啤酒桶清洗機設計

1、更多免費論文盡在 HYPERLINK / /畢業(yè)設計（論文）更多免費論文盡在 HYPERLINK / /題目:啤酒桶清洗機設計更多免費論文盡在 HYPERLINK / /成都電子機械高等專科學校二OO七年六月論文摘要本設備是專為啤酒桶的清洗、消毒設計的。該設備可以自動完成清洗消毒及CO2備壓等全部工序。本設備適用桶的尺寸為高度H360H560,直徑02500500。本機主要由機架、電氣控制箱、電磁閥、氣動元件、氣沖系統(tǒng)和水路系統(tǒng)組成。本機控制單元采用以三菱公司的可編程控制器為核心對機器進行全過程控制。由于可編程控制器在工業(yè)控制方面的應用意義日趨明顯，已在機械制造、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設備

2、的電氣控制方面得到了廣泛的應用。它具有功能強大、使用可靠、維修簡單等許多優(yōu)點，并且在很多地方已逐步 KEYWORDS:III 取代了繼電器電路的邏輯控制。本文討論的是PLC在實際工業(yè)控制系統(tǒng)的應用。關鍵詞：PLC管路系統(tǒng)清洗機AbstractThisequipmentdesignedforcleaningandsterilizingcasks.Theequipmentisautomatic.Thekeyprocessescontaindischargingremnants,swillingwithwater,swillingwithdisinfectant,swillingwithasepti

3、cwaterandinflatingwithCO2.Theheightofcaskis360560.Thediameteris250500.Theequipmentismadeofchassis,controlunit,electromagneticvalveandpiping.ThecenterofmanipulativeunitistheMITSUBISHIPLC.PLCcontrolsalloftherunningprocesses.Appliedmeaningthatprogrammablelogiccontrollerhaveinitscontroltheaspectintheind

4、ustrygraduallyobvious,combineatmanufacture，generateelectricity,chemicalengineering,electronicsetcprofessioncrafttheequipmentselectricitycontroltheaspectgottheextensiveapplication.Ithavethefunctionstrongandbig,theusageisdependable,maintainthemanyadvantageofsimpleetc.,andalreadyandgraduallyreplacedaft

5、erthelogiccontroloftheelectricapplianceselectriccircuitinalotofplaces.ButwhatthetextdiscussionisaPLCintheactualindustrytocontrolthesystemsapplication.KeyWords:PLCPipingCleaningMachineIIII論文摘要關鍵詞：ABSTRACTTOC o 1-5 h z目錄III前言V HYPERLINK l bookmark10 第1章機器總體設計方案6 HYPERLINK l bookmark12 1.1清洗機的可行性報告.6 H

6、YPERLINK l bookmark14 1.2清洗機的用途特點61.2.1清洗機用途及使用范圍61.2.2啤酒桶簡介6 HYPERLINK l bookmark16 1.2.3清洗特點7 HYPERLINK l bookmark18 1.3機器總體設計方案8 HYPERLINK l bookmark28 第2章機架的設計10 HYPERLINK l bookmark30 焊接簡介10 HYPERLINK l bookmark32 2.1.1焊縫布置10焊接方法的選擇11 HYPERLINK l bookmark34 2.1.3焊接接頭11 HYPERLINK l bookmark36 不銹

7、鋼簡介11 HYPERLINK l bookmark40 機架的設計14 HYPERLINK l bookmark66 第3章管路的設計19 HYPERLINK l bookmark68 管路的設計19清洗頭的設計193.2.1.清洗頭的受力分析：20 HYPERLINK l bookmark112 3.2.2彈簧的設計：21 HYPERLINK l bookmark122 器件選型223.3.1.選擇液壓泵，電機：223.3.2選擇氣缸：23 HYPERLINK l bookmark150 水箱24 HYPERLINK l bookmark156 第4章電路的設計28 HYPERLINK l

8、 bookmark158 電路設計28 HYPERLINK l bookmark160 器件介紹28 HYPERLINK l bookmark162 4.2.1電機284.2.2.固體繼電器304.2.3低壓斷路器334.2.4整流、濾波34 HYPERLINK l bookmark164 第5章PLC程序的設計38 HYPERLINK l bookmark166 PLC技術基本原理38 HYPERLINK l bookmark168 5.1.1PLC的發(fā)展歷程38 HYPERLINK l bookmark170 5.1.1PLC的體系結構39 HYPERLINK l bookmark172

9、5.1.3PLC的通信聯(lián)網41 HYPERLINK l bookmark174 5.1.4PLC的工作原理41 VI # HYPERLINK l bookmark176 PLC控制程序設計43 HYPERLINK l bookmark178 5.2.1PLC控制系統(tǒng)的設計基本原則43 HYPERLINK l bookmark180 5.2.2PLC編程步驟43 HYPERLINK l bookmark182 5.2.3PLC提供的編程語言43I/O分配表45 HYPERLINK l bookmark184 語句表50 HYPERLINK l bookmark186 第6章結論53 HYPERL

10、INK l bookmark188 關于機器53 HYPERLINK l bookmark196 關于設計53致謝55參考文獻56前言啤酒桶清洗機使用廣泛,而本設計采用PLC控制。安全可靠易修復。為了對整個設計進行詳細的說明，特編寫以下章節(jié)。書中著重講了總體設計方案及可行性。全面介紹了所采用的材料及所用到的元件。并且闡述了其工作原理和工作環(huán)境。隨著科學技術的發(fā)展以及具體使用環(huán)境的變化，設計和介紹中難免有不足之處，懇請指教。成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 第1章機器總體設計方案1.1清洗機的可行性報告.隨著社會的發(fā)展,人們生活水平的提高。人們可以

