充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 1 前 言 1.1 選題的依據及意義 . 1 1.2 國內外研究概況及發展趨勢 . 1 1.3 PLC 控制系統的發展概況 . 2 1.3.1 國外 PLC 發展概況 . 2 1.3.2 技術發展動向 . 2 1.3.3 國內發展及應用概況 . 3 1.4. 設計要求及工作內容 . 3 1.5 目標、主要特色及工作進度 . 4 2 整體機械結構與旋轉工作臺的設計 2.1 整體系統結構分析 . 5 2.2.旋轉工作臺的部件分析 . 8 2.2.1 旋轉工作臺簡介 . 8 2.2.2 槽輪的結構分析 . 8 2.2.3 滾動軸承類型的選擇 . 10 2.2.4 螺釘的強度校核 . 12 2.2.5 軸的校核 . 13 3 推網工作臺與磙子工作臺的結構設計 3.1 推網工作臺和磙子升降臺簡介 . 14 3.2 推網工作臺和磙子升降臺結構 . 15 3.3 推網工作臺和磙子升降臺部件分析 .15 3.3.1 滑動螺旋傳動的校核計算 . 16 3.3.2 聯軸器的選擇 . 19 3.3.3 導軌的選擇 . 20 4 自動印花設備的控制系統 4.1 可編程控 制系統的基本結構 . 21 4.2 自動印花設備的控制要求及印花工藝 . 23 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 4.3 控制系統設計及功能 .25 4.3.1 控制系統的構成 .25 4.3.2 主電動機的控制 .26 4.3.3 輸入、輸出地址分配， PLC 外部接線圖和限位開關的位置 .28 4.3.4 軟件編程 .29 4.4 總結與評價 .32 參考文獻 .32 致謝 .33 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 絲網印花機 系統 設計 1 前 言 1.1 選題的依據及意義： 紡織品印花技術的發展進程古老綿長，在人類紀元的第一個千年中，我們的祖先在織物印花技藝的發展上作出了卓越的貢獻，現今常見的各種印花工藝如直接印花，防染印花以及軋染、蠟染工藝的發源地都在中國。 近年來，我國印染業得到了前所未有的發展。印花機械產業依托大行業的大好形勢和自身產業不斷整合、改造、技術進步 ，產業整體水平得到快速提升。 也正是在這種環境下，各種先進的自動印花設備應運而生，并在紡織，制鞋，印刷等印染行業扮演著越來越重要的角色。由于其自動化程度高、控制簡便、結構簡單、價格低廉的優點使得其在家庭企業，中小企業、民營單位甚至輕工業領域都有很高的使用度。其重要性不言而喻，對其進行研究和開發具有很大的市場空間和實用價值。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1.2 國內外研究概況及發展趨勢： 近兩年來，國內外印染新工藝、新技術、新設備不斷涌現，顯示出全球印染機械行業蓬勃發展的勢頭。節能、環保、高效是 21 世紀印染工業可持續發展的方向，短流程以 及無水加工技術、無制版印花技術、低溫等離子處理等新技術和自動化技術是未來印染機械的發展趨勢。 自 CITME 2002 以來， 我國印染業得到了前所未有的發展。規模以上企業已達1370 家，產量從 1995 年 136 48 億米增加至 2003 年 251 32 億米，約占全球印染布總量 30；印染主要六大類產品出口 75 78 億米，同比增長 35 30。印花產業依托大行業的大好形勢和自身產業不斷整合、改造、技術進步，產業整體水平得到快速提升，產量、質量、花色品種、產品結構均取得了令人矚目的成績。據 2003年統計，我國擁有各種印 花設備 2000 余臺，其中輥筒印花機 145 174 臺，圓網印花機 610 630 臺，平網印花機 1377 臺。