè) 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) 左、右端側(cè)向定位缸到位？ N Y 接上頁(yè) 兩個(gè)檢測(cè)頭回原點(diǎn) 接下頁(yè) 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 母導(dǎo)線離開檢測(cè)平臺(tái)后檢測(cè)平臺(tái)移送電機(jī)停轉(zhuǎn) 母導(dǎo)線到達(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，母導(dǎo)線包裝上升氣缸升起 延時(shí)，包裝 包裝臺(tái)縱向定位缸退回 母導(dǎo)線包裝上升缸退回 接上頁(yè) 結(jié)束 圖2.4 下位機(jī)的控制流程 第三章 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制對(duì)象 本課題所要求設(shè)計(jì)八只氣缸，分別控制六個(gè)動(dòng)作。其中兩只氣缸控制母導(dǎo)線兩端測(cè)量頭的伸縮；兩只氣缸控制測(cè)量頭橫向定位；兩只氣缸控制母導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定位；兩只氣缸控制母導(dǎo)線升降（升起后對(duì)母導(dǎo)線兩端進(jìn)行包裝）。 3.2 總氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 3.2.1 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。 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。 3.2.2 選擇執(zhí)行元件 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。氣缸用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或者擺動(dòng)，而氣缸是氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一，氣馬達(dá)用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 氣動(dòng)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)也被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)工業(yè)部門。氣動(dòng)機(jī)械手、組合機(jī)床、加工中心、生產(chǎn)自動(dòng)線、自動(dòng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)裝置等已大量涌現(xiàn)，它們?cè)谔岣呱a(chǎn)效率、自動(dòng)化程度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作可靠性和實(shí)現(xiàn)特殊工藝等方面顯示出極大的優(yōu)越性。這主要是因?yàn)闅鈮簜鲃?dòng)與機(jī)械、電氣、液壓傳動(dòng)相比有以下特點(diǎn)。 1）工作介質(zhì)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(dòng)通道，用之后可將其隨時(shí)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(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時(shí)，對(duì)空氣的粘度影響極小，故不會(huì)影響傳動(dòng)性能； 3）空氣的粘度很?。s為液壓油的萬(wàn)分之一），所以流動(dòng)阻力小，在管道中流動(dòng)的壓力損失較小，所以便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送； 4）相對(duì)液壓傳動(dòng)而言，氣動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快，一般只需0.2～0.3s就可達(dá)到工作壓力和速度。液壓油在管路中流動(dòng)速度一般為1～5m／s，而氣體的流速最小也大于10m／s，有時(shí)甚至達(dá)到音速，排氣時(shí)還達(dá)到超音速； 5）氣體壓力具有較強(qiáng)的自保持能力，即使壓縮機(jī)停機(jī)，關(guān)閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個(gè)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(guò)自身的膨脹性來(lái)維持承載缸的壓力不變； 6）氣動(dòng)元件可靠性高、壽命長(zhǎng)。電氣元件可運(yùn)行百萬(wàn)次，而氣動(dòng)元件可運(yùn)行2000～4000萬(wàn)次； 7）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動(dòng)和控制優(yōu)越； 8）氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)方便，過(guò)載能自動(dòng)保護(hù)。 本系統(tǒng)完成的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要求作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以選擇單活塞雙作用氣缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較適合這個(gè)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(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。 圖3.1所示為單活塞桿雙作用氣缸的職能符號(hào)。 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 圖3.1 單活塞桿雙 作用氣缸 給氣壓驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，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(nèi)壓力變化以及氣缸的運(yùn)動(dòng)速度等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，由于他們的影響因素很多，下面簡(jiǎn)單的介紹一下這些因素具體的參數(shù)。 1）氣缸的輸出力： 為活塞的工作面積，為作用于無(wú)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(yùn)動(dòng)構(gòu)件質(zhì)量，為運(yùn)動(dòng)構(gòu)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(nèi)壓力變化的情形，氣缸在啟動(dòng)、行程開始、行程終端各個(gè)時(shí)間段的氣力特性是不一樣的。特別是在行程終端時(shí)，由于氣腔內(nèi)壓力急劇下降，直至大氣壓，進(jìn)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(shè)計(jì)時(shí)要考慮設(shè)置緩沖裝置。 3）氣缸的速度： 通常，氣缸的平均速度可按進(jìn)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(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 壓力控制閥主要是用來(lái)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(nèi)的壓力氣體減壓到每套裝置實(shí)際需要的壓力，本系統(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，本設(shè)計(jì)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，這種方式比較適合減壓閥直徑小于，輸出壓力在范圍內(nèi)。