11、花更多的時間和金錢來改善自己的飲食.許多場合都將用到啤酒,而且這個市場也越來越大.所以生產啤酒及保鮮的桶也將隨之增漲,因而對于啤酒桶的清洗也是一次重要工種和很大的市場.本設備就是在這種情況下萌生的設計,既然是將投入應用,同樣是清洗消毒的設備,那就要考慮其性能比,這就要求其在保證功能和質量的前提下.所需費用要有優(yōu)勢.本設備采用PLC全程控制.所用的材料都考慮了使用條件和范圍以及所需費用.其工作過程為排殘液清水沖洗消毒液沖洗無菌水沖洗CO備壓.操作簡單,效率高,易于大規(guī)模和單個用戶使2用.清洗機的用途特點1.2.1清洗機用途及使用范圍本設備是專為啤酒保鮮容器（包括不銹鋼、塑料保鮮桶及扎啤桶）的清洗

12、、消毒設計的。該設備可以自動完成清洗消毒及CO備壓等全部工序。本設備為2倒置清洗方式適用桶的尺寸為高度H360H560,直徑02500500即容積為5L，10L，20L的標準啤酒桶。主要結構：本機主要由機架、電氣控制箱、電磁閥、氣動元件、氣沖系統(tǒng)和水路系統(tǒng)組成。工作原理：本機控制單元采用以三菱公司的可編程控制器為核心對機器進行全過程控制。主要工作過程為排殘液清水沖洗消毒液沖洗無菌水沖洗CO備壓。21.2.2啤酒桶簡介啤酒桶的結構簡圖如圖1.4所示灌酒時酒液由酒矛（以下簡稱內圈）注入可減少泡沫的產生以保證酒液內CO的含量，出酒時可在酒桶頂部安裝上置式出酒器由桶內CO備壓將酒壓出，22也可以在酒桶

13、下部安裝下置式（水龍頭式）的出酒器。由于出酒器接口并不存在清洗困難的問題且出酒器不在本設計研究范圍內，所以啤酒桶結構簡圖中沒有畫出下置式出酒器的接口位置.1.2.3清洗特點（1）清洗時，每次清洗液均由內圈注入，由內圈注入可利用清洗液的壓力直接沖刷酒桶底部。（2）洗液注滿后進行氣沖，即內外圈同時充入大量氣體使桶內清洗液“沸騰”，用氣泡破裂的力量清洗酒桶內壁，排液時內外圈同時排液。為保證酒桶內盡可能不含氧氣及不潔凈氣體，所以氣沖時用CO。2（3）為保證出酒壓力和酒液品質，最后應進行CO備壓。2圖1.2.3酒桶內膽結構簡圖1.3機器總體設計方案本機的輸出狀態(tài)為噴嘴射流作業(yè)。受酒桶結構限制，清洗其內壁

14、時只能將酒桶倒置于工作臺上以便清洗液全部排空。本機可以清洗不同容積的酒桶，標準容積的酒桶出口結構尺寸也都是一樣的，所以在充入液體或氣體壓力一定的情況下，注滿的時間不同。所以通過改變各個控制閥開閉的時間就可以滿足清洗不同容積的桶的要求。本機由一個工人站立操作。由人體工程學可知站姿的操作范圍如圖1.5所示。整個操作過程是：將酒桶搬起倒置于工作臺上，按啟動開關機器自動運行，整個清洗完成后再將酒桶搬下。本機擬一次同時清洗兩只酒桶，這樣既可以提高工作效率，也不致使工人一次搬運過多酒桶而產生疲勞感。由于本機的輸出狀態(tài)為噴嘴射流作業(yè)，這就要求控制系統(tǒng)要對流體進行有效控制。現(xiàn)在一般都采用PLC進行控制。本機擬

15、用氣動元件對主管路進行控制而PLC則對各氣動元件進行控制。這樣做是考慮到機器的工作環(huán)境。應用本機的單位是各啤酒廠?！敖Y露”是啤酒廠車間內的環(huán)境特點，因此必須考慮電氣元件的防潮。如果直接用電磁閥控制主管路，則難于對電磁閥進行保護。氣控方式對環(huán)境要求小，工作壽命長，價格低，維護簡單，可高速動作，操縱距離長，且本機所要求的控制壓力低，所以氣控方式適合本機要求。本機主要由機架、電氣控制箱、電磁閥、氣動元件、氣路系統(tǒng)和水路系統(tǒng)工人在操作時應較輕松地將酒桶搬至工作臺和操作各個開關，應清楚的看到操作面板的工作進程顯示，應清楚的看到各儀表示數(shù)和個氣控閥的工作狀態(tài)所以本機結構初步安排為總高2000mm，工作臺高

16、度800mm。各氣控閥布置在工作臺下方。操作面板高度為1400mm（工作臺高度+酒桶最大高度560）。各電磁閥、電控元件安裝在電氣控制箱內。用氣缸對酒桶夾緊，氣缸布置在酒桶頂端控制箱兩側。水箱、消毒液箱布置在工作臺下方，氣控閥后方。由于對無菌水的保存使用有特殊要求所以無菌水箱由用戶自備，其電機和無菌水泵在現(xiàn)場布置安裝。本機只安裝清水和消毒液用電機，但本機控制單元扔對無菌水用電機進行控制。本機的清水壓力，消毒液壓力，無菌水壓力均為0.3MPa，氣沖壓力為0.3MPa，二氧化碳備壓壓力為0.5MPa。消毒液配方由用戶自定。本機工作能力為30100桶/小時。圖1.3站姿操作范圍成都電子機械高等?？茖W

17、校畢業(yè)設計（論文）成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計(論文) 第2章機架的設計機架是一個多功能構件，是整機的基礎，要求有足夠的靜動剛度，熱變形對精度的影響盡可能小，原始精度和尺寸的穩(wěn)定性要好，外型美觀，運輸安裝方便。在這些要求當中，強度和剛度是機架的基本技術指標。在許多情況下，剛度尤為重要。本機為單件小批量生產，可用焊接機架。焊接機架與鑄造機架相比具有強度高、剛性好、重量輕、生產周期短、施工簡便的特點.本機管道內流體具有氧化性、腐蝕性，所以機架、管道等有可能與液體相接觸的部分選不銹鋼1Cr18Ni9Ti。2.1焊接簡介焊接是指利用加熱或熱加壓，或兩者并用的方法，使分離的金屬零件形成原子間的結合的