除輥筒印花機外， 70圓、平網來自荷蘭、瑞士、奧地利、意大利、德國、日本等先進國家和國內印染機械制造佼佼者如上印機、黃石紡機、浙江印機等廠家。 目前印染設備技術發展總的趨勢是：向環境保護、節能降耗、省時高效、短流程方面發展，重視無水加工技術、無制版印花技術、低溫等離子處理等新技術；另一重要趨勢是廣泛采用自動化技術，傳動系統采用交流變頻多單元同步調速系統；在控制系統方面，廣泛應用可編程控制器 (PLC)或工業 計算機控制 (IPC)，參數在線監控普遍應用，提升了染整設備的自動化程度，使工藝穩定性、重現性得以大幅度提高。 1.3 PLC 控制系統的發展概況： 1.3.1 國外 PLC發展概況 PLC 自問世以來，經過 40多年的發展，在美、德、日等工業發達國家已成為重要的產業之一。世界總銷售額不斷上升、生產廠家不斷涌現、品種不斷翻新。產量產值大幅度上升而價格則不斷下降。 目前，世界上有 200 多個廠家生產 PLC，較有名的： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 美國： AB 通用電氣、莫迪康公司； 日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等； 德國：西門子公司； 法 國： TE 施耐德公司； 韓國：三星、 LG 公司等。 1.3.2 技術發展動向 1. 產品規模向大、小兩個方向發展。 大： I/O 點數達 14336 點、 32 位為微處理器、多 CPU 并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 小： 由整體結構向小型模塊化結構發展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2. PLC 在閉環過程控制中應用日益廣泛。 3. 不斷加強通訊功能。 4. 新器件和模塊不斷推出 高檔的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高處理速度外，還有帶處理器的 EPROM 或 RAM的智能 I/O 模塊、高速計數模塊、遠程 I/O 模塊 等專用化模塊。 5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化 有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的 PLC 指令系統。 6. 發展容錯技術 采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。 7. 追求軟硬件的標準化。 1.3.3 國內發展及應用概況 我國的 PLC 產品的研制和生產經歷了三個階段：順序控制器（ 1973 1979） 一位處理器為主的工業控制器（ 1979 1985） 8 位微處理器為主的可編程序控制器（ 1985 以后）。在對外開放政策的推動下，國外 PLC 產品大量進入我國市場，一部分隨成套設備進口。如寶鋼一、二期工程就引進了 500 多套，還有咸陽顯象管廠、秦皇島煤碼頭、汽車廠等。現在， PLC 在國內的各行各業也有了極大的應用，充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 技術含量也越來越高。 1.4.設計要求及工作內容： 本課題主要包含自動印花設備的機械結構設計和 PLC 控制系統設計兩個部分。 1. 本自動印花設備由可轉位的工作臺，可上下、左右移動的印花機構，和可左右移 動的推網機構組成。通過各機構的協調動作，實現自動印花過程。 2. 設計工作臺的機械結構。 3. 設計印花機構和推網機構的機械結 構。 4.設計控制系統的電路，實現工作臺和印花機構的邏輯動作。 在自動印花設備結構設計時，采用了外槽輪機構帶動工作臺旋轉，并在印花機構和推網機構中采用螺旋機構進行傳動。最后成形時所包含的主要部件是底座、槽輪、銷子、螺桿、螺母、導軌、軸、工作臺等。