所謂先導(dǎo)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3.2所示為減壓閥的職 能符號(hào)。 順序閥是一種依靠回路中的壓力變化來(lái)實(shí) 圖3.2 減壓閥 現(xiàn)各種順序動(dòng)作的壓力控制閥，常用來(lái)控制氣 缸的順序動(dòng)作。 減壓閥調(diào)壓其工作原理是壓縮空氣由進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸后，作用在閥芯下面的環(huán)形活塞面積上，與調(diào)壓的彈簧的力相平衡。當(dāng)空氣壓力超過(guò)壓力值時(shí)，閥芯被頂起，氣壓立即作用于閥芯的全面積上，使閥達(dá)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(jié)構(gòu)上和功能上都極為相似，它的作用是當(dāng)氣動(dòng)回路和容器中的壓力上升到超過(guò)固定值時(shí)，把氣缸里面多余的氣體排放到空氣中，使得氣缸內(nèi)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(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)通過(guò)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(gè)方向流動(dòng)，本設(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3.3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，本次設(shè)計(jì)的系統(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。電磁鐵的換向閥按操縱方法，有直動(dòng)式和先導(dǎo)式。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選擇直動(dòng)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(hào)的轉(zhuǎn)換元件。圖3.4所示為二位四通換向閥的職能符號(hào)。 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(guò)改變閥的流通面積來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。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。為了能夠調(diào)節(jié)氣缸活塞的移動(dòng)速度，本設(shè)計(jì)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(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，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(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。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(shè)計(jì)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3.7所示。 本設(shè)計(jì)所要求的用六個(gè)動(dòng)作控制八只氣缸，如圖3.7所示，1、2是測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路，它們控制檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量頭的平移動(dòng)作，3、4是測(cè)量頭橫向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路，它們控制測(cè)量頭的橫向運(yùn)動(dòng)，5是測(cè)量臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路，6則是包裝臺(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，這些氣缸動(dòng)作的完成都是由下一章介紹的驅(qū)動(dòng)電路控制的電動(dòng)機(jī)來(lái)完成的。 1、2－測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路；3、4－測(cè)量頭側(cè)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 a：減壓閥 b：換向閥 c：?jiǎn)蜗蚬?jié)流閥 d：壓力表 e：壓力繼電器 圖3.7 總氣壓回路 3.3 測(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.3.1 回路設(shè)計(jì) 圖3.8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。 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3.8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－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(cè)量頭動(dòng)作控制氣壓傳動(dòng)回路 3.3.2 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。 按下式計(jì)算氣缸的內(nèi)徑： 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑。 按下式計(jì)算活塞桿直徑： 按照標(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（）： 按下式計(jì)算管道內(nèi)徑： 取。 3.3.3 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，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 3.4 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 3.4.1 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3.9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。 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(cè)臺(tái)側(cè)向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路 3.4.2 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 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)該小于母導(dǎo)線受到的靜摩擦力，保證橫向定位時(shí)活塞桿不會(huì)因?yàn)槭芰^(guò)大而導(dǎo)致母導(dǎo)線移動(dòng)影響測(cè)量精度。 設(shè)定母導(dǎo)線質(zhì)量，則 取負(fù)載。 按下式計(jì)算氣缸的內(nèi)徑： 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑。 