18、一種加工方法。它是現(xiàn)代工業(yè)生產中用來制造各種金屬結構和機械零件的一種主要工藝方法。焊接結構工藝設計焊接結構件種類各式各樣，在其材料確定以后，對焊接結構件進行工藝設計主要包括三方面內容：焊縫布置、焊接方法選擇和焊接接頭設計等。2.1.1焊縫布置焊縫布置是否合理，直接影響結構件的焊接質量和生產率。因此，設計焊縫位置時應考慮下列原則：（1）焊縫應盡量處于平焊位置各種位置的焊縫，其操作難度不同。以焊條電弧焊焊縫為例，其中平焊操作最方便，易于保證焊接質量，是焊縫位置設計中的首選方案，立焊、橫焊位置次之，仰焊位置施焊難度最大，不易保證焊接質量。（2）焊縫要布置在便于施焊的位置焊條電弧焊時，焊條要能伸到焊縫

19、位置。點焊、縫焊時，電極要能伸到待焊位置。埋弧焊時，要考慮焊縫所處的位置能否存放焊劑。設計時若忽略了這些問題，無法施焊。（3）焊縫布置要有利于減少焊接應力與變形接頭處的硬化組織，影響加工質量，焊縫布置應避開機加工表面。2.1.2焊接方法的選擇各種焊接方法都有其各自特點及適用范圍，選擇焊接方法時要根據(jù)焊件的結構形狀及材質、焊接質量要求、生產批量和現(xiàn)場設備等，在綜合分析焊件質量、經濟性和工藝可能性之后，確定最適宜的焊接方法。選擇焊接方法時應依據(jù)下列原則：焊接接頭使用性能及質量要符合結構技術要求選擇焊接方法時既要考慮焊件能否達到力學性能要求，又要考慮接頭質量能否符合技術要求。如點焊、縫焊都適于薄板輕

20、型結構焊接，縫焊才能焊出有密封要求的焊縫。焊接低碳鋼薄板，若要求焊接變形小時，應選用CO2焊或點(縫)焊，而不宜選用氣焊。提高生產率，降低成本如果是位于不同空間位置的短曲焊縫，單件或小批量生產，采用焊條電弧焊為好。氬弧焊幾乎可以焊接各種的金屬及合金，但成本較高，所以主要用于焊接鋁、鎂、鈦合金結構及不銹鋼等重要焊接結構。焊接現(xiàn)場設備條件及工藝可能性選擇焊接方法時，要考慮現(xiàn)場是否具有相應的焊接設備，野外施工有沒有電源等。此外，要考慮擬定的焊接工藝能否實現(xiàn)。2.1.3焊接接頭設計焊接接頭設計包括焊接接頭形式設計和坡口形式設計。設計接頭形式主要考慮焊件的結構形狀和板厚、接頭使用性能要求等因素。設計坡口

21、形式主要考慮焊縫能否焊透、坡口加工難易程度、生產率、焊條消耗量、焊后變形大小等因素。焊接接頭形式設計焊接接頭按其結合形式分為對接接頭、蓋板接頭、搭接接頭、T形接頭、十字形接頭、角接接頭和卷邊接頭等。2.2不銹鋼簡介不銹鋼是指在大氣、酸、堿或其它化學侵蝕介質中能抵抗氧化和腐蝕的高合金鋼。不銹鋼與高合金耐熱鋼都屬于高合金鋼，而且都含有大量鉻元素有許多不銹鋼既能滿足不銹鋼耐化學介質腐蝕性能的要求，也能滿足耐熱鋼熱強性和熱穩(wěn)定性的要求，因此也可列入耐熱鋼范疇，例如，1cr18Ni9Ti、1Cr13、2Cr13鋼等。本機架選用1Cr18Ni9Ti,屬奧氏體鋼。奧氏體鋼有兩類：一類是高鉻鎳鋼，例如188型

22、鋼、25-20型鋼等，另一類是高鉻錳氮鋼。奧氏體鋼在加熱和冷卻過程中一般不發(fā)生組織轉變，僅有碳化物的溶解和析出，在室溫下主要為奧氏體組織。其中，188型鋼主要用作不銹鋼，其在氧化性、中性及弱氧化性介質中的耐蝕性勝過高鉻不銹鋼，室溫及低溫韌性也是鐵素體鋼不能比擬的；2520型鋼主要用作熱穩(wěn)定鋼。如果高鉻鎳鋼提高含碳量，也可用作熱強鋼。而高鉻錳氮鋼則主要用作不銹鋼。奧氏體鋼的焊接性比馬氏體鋼和鐵素體鋼都好。但是，當焊接工藝制定不當時也會出現(xiàn)一些問題。主要問題如下：焊接熱裂紋問題焊縫和近縫區(qū)均可能產生熱裂紋。最常見的是在焊縫金屬中產生結晶裂紋，有時在近縫區(qū)也會產生液化裂紋。鋼中的含鎳量越高，產生熱裂

23、紋的傾向越大，因此，2520型奧氏體鋼比188型奧氏體鋼熱裂紋傾向大焊接接頭腐蝕問題焊接接頭有可能產生兩種腐蝕問題：（1）晶間腐蝕焊接接頭有三個部位有可能產生晶間腐蝕：焊縫晶間腐蝕；敏化區(qū)腐蝕；近縫區(qū)刀狀腐蝕（見圖9-9）。這三種晶間腐蝕不會在同一接頭上同時出現(xiàn)。其中，焊縫晶間腐蝕發(fā)生在采用單純的188型焊接材料焊接18-8型鋼以后，焊縫又經受了6001000C加熱的情況下，或多層焊時前層焊縫受到后層焊縫6001000C加熱的區(qū)域；敏化區(qū)腐蝕發(fā)生在不含穩(wěn)定化元素（如Ti、Nb等）而又不是超低碳的18-8型鋼的熱影響區(qū)中加熱溫度達到6001000C的區(qū)域；近縫區(qū)刀狀腐蝕只發(fā)生在含有Ti、Nb等穩(wěn)