需要對一些重要部件進行強度校驗。 在設計 PLC 控制系統時分為電路原理的設計， PLC 流程圖和外部接線圖，以及梯形圖和程序的設計等。 1.5目標、主要特色及工作進度 1.目標 設計一套由電動機驅動， PLC 控制，使用控制算法的自動印花設備。 2.主要特色 本自動印 花設備由可轉位的工作臺，可上下、左右移動的印花機構，和可左右移動的推網機構組成。通過各機構的協調動作和控制系統的電路實現工作臺和印花機構的邏輯動作，實現自動印花過程。自動化程度高、結構簡單、控制方便，具有很高的實用價值和市場空間。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.工作進度 1.搜集資料寫開題報告，英文翻譯。 第 1 周第 2周 2.設計自動印花設備的機械結構，并繪制零件圖和裝配圖。 第 3 周第 8周 3.設計控制系統的電路圖。 第 9 周第 11 周 4.編寫相關控制算法。 第 12 周第 14 周 5.撰寫畢業論文。 第 15 周第 16 周 6 答辯準備及畢業答辯 第 17周 2.整體機械結構與旋轉工作臺的設計 自動印花設備系統由四部分組成： 1. 旋轉工作臺 2. 推網工作臺 3. 磙 子工作臺 4. PLC 控制系統 我們所設計的自動印花設備系統的主要參數是根據使用者對設備的要求和所要加工的毛料確定的。 毛料的要求： 297mm 210mm。 效率要高：可以連續不間斷的加工產品。 使用舒適度：一個人可以坐在椅子上長時間工作。 成本要低、實用性高、適合大批量生產。 自動印花設備的控制系統有單片機和 PLC 兩種控制方式，考慮到實用性、使用效率、普及性、性價比等因素，我們最終選用了技術比較成熟的 PLC 控制系統。 2.1 整體系統結構分析 為了滿足使用舒適度，可以讓工作者坐在椅子上長時間工作的要求， 同時兼顧成本。我們把整體機器的工作界面高度定在 850mm。配合調整椅子的高度，這個高度會讓工作者加工起來既方便又舒適，可以使工作者在長時間工作環境下仍感到十充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 分舒適，使工作效率和產品質量不下降。 整個設備機構分為三大部分。按照圖 2-1進行布局。由于本設備體積，重量都不大。所以各設備受力并不大。各部分用鐵架作支撐。都采用地角螺栓與地面連接，見圖 2-2。所以要注意聯結處地面的水平與整潔。 為了滿足工作臺可轉位且可以連續不間斷加工產品的要求，我們采用了槽輪傳動機構。考慮到我們所需要的槽輪轉速很低，所以需要外購一個減 速器減速。同時由于精度要求不高，所以省略了鎖止弧。 在實現印花機構可以上下、左右移動和推網機構可左右移動時。我們選擇了簡便實用的螺旋傳動機構。其中為了實現印花機同時在二維空間左右、上下運動。我 們選用將兩個螺旋傳動裝置的螺母聯結起來。上下方向絲杠旋轉，螺母上下傳動。 印花網旋轉工作臺磙子工作臺推網工作臺磙子料 2 9 7 x 2 1 0圖 2-1 總體安裝示意圖 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 2-2 印花設備的連接與固定示意圖 左右方向螺母固定，絲杠左右傳動從而帶動磙子進行印花 。巧妙簡便的實現了設備的關鍵工步。為了防止兩個螺母聯結使豎直絲杠一直受較大的徑向力，首先我們安裝了一個螺栓，在機器不工作時鎖死，來分擔絲杠受的徑向力。同時將螺母與殼體相互嚙合，既分擔了絲杠的徑向力。又起到了導軌的作用，見圖 2-3。 圖 2-3 印花機的螺旋機構簡圖 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 設備受載荷較小，螺旋傳動機構所傳遞的力也不大。對電動機的選擇要求不高。具體選擇如下表 2-1。 