按下式計(jì)算活塞桿直徑： 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（）： 按下式計(jì)算管道內(nèi)徑： 取。 3.4.3 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)：查表得，選壓力繼電器型號(hào)為HED 20A 20 2.5 L220。 3.5 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 3.5.1 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3.10是其中檢測(cè)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 圖3.10 檢測(cè)臺(tái)與包裝臺(tái)縱向定位裝置氣壓傳動(dòng)回路 3.5.2 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 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。 按下式計(jì)算氣缸的內(nèi)徑： 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑。 按下式計(jì)算活塞桿直徑： 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 已知母導(dǎo)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(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（）： 按下式計(jì)算管道內(nèi)徑： 取。 3.5.3 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，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 3.6 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 3.6.1 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3.11是其中一個(gè)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 圖3.11 包裝臺(tái)升降機(jī)構(gòu)氣壓傳動(dòng)回路 3.6.2 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。 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)載有母導(dǎo)線重力、摩擦力與受力損失。 設(shè)定母導(dǎo)線質(zhì)量。 按下式計(jì)算氣缸的內(nèi)徑： 按標(biāo)準(zhǔn)取氣缸的內(nèi)徑 按下式計(jì)算活塞桿直徑： 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（）： 按下式計(jì)算管道內(nèi)徑： 取。 3.6.3 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，公稱通徑，接管為，最高工作壓力，起霧流量為。 3.7 氣缸設(shè)計(jì) 氣缸的設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)氣缸的各個(gè)部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，主要是要確定各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)形式以及其主要尺寸。 1.氣缸筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及其尺寸設(shè)計(jì) 氣缸筒的主要作用是提供壓縮空氣的儲(chǔ)存與膨脹的空間及對(duì)活塞實(shí)施導(dǎo)向，從而通過(guò)活塞將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)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(nèi)徑）D： F為活塞所受的外力；為氣缸所受壓力。 2）氣缸筒的長(zhǎng)度：長(zhǎng)度應(yīng)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(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)確定： 為氣缸所受壓力；氣缸筒直徑 ；為活塞桿材料的許應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞的功能是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)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(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)密封。 活塞的外徑即也是氣缸的內(nèi)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?；钊膶挾热Q于密封圈的排數(shù)，一般采用兩排密封圈。活塞上溝槽的深度和寬度根據(jù)所選用的密封圈來(lái)決定。 3.活塞桿及其強(qiáng)度校核 活塞桿的作用就是將活塞轉(zhuǎn)換出的機(jī)械能以機(jī)械力的形式推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)，對(duì)活塞桿，不僅僅要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（與活塞和外接負(fù)載的連接方式等），還要進(jìn)行強(qiáng)度校核?；钊麠U在工作過(guò)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(qiáng)度校核和穩(wěn)定性校核。 對(duì)活塞桿的長(zhǎng)度時(shí)，要進(jìn)行強(qiáng)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(yīng)力。 4.氣缸的緩沖結(jié)構(gòu) 為防止氣缸在行程末端時(shí)，活塞以很大的速度（一般為左右）撞向端面，引起氣缸震動(dòng)的損壞，常常采用帶有緩沖裝置的緩沖氣缸應(yīng)用在工程實(shí)踐中。 5.氣缸的其他設(shè)計(jì) 在氣缸的設(shè)計(jì)中，除了以上幾個(gè)問(wèn)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(jié)構(gòu)等方面的問(wèn)題在設(shè)計(jì)中都是需要充分考慮的幾大因素。尤其要注意氣缸內(nèi)的幾處密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，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(dòng)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(jié)構(gòu)平面剖析圖。 單活塞雙作用氣缸由活塞分成兩個(gè)腔室，有桿腔（簡(jiǎn)稱頭腔或前腔）和無(wú)桿腔（簡(jiǎn)稱尾腔或后腔）。有活塞桿的稱為有桿腔，無(wú)活塞桿的稱為無(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)流閥開度，可控制活塞的緩沖速度。這種設(shè)置緩沖裝置的氣缸稱為緩沖氣缸。設(shè)計(jì)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(dǎo)向閥；11-前缸蓋； 12-防塵密封圈；1