24、定化元素的奧氏體鋼接頭的近縫區(qū)。（2）應力腐蝕由于奧氏體鋼的導熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大，在焊接不均勻加熱的情況下，接頭處很容易產生較大的焊接殘余拉伸應力，因而在與鋼材匹配的介質共同作用下容易產生應力腐蝕。例如，MgC12.CaC12等對奧氏體鋼并無腐蝕作用，但對有焊接殘余拉伸應力的接頭卻有腐蝕開裂作用。有資料表明，焊接接頭過熱區(qū)對應力腐蝕開裂最為敏感。焊接接頭脆化問題奧氏體鋼在生產中用途很廣，可以用在耐蝕、耐熱、耐低溫等各種工作條件下，但在不同的工作條件下對焊接接頭性能的要求不同。如果用作工作在室溫或350C以下的不銹鋼，主要要求其具有耐蝕性；如果用作熱強鋼，則要求其在高溫下有足夠強度的同時，有

25、足夠的塑性和韌性；如果作為低溫鋼，則主要要求接頭有良好的低溫韌性。但是，如果焊接工藝制定不當則可能產生高溫脆化問題和低溫脆化問題。(1)高溫脆化高溫下進行短時拉伸試驗和持久強度試驗表明，當奧氏體鋼焊縫中含有較多鐵素體化元素或較多的6相時，都會發(fā)生顯著的脆化現(xiàn)象。一般認為與鐵素體化元素促使析出a相和由6相能直接轉變成o相有關。鐵素體6越多，影響越嚴重，因此要求長期工作在高溫的焊縫中所含的6相數(shù)量應當小于5。(2)低溫脆化試驗表明，奧氏體鋼焊縫中一次鐵素體6相不僅能引起高溫脆化，而且也能引起低溫脆化，6相數(shù)量越多，低溫脆化越嚴重。因此為了滿足低溫韌性的要求，最好不采用Y+6雙相組織，而應取得單相奧

26、氏體組織。實際上即使采用單相奧氏體組織，其低溫韌性也低于經固溶處理的母材。一般來說，奧氏體鋼預熱是沒有益處的，因為焊前預熱能促進碳化物的析出和引起焊件變形。但是，當焊件剛性極大的情況下，為了避免裂紋產生有時不得不進行焊前預熱。焊接奧氏體鋼原則上不進行焊后熱處理，只有在接頭發(fā)生了脆化或需要提高其耐蝕性時才進行焊后熱處理。熱處理方式主要有兩種：固溶處理和穩(wěn)定化處理。其中：固溶處理用于對耐蝕性要求很高，且焊接時析出了碳化物和脆性相(如a相)的焊件。其方法是將焊件均勻地加熱到10501150C,保溫1h，使析出相重新溶入奧氏體，然后快速冷卻。原則上只能整體加熱，不能局部加熱。穩(wěn)定化處理是將焊件加熱到8

27、50930C,般保溫2h后空冷。這樣可以加快鉻在奧氏體中的擴散速度，使鉻能向晶界遷移，從而消除晶界處由于析出鉻的碳化物而產生的貧鉻現(xiàn)象，使金屬耐晶間腐蝕的能力提高。這種方法同時也能起到降低焊接殘余應力的作用。1Cr18Ni9Ti的化學成分(質量分數(shù)，%)：CW0.12，SiW1.00，MnW2.00，PW0.035，SW0.030Ni8.0011.00，Cr17.0019.00，Ti5(C%-0.02)0.802.3機架的設計機架的設計見圖2.3。機架危險部分的校核:在機架的結構中，主要受力部分為臺面橫梁，該橫梁承受的靜載為酒桶及桶內液體的重力和氣缸對酒桶的夾緊力，承受的沖擊為安放酒桶時酒桶對

28、清洗頭的沖擊。當臺面橫梁失效時，工作臺面要替代橫梁承受上述力。此外臺面還要承受其他外力，如工人扶住臺面時，臺面要承受人的壓力。所以，要對上述兩部件進行分析。根據(jù)設計，兩部件均可視為懸臂梁。對橫梁分析如下梁的撓曲線方程為：其撓度為：-Fl3o=B3EI=-1.04*10-4m-1000*0.3433*2*1011*6.3*10-7其轉角為受力圖Fl21000*0.3420=-=B2EI2*2*1011*6.3*10-7=4.6*10-4radx剪力圖Fsnx成都電子機械高等專科學校畢業(yè)設計(論文)成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計(論文)成都電子機械高等專科學校畢業(yè)設計（論文） -F彎矩圖梁的剪力

29、為：Fs(x)二-F=-1000N0 xWl彎矩為：M(x)=-Fx=-1000*0.34=-340Nm0WxWl彎曲應力的校核：_myb=maxmaxmaxIZ340*0.04=2.159*107PaWa=170MPa6.3*10-7截面慣性矩為：a4a44一2-I=1212二6.3*10-7,a=0.08m,a=0.076mza122結論：橫梁安全。對臺面的分析如下：臺面為整張不銹鋼板，正常工作時幾乎不受力，當其下方橫梁失效時，臺面要承受兩根橫梁所承受的力，所以也可以把臺面的受力情況簡化為懸臂梁受力，力的大小為兩根橫梁各自1000N，和其他外力1000N，共3000N。懸臂梁的截面按3mm