表 2-1 電動機的簡單選擇 工作臺 動作 電動機代號 電動機型號 電動機轉速 旋轉工作臺 旋轉 主電動機 Y90L-6 910r/min 推網工作臺 推網 /收網 3 號電動機 Y90L-6 910r/min 磙子工作臺 上 /下 1 號電動機 A-O2 1400r/min 磙子工作臺 左 /右 2 號電動機 A-O2 1400r/min 推 /收網和磙子推壓過程是完成印花的全過程 ,完成印花后工作臺再轉 90 , 下一個工作步驟是對加工產品進行烘干 ,使刻印的花紋圖案清晰耐久。可以直接外購一臺適合的烘干機配合使用 .在此不做詳細解釋。烘干后工作臺再次旋轉 90 ,工作者在這個時候可取下加工好的 產品。 最后要通過各機構的協調動作和控制系統的電路實現工作臺和印花機構的邏輯動作，實現自動印花過程的循環往復。 2.2.旋轉工作臺的部件分析 2.2.1 旋轉工作臺簡介 旋轉工作臺是自動印花機中一個重要的工作界面。通過旋轉實現自動連續加工。其主要部件有槽輪機構，心軸，軸承，底座，變速箱和電動機等。其中槽輪是最重要的一個部機構。工作臺在它的帶動下做間歇旋轉。心軸在機構中不旋轉，只承受彎矩，起支撐固定作用。下部用螺釘夾緊限位。臺面和殼體聯為一體。通過軸承驚醒旋轉。最底部加裝了一個推力軸承，用來承擔較 大的軸向力。電動機通過變速器減速達到所需的速度。整個設備用地角螺栓固定，保持較高的水平度。旋轉工作臺示意圖見圖 2-4。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 2-4 旋轉工作臺示意圖 2.2.2 槽輪的結構分析 槽輪是旋轉工作臺中最重要的一個機構。由于我們要求的轉速很低，只有2.5r/min，所以省略了撥盤上的鎖止弧。 1. 槽輪機構的及工作原理和型式 槽輪機構又稱馬爾他機構，如圖 2-5所示。它是由槽輪 2、帶有圓柱銷的撥盤 1 和機架組成。當撥盤 1作勻速轉動時，驅使槽 輪 2作間歇運動。當圓柱銷進入槽輪槽時，撥盤上的圓柱銷將帶動槽輪轉動。撥盤轉過一定角度后，圓柱銷將從槽中退出。為了保證圓柱銷下一次能正確地進入槽內，必須采用鎖止弧將槽輪鎖住不動，直到下一個圓柱銷進入槽后才放開，這時槽輪又可隨撥盤一起轉動，即進入下一個 圖 2-5 槽輪機構示意圖 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 運動循環 1。 2. 槽輪的特點： 1） .構造簡單，外形尺寸小； 2） .機械效率高，并能較平穩地，間歇地進行 轉位； 3） .但因傳動時存在柔性沖擊，故常用于速度不太高的場合。 3. 槽輪機構的幾何尺寸計算： 圓銷回轉半徑： 1 84)4s in (s in LzLRmm 圓銷半徑： 106 Rr mm 槽頂高： 184)4c o s ()c o s ( LzLSmm 槽輪機構的中心距： 260L mm 槽深： 118)10184260(184)( rRLSh mm 槽輪中心孔： 152)(21 SLd mm 撥盤中心軸： 66)(22 rRLd mm 鎖住弧半徑： 1 6 68101 8 4 erRRx mm 推薦： e=（ 0.6 0.8） r, 但 e 3 5mm 鎖住弧張開角： 7.4)5.01()21(221 zmm 根據計算設計出我們所需要的槽輪，見圖 2-6 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 R=184mmS=184mmL = 2 6 0 m mr = 1 0 m mh=118mm圖 2-6 槽輪 2.2.3 滾動軸承類型的選擇 選擇滾動軸承類型時，需要考慮下列因素： 1. 軸承所受載荷的大小和方向。（徑向、軸向或既有徑向又有軸向的聯合載荷） 2. 軸承載荷的性質。（固定、變動 或沖擊載荷）。 3. 工作環境（溫度和濕度）和軸承轉速。 4. 對軸承剛性的要求（要求預緊以增加軸承部件的剛度）。 5. 調心性能的要求（軸的軸線和殼體孔的軸線的同軸度）。 6. 軸向位移的要求（固定支承或游動支承）。 7. 