30、*3mm計算。受力圖見圖3.3梁的剪力為：Fs(x)二-F=-3000N0 xWl彎距為：M(x)=-Fx=-3000*0.475=-1425Nm0WxWl彎曲應力的校核：_Myb=maxmaxmaxIZ一1425*0001550.0015=4.75*108PaWa=170MPa4.5*10-9截面慣性矩為：a4I=12za20.00336=4.5*10-9結論：臺面結構安全。為進一步提高橫梁和臺面的可靠性，在兩者之間加支柱可以更好的改善兩者的受力狀態(tài)，主要是可以改善橫梁的受力狀態(tài)，使橫梁在承受靜載時臺面可對其施加一部分拉力以減輕橫梁所受的合力。在臺面受力時，也可以借助橫梁支架進行支撐。受力圖

31、F=3000Nx成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）成都電子機械高等專科學校畢業(yè)設計（論文） 彎矩圖220-IH:曹45TEL-l処一.im1/井屋p自-g2.-.=NB*:l-i圖2.3機架裝配圖第3章管路的設計管路的設計本機的清水壓力，消毒液壓力，無菌水壓力均為0.3MPa，氣沖壓力為0.3MPa，二氧化碳備壓壓力為0.5MPa，壓力繼電器工作壓力為0.65MPa。按設計要求管路圖如圖4.1所示。清水箱，消毒液箱直接用機器自帶的兩個盛液箱。供清水和消毒液的電機、泵、溢流閥安裝在機身上。無菌水箱由用戶自行解決。供無菌水的電機、泵、溢流閥及其管路在現(xiàn)場布置安裝。硬管尺寸用外徑定寸，外徑定寸

32、管比通徑定寸管更堅固更整潔，容易彎成系統(tǒng)所需要的形狀，具有各種成品管接頭選用。材料選用不銹鋼。軟管用聚氨酯管，其中備壓管的尺寸是外徑8mm、內徑5mm，其余管路的尺寸為外徑6mm、內徑4mm。氣沖是指短時間內將大量氣體充入裝有液體的酒桶內，借用氣泡上升破裂的力量清洗桶內表面。將氣體充入桶內必然要有液體流出，本機控制系統(tǒng)的處理方式為：充氣時不排水，排水時不充氣，充氣和排水的時間有控制器決定。以10L桶為例，排水閥和充氣閥的工作順序為（X:閉合，XOO:打開）OXXX排水閥充氣閥XXXOOXXOXOOXOX3.2清洗頭的設計由于酒桶的出酒口結構特殊，清洗時必須兼顧內壁和酒矛，這就要求針對其設計特殊

33、結構的清洗頭，如圖3.2.1所示。清洗頭工作狀態(tài)如圖3.2.2示。3.2.1.清洗頭的受力分析：器清洗頭工作時受到的壓力為1000N，其中氣缸輸出壓力為800N，酒桶及桶內液體重200N。由圖4.2可知其結構中最薄弱的地方應該是7噴頭桿與9分配座相配合的部分，其形狀是內徑16mm外徑20mm的環(huán)形管，壁厚為2mm。整個系統(tǒng)可視為兩端固定的壓桿。為保證其穩(wěn)定性，對其用安全系數(shù)法進行校核：Li*1II*105*0152柔度計算。九=上L10zixT0.0084二9d沢D4(1()4)式中I=D32A_兀(D2d2)對不銹鋼aQ1sb461306=602.57因為九3，所以是小柔度桿。壓桿的臨界力F

34、cr為F二b0a=306MPa*0.000113m2=34578NcrFcrFp345781000二34n二2w再對壓應力進行校核：b二N/A二1000/0.000113二8850000Pa二8.85MPaWq=200MPap結論：此結構安全。3.2.2彈簧的設計：初選圓柱螺旋彈簧，其受力為靜載壓縮，F(xiàn)=1000N（1）選材。該彈簧用于閥門內部所以選65Mn。許用切應力q=785MPap（2）初選旋繞比C為8,計算K“4C-10.615310.615“K=+=+二1.2234C-4C285（3）根據(jù)安裝空間設彈簧中徑D為48mm，根據(jù)C值查表取簧絲直徑d為25.5mm。pKC11000*8*1

35、223計算簧絲直徑d汀6廠二叫785*10：二0.0055m，取d=6mm5）求圈數(shù)n，對壓縮彈簧78500*106*0.00558*1000*53*0.02=8.635，Gdn=九8PC3maxmax6）計算其他數(shù)據(jù)并與安裝空間比較：中徑D二cd=0.048m內徑D=D-d=0.042m外徑D=D+d=0.054m2122節(jié)距p=0.28D=0.013m長度H=np+3d=0.12m2經過驗證符合要求7）驗算穩(wěn)定性。該彈簧由于套在管上所以不會失穩(wěn)成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計(論文)成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計(論文) 器件選型3.3.1.選擇液壓泵，電機：(1)選擇泵已知各桶內射流壓

36、力為0.3MPa,設水路壓力損失為0.05MPa，則液壓泵的最高工作壓力為：Pp=P+p=(0.3+0.05)MPa=0.35MPa在泵的最高工作壓力上考慮再加上25%的壓力儲備,所以泵的額定壓力為:p=0.35+0.35*25%=0.4375MPa取泄漏系數(shù)k為1.1,計算泵的流量:設噴嘴的流量為1L/s,即60L/min,注滿容積為5L、10L、20L的酒桶的時間大約為5s、10s、20s。所以泵的流量為:Q三kQ=l.l*60L/min=66L/minp應再加上系統(tǒng)中溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量,一般為3L/min查產品樣本選YB型定量葉片泵.額定壓力p=7.0MPa，轉速n=l000-l

37、500r/min，排量V=48mL/r,容積效率n=0.95v求得液壓泵輸出的實際流量為q=qn=Vnn=48*10-3*1450*0.95=66.12L/minvvtvv液壓泵輸出功率為P=pq=0.4375*l06*66.l2*l0-3/60=0.483KW0v(2)選擇電機電機功率為P=P/n=0.483/0.9=0.536KWi0選YL7114型單相電機.額定功率P=550W額定轉速n=1450r/min3.3.2選擇氣缸：(1)選擇氣缸的行程:本機設計適用桶的尺寸為高度H360高度H560氣缸的主要作用是夾緊酒桶，桶的直徑為02500500,因此必須要在活塞桿上加墊使作用在桶底部的力

38、分散，所以要預留墊的厚度和方便搬動的空間40mm.通常還應考慮各種非標桶的高度所以氣缸的行程定為400mm.(2)選擇缸徑:當氣缸以推力做功時,缸徑大小由下式得i4F4*800D=推=47.6mmnp耳兀*0.5*106*0.9圓整得50mm.式中F為氣缸輸出推力取800N,p為氣緣壓力取0.5MPa，n為效率取推s0.9.選擇活塞桿直徑:4*800杠*200*106=0.00225m由于活塞桿行程定為400mm，當活塞桿的長度L$10d時即d$40mm時按強度條件計算得只要桿徑大于3mm即滿足需要。當活塞桿的長度L10d時，按縱向彎曲極限力計算,這時活塞桿直徑與長度須同時考慮，活塞桿直徑不僅

39、和外載荷有關，而且和長度及安裝形式、材料的性能有關。普通氣缸的活塞桿材料為不銹鋼，其柔性系數(shù)m為85。本設計中氣缸的安裝形式是端自由一端固定，故取端點安裝形式系數(shù)n為0.25。m託=4.25?；钊麠U截面曲率半徑K=0.25dL、-nnEI當廠mn時,F=fA，將A=空,K=J-=0.25d代入得K1+1（厶24nKdNO.Olm由上述三種情況討論得知只要氣杠桿徑大于10mm即可滿足使用要求(3)耗氣量的計算：對單作用氣缸有Q=Ln-D2(Ps+Po)=0.4*1*-*0.052*0.5+0.1=0.00471m3=4.71LV4p40.10(4)活塞桿的運動速度全部行程要求4s完成，即v=0.

40、1m/s。綜合上述幾方面條件可選氣缸型號為IGQ50*400水箱機器工作時要消耗大量的水，需要隨時補充。為方便水的補給，減輕勞動強度，減少操作步驟，水箱上部進水設有機械式銅浮球閥，下部放水設有手動球閥。水箱容積為700*500*900，單位mm。水箱內設過濾網，過濾網用不銹鋼網自制。成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 器件選型列表名稱型號數(shù)量兩位兩通電磁閥OK61-2510兩位兩通手動閥D1VL22-101三位四通電磁閥K35HD-101三位四通手動閥D1VL35-101兩位兩通氣控閥不銹鋼角座閥屮259減壓閥395-102氣缸IGQ50*4002

41、泵YB型定量葉片泵3溢流閥EUR253壓力繼電器HED2壓力表指針式2浮球閥GD-53/42球閥ZJ-23/42軟管聚氨酯屮510m聚氨酯屮82m硬管，接頭按裝配圖執(zhí)行圖3.1管路設計圖圖3.2.2清洗頭工作示意圖第4章電路的設計電路設計電路圖見圖4.1，圖4.2。超壓顯示：當管路內壓力達到0.65MPa時，壓力繼電器動作，電路全部切斷，這時可由扣式電池供電使超壓指示燈亮。電路如圖4.3所示。KP2圖4.3超壓顯示電路電氣控制柜用不銹鋼板焊接，要求密封良好，防止“結露”現(xiàn)象對電路工作造成影響器件介紹4.2.1電機單相異步電動機就是指用單相交流電源的異步電動機。由于只需要單相電源供電，使用方便，

42、因此被廣泛應用于工業(yè)和人民生活的各個方面，如電風扇、電冰箱、洗衣機、空調設備、電動工具和醫(yī)療器械中都使用單相異步電動機作為原動機。與同容量的三相異步電動機相比較，單相異步電動機的體積較大、運行性能較差、效率和功率因數(shù)稍低，因此一般只做成小容量的。我國現(xiàn)有產品功率從幾瓦到幾百瓦。單相異步電動機具有結構簡單、成本低廉、噪聲小等優(yōu)點。（1）單相異步電動機的運行原理單相異步電動機的運行原理和三相異步電機基本相同，但有其自身的特點。從結構上看，單相異步電動機與三相籠型異步電動機相似。其轉子也為普通籠型轉子，差別僅在于定子繞組。其定子繞組為一單相工作繞組，但通常為起動的需要。定子上除了工作繞組外，還設有起

43、動繞組。它的作用是產生起動轉矩，一般只在起動時接入。當轉速達到70%-80%的同步轉速時，由離心開關將其從電源自動切除，所以正常工作時只有工作繞組在電源上運行但也有一些電容分相或電阻分相電動機，在運行時將起動繞組接于電源上。這實質上相當一臺兩相電動機，但由于它接在單相電源上，故仍稱為單相異步電動機。根據(jù)定子兩個繞組在定子上的分布以及供電情況的不同，可以產生不同的起動特性和運行特性。單相異步電動機可分為分相電動機和罩極電動機兩大類型。單相異步電動機的優(yōu)點主要是使用單相交流電，但是單相異步電動機的啟動轉矩等于零，不能自行啟動。為了使單相異步電動機能夠產生起動轉矩，關鍵是如何在起動時在電動機內部形成

44、一個旋轉磁場。根據(jù)獲得旋轉磁場方式的不同，單相異步電動機可分為分相電動機和罩極電動機兩大類型。在分析交流繞組磁動勢時曾得出一個結論：只要在空間不同相的繞組中通入時間上不同相的電流，就能產生一旋轉磁場。這樣，起動的必要條件是要求兩相繞組中通入相位不同的兩相電流。如何把工作繞組與起動繞組中通入的單相交流電電流相位分開，即所謂的“分相”，就變成了單相異步電動機的十分重要的問題。分相起動單相異步電動機就是根據(jù)這一原理設計的。分相起動單相異步電動機包括單相電阻分相起動異步電動機、單相電容分相起動異步電動機、單相電容運轉異步電動機、單相電容起動與運轉異步電動機（2）單相電容分相起動異步電動機單相電容分相起