要求軸承工作時振動小、噪聲低和安裝維修方便等。 2 在旋轉工作臺中所用的一對深溝球軸承，根據機械設計結構，對軸承的轉速要求很低，所以軸承通過不斷保養可以使壽命延長很多。軸頸直徑 d =55mm，轉速 n =0.625r/min，徑向載荷 Fr = 2000N，軸向載荷 Fa =900N，要 求壽命 Lh 24000h,工作溫度 t 100。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 根據給定的條件試選軸承 6211 型軸承。 1） 查表：額定動載荷 C =33.35KN，額定靜載荷 Co =25.02KN， nmax6000r/min（脂潤滑）。 2） 按照額定動載荷計算： （ 2-1） 對球軸承 =3 ( )（ 2-2） 由 0 3 5.02 5 0 2 09 0 0 CoFa查表： e =0.24 Y=1.85 由 2.045.02000900 eFrFa4 查表： X =0.56 查表得： fp =1 代入得： 278590085.1200056.0 P )(4 7 7 7 01248102 4 0 0 0625.0602785 36 NC 故 6211 型軸承能滿足要求。 3） 按照額定靜載荷校核 SoPoCo 選取 So=1 YoFaXoFrPo （ 2-3） 由 45.02000900 FrFa當 8.0FrFa時， Xo=1， Yo=0 得 Po=Fr=2000N 代入上式， Co=25020NSoPo=2000N 滿足要求 4） 極限轉速校核 根據機械設計結構，對軸承的轉速要求很低。 nffn lim21m ax （ 2-4） 由 057.04 7 7 7 02740 CP查圖得 f1=1 45.0FrFa 查圖得 f2 =0.9 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 代 入 m in )/(432048009.01m a x rn nrn m a xm in/625.0 滿足要求。 2.2.4 螺釘的強度校核 有四個螺釘對稱固定槽輪到殼體上 ,四個螺釘平均受力。槽輪帶動工作臺旋轉，螺釘將受到剪切 剪切強度條件： 420 dF （ 2-5） 擠呀壓強度條件 : m in0 pp LdF （ 2-6） 式中 : F 為螺釘縮手的工作剪切力 ,約為 500N； d0為螺釘剪切面的直徑； Lmin 為螺釘桿與孔壁擠壓面的最小高度 ,單位為 mm,設計時應該使Lmin 1.25d0 ； 為材料的許用擠應力； 為材料許用切應力； 螺釘螺紋的公差直徑 d設為 10mm， 查表可得 螺距 P 為 1mm， 螺釘材料為 45號鋼，查表可知這種材料的屈服極限 S為 240Mpa， 許用應力 = S/4=60Mpa， 材料許用剪切應力 =0.6 =36MPa 將以上數據代入式中，得 =6.4MPa 36MPa 許用擠應力 p=sps, 26.1Sp, p=120MPa 將以上數據代入式中，得 MPap 50120MPa 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 經檢驗，螺釘強度在許用范圍之內。 2.2.5 軸的校核 軸是組成機器的主要零件之一。設備中的軸只起支撐作用 ,承受彎矩。可以當心軸對待。應該按照彎曲強度計算。軸上零件有深溝球軸承 ,推力軸承 ,同時在低部有對稱的螺釘卡住。從整體上看 ,只有在印花設備的磙子下降后左右移動時承受一個短暫載荷 ,受力不大。 A B C DM m a xF2F1F3圖 7 軸的結構圖 受力圖 彎矩圖 做出軸的結構圖 ,受力圖和彎矩圖 ,見圖 7。如圖所示 ,在軸受到彎曲力的時候 ,彎曲力會分解為一個彎矩。 Mmax= aFaaF 22211 )( 200x667+600x300=313.4N.M 軸的材料為 45號鋼 ,查表得 : 許用彎曲應力 1 =55MPa 查表得 :抗彎截面系 W= dd 33 1.032 323m a xm a xdMMWca 14.78MPA 1 =55MPa,故安全。