45、動異步電動機定子上有兩個繞組：一個為工作繞組，另一個為起動繞組，兩繞組在空間相差90度。在起動繞組回路中串接起動電容C作電流分相用，并通過離心開關或繼電器觸點S與工作繞組并聯(lián)在同一單相電源上。電容器的作用是使起動繞組回路的阻抗呈容性，從而使起動繞組在起動時的電流超前電源電壓U一個相位角。由于工作繞組的阻抗是感性的，它的起動電流I滯后電源電壓U個相位角。若適當選擇電容C，使流過起動繞組的電流I超前工作繞組起動電流90度相位角，這就相當于在電動機起動時，時間相位上互差90度的兩相電流流入在空間相差90度的兩相繞組中，這樣可使電動機在起動時產生一個接近圓形的旋轉磁動勢，并在該磁場作用下產生較大的電磁

46、轉矩使電動機轉動。與電阻分相單相異步電動機比較，電容分相電動機的優(yōu)點是：1如果電容器的電容量配得合適，能夠作到使起動時起動繞組電流差不多比工作繞組電流超前90度電角度。2起動繞組的容抗可以抵消感抗使總的電抗值小些，所以起動繞組的匝數(shù)不像電阻分相時受到限制，可以多些，從而可以增大起動繞組的磁動勢。以上兩點都可使得電動機在起動時能產生一個接近圓形的旋轉磁動勢，得到較大的起動轉矩。3由于啟動繞組電流和工作繞組電流接近90度電角度，合成的線電流比較小，所以電容分相起動的單相異步電動機的起動電流較小，起動轉矩卻比較大。這種電動機的起動繞組是按短時工作設計的，在起動繞組回路中也串接了一個起動開關，所以當電

47、動機轉速達75%-80%同步轉速時，起動開關動作，起動繞組和起動電容器C就在離心開關S的作用下自動退出工作，使起動繞組脫離電源。這時電動機就在工作繞組單獨作用下運行。在轉子轉速上升的過程中，起動繞組電流加大，電容器的端電壓會升高，起動開關及時動作可以降低對電容器耐壓的要求。電容分相起動單相異步電動機改變轉子轉向的方法同電阻分相起動單相異步電動機一樣。（3）單相異步電動機的選擇當電動機輸出功率大于250W時，最好采用電容起動和運轉電動機，也可選用電容起動或電阻起動電動機。具體選擇哪一種？可從價格和起動性能方面權衡利弊來選用。對于大于550W的電動機，可選用電容起動電動機。因為在大功率范圍內電阻起

48、動電動機的起動電流太大。4.2.2.固體繼電器固體繼電器（亦稱固態(tài)繼電器）英文名稱為SolidStateRelay，簡稱SSR。它是用半導體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)。（1）SSR優(yōu)缺點及使用場合固體繼電器具有如下主要特點：控制功率小只需輸入很小的工作電流，SSR便能正常工作，并能方便地與TTL、DTL、HTL和CMOS集成電路相配合，廣泛應用于各種電子設備中。其輸出部分采用大功率晶體管或可控硅元件來控制、接通或斷

49、開負載和電源，具有很大的功率放大作用?？煽啃愿哂捎赟SR無觸點，接觸電阻小，因而工作可靠性高。它采用絕緣防水材料澆鑄，適合在潮濕和有腐蝕性氣體的場合使用。SSR內部沒有可動部件，因而具有耐振動和抗沖擊的能力?？垢蓴_能力強SSR對系統(tǒng)的干擾小，同時自身抗干擾能力也強。它沒有接點跳動，消除了因火花導致的電磁干擾。另外，由于交流型SSR采用了過零觸發(fā)技術，具有零電壓、零電流斷開的特性，從而能有效地降低線路中的dv/dt和di/dt，使得它對外界的電磁干擾降到最低限度。此外，由于SSR在輸入與輸出之間采取了光電隔離等措施，其抗干擾能力也相應明顯提高。動作快SSR由電子元件組成，響應快，對直流SSR,響

50、應時間小于幾十微秒，比電磁繼電器的速度提高近千倍。對過零交流SSR，其轉換時間也不大于市電周期的一半（即十毫秒）。壽命長SSR屬于永久性或半永久性電子器件，若使用得當，其壽命比普通電磁繼電器使用壽命要高得多。能承受的浪涌電流大SSR能承受的浪涌電流可為其額定值的610倍。對電源電壓的適應范圍廣交流型SSR的工作電壓可以在30220V內任意選擇。耐壓水平高SSR輸入與輸出之間的介質耐壓可達2.5kV以上。需要指出的是，盡管SSR有上述眾多優(yōu)點，但與傳統(tǒng)的機電式繼電器相比，仍有不足之處，如漏電流大，接觸電壓大，觸點單一，使用溫度范圍窄，過載能力差及價格偏高等。固體繼電器目前已廣泛應用于計算機外圍接

51、口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動化裝置；信號燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統(tǒng)；儀器儀表、醫(yī)療器械、復印機、自動洗衣機；自動消防，保安系統(tǒng)以及作為電網功率因素補償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開關等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。（2）SSR的分類交流固體繼電器按開關方式分有電壓過零導通型（簡稱過零型）和隨機導通型（簡稱隨機型）；按輸出開關元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強型）；按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；另外輸入端又有寬范圍輸入（DC3-32V）的恒流源

52、型和串電阻限流型等。A.SR為電流驅動型在邏輯電路驅動時應盡可能采用低電平輸出進行驅動，以保證有足夠的帶負載能力和盡可能低的零電平。B、SSR輸入端的串并聯(lián)多個SSR的輸入端可以串、并聯(lián)，但應滿足每個SSR高電平時，過零型觸發(fā)電流大于5mA，隨機型大于10mA,低電平電壓小于IV。也即并聯(lián)驅動電流應大于多個SSR的輸入電流之和;串聯(lián)時驅動電壓應大于多個開啟電壓（以4V計算）之和。（3）固體繼電器電壓等級的選取及過壓保護當加在固體繼電器交流兩端的電壓峰值超過SSR所能承受的最高電壓峰值時，固體繼電器內的元件便會被電壓擊穿而造成SSR損壞，選取合適的電壓等級和并聯(lián)壓敏電阻可以較好地保護SSR。A、

53、交流負載為220V的阻性負載時可選取220V電壓等級的SSR。B、交流負載為220V的感性負載或交流負載為380V的阻性負載時可選取380V電壓等級的SSR。C、交流負載為380V的感性負載時可選取480V電壓等級的SSR（480V等級的SSR還具有更高的靜態(tài)dv/dt指標）；其他要求特殊、可靠性要求高的場合如電力補償電容器切換、電動機正反轉等均須選取480V電壓等級的SSR。D、交流負載的電壓小于100VAC以下場合時，選擇固體繼電器最好向我公司咨詢定制。SSR過壓的保護：除SSR內部本身有RC吸收回路保護外，還可以采取并聯(lián)金屬氧化物壓敏電阻（MOV），MOV面積大小決定吸收功率，MOV的厚

54、度決定保護電壓值。一般220V系列SSR可選取500V-600V的壓敏電阻，380V系列SSR可選取800V-900V的壓敏電阻，480V系列SSR可選取1000V-1100V的壓敏電阻。（4）固體繼電器電流等級的選取及過流保護過流（最嚴重的情況為負載短路）是造成SSR內部輸出可控硅永久性損壞的最主要原因?？焖偃蹟嗥骱涂諝忾_關是過流保護方法之一，小容量SSR也可選用保險絲；許多負載在接通瞬間會產生很大的浪涌電流，由于散熱不及，浪涌電流與過流一樣也是造成SSR內部輸出可控硅損壞的最主要原因之一。因此選取固體繼電器時，保證一定的電流余量是極其重要的。A、阻性負載時，選取SSR的電流等級宜大于等于2

55、倍的負載額定電流。B、負載為交流電動機時，選取SSR的電流等級須大于等于6-7倍的電動機額定電流。C、交流電磁鐵、中間繼電器線保、電感線圈等負載時，選取SSR的電流等級宜大于等于4倍的負載額定電流，變壓器時要求大于等于5倍變壓器初級額定電流，特種感性、容性負載則應根據(jù)實際經驗還須放大SSR的電流余量。D、電力補償電容器類負載時，選取SSR的電流等級須大于5倍的負載額定電流。（5）SSR的發(fā)熱與散熱：單相SSR在導通時的最大發(fā)熱量按實際工作電流X1.5W/A來計算，在散熱設計時，應考慮到環(huán)境溫度，通風條件（自然冷卻、風扇冷卻）及SSR安裝密度等因素。（6）電網頻率：SSR應用于50Hz或60Hz

56、的工頻電網上，不宜于低頻或高次諧波分量大的場合，如變頻器輸出端有多組負載需要分別切換，采用SSR作為開關則可能由于高次諧波使其不能可靠關斷，并且高次諧波還可能使SSR內部的RC吸收回路因過熱而炸裂。固體繼電器兩交流端無極性。圖4.2.2SSR接線圖4.2.3低壓斷路器低壓斷路器俗稱自動空氣開關，是低壓配電網中的主要電氣開關之一，它不僅可以接通和分斷正常負載電流、電動機工作電流和過載電流，而且可以接通和分斷短路電流。主要用在不頻繁操作的低壓配電線路或開關柜（箱）中作為電源開關使用，并對線路、電器設備及電動機等實行保護，當它們發(fā)生嚴重過電流、過載、短路、斷相、漏電等故障時，能自動切斷線路，起到保護

57、作用，應用十分廣泛。較高性能型萬能式斷路器帶有三段式保護特性，并具有選擇性保護功能。高性能萬能式斷路器帶有各種保護功能脫扣器，包括智能化脫扣器，可實現(xiàn)計算機網絡通信。低壓斷路器具有的多種功能，是以脫扣器或附件的形式實現(xiàn)的，根據(jù)用途不同，斷路器可配備不同的脫扣器或繼電器。脫扣器是斷路器本身的一個組成部分，而繼電器（包括熱敏電阻保護單元）則通過與斷路器操作機構相連的欠電壓脫扣器或分離脫扣器的動作控制斷路器。4.2.4整流、濾波負載總電阻按100歐計算，變壓器副邊有效值U=U/1.2=24/1.2=20V0二極管承受的最高反向電壓U二込U=28VDRM150由RC=5*T/2=5*=0.02S知2C

58、=0.05/R=500F選用35V470uF器件選型名稱型號數(shù)量備注單相電機YL7114550W3固態(tài)繼電器40A/220VAC3可編程控制器FX1S-30MT1變壓器BK-100VA/AC24V1繼電器HH52P/24V12空氣開關DE47-2P/3A3帶燈開關KD10-121-R（G）2242紅綠各一個指示燈XDX124VG8綠色熔斷器R3-1210變壓器ZBDG1整流橋MB4S1控制柜不銹鋼自制電容8535V470Uf1接線端子排、線號、夾頭、熱縮管若干220701-TCmmJLLmji川:接水象1.IIIII說明：P咲斛見骯主杜接噩qt11EfM4.LEft-9i-ki圖4.1電路圖圖

59、4.2PLC主機接線圖第5章PLC程序的設計5.1PLC技術基本原理5.1.1PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController（PC）個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編

60、程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC）。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30%-40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。而對于傳統(tǒng)的繼電器電路來說，它難以實現(xiàn)復雜邏輯功能的和數(shù)字式控制，而且要實現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