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.推網工作臺與磙子工作臺的結構設計 3.1 推網工作臺和磙子升降臺簡介 推網工作臺是自動印花設備中的一部分 。 它負責將印花網自動推到所要加工的產品上 ,并且在加工完畢后收回 印花網 。磙子升降臺印花的關鍵設備。通過螺旋傳動的下壓力和磙子本身的重力 ,將網子編織的花紋刻印到皮革等加工物上 .完成印花。 兩個工作臺的工作原理類似，由螺桿，螺母，圓柱導軌，軸承，軸襯，磙子，底座等零部件組成。磙子工作臺的螺桿和軸承都是一樣的，可以通用，維修非常方便。 推網工作臺通過螺旋傳動帶動特制螺母左右滑動，通過導軌確保傳動的精度和平穩度。螺母上固定絲網，從而推動絲網左右滑動。在磙子工作臺中我們設計了兩個螺旋傳動體，并通過特殊設計的螺母將兩個螺旋傳動裝置聯結起來。上下方向絲杠旋轉，螺母上下傳動，實現磙子的 上升、下降。左右方向螺母固定，絲杠左右傳動從而帶動磙子進行印花。巧妙、簡便的實現了設備的關鍵印花過程。 3.2 推網工作臺和磙子升降臺結構 推網工作臺和磙子升降臺的結構裝配簡圖見圖 3-1、圖 3-2，工作參數見表 3-1。 推網工作臺螺旋傳動參數： 螺距： p=10mm；公稱直徑： d=80mm； 外螺紋中徑： d2 =d-5=75mm； 外螺紋小徑： d3 =d-11=69mm； 內螺紋大徑： D4 =d+1=81mm； 內螺紋中徑： D4 =d-5=75mm； 內螺紋小徑： D1 =d-10=70mm； 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 磙子工作臺螺旋傳動參數： 螺距： p=3mm；公稱直徑： d=24mm； 外螺紋中徑： d2=d-1.5=22.5mm； 外螺紋小徑： d3=d-3.5=19.5mm； 內螺紋大徑： D4 =d+0.5=24.5mm； 內螺紋中徑： D4 =d-1.5=22.5mm； 內螺紋小徑： D1 =d-3=21mm； 表 3-1 兩工作臺工作參數 設備 動作 電動機轉速 行程 絲杠螺距 時間 推網工作臺 左 /右 910r/min 420mm 10mm 2.75s 磙子工作臺 上 /下 1400r/min 422mm 3mm 6.03s 磙子工作臺 左 /右 1400r/min 82.44mm 3mm 1.18s 3.3 推網工作臺和磙子升降臺部件分析 兩工作臺工作原理相同，零部件類同，校核以磙子工作臺的零件為例。 3.3.1 滑動螺旋傳動的校核計算 1耐磨性計算 滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態等因素有關。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力 p，使其小于材料的 許用壓力 p。 如圖 3-3所示，作用于螺桿的軸向力為 Q（ N），螺紋的承壓面積（指螺紋工作表面投影到垂充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 直于軸向力的平面上的面積）為 A（ mm2），螺紋中徑為 d2 （ mm），螺紋工作高度為H（ mm），螺紋螺距為 P（ mm），螺母高度為 D（ mm），螺紋工件圈數為 u H/P 。 圖 3-3 螺旋副受力 則螺紋工作面上的耐磨性條件 (可作為校核計算用 )為 : （ 3-1） 式中： P為材料的許用壓力，查表得 P=8MPa； M P aPM P ahHQPhuQAQP dd 862.522 經檢驗， 螺紋工作面上的耐磨性 在許用范圍之內 。 2螺桿的強度計算 受力較大的螺桿需進行強度計算。螺桿工作時承受軸向壓力（或拉力） Q 和扭矩 T 的作用。螺桿危險截面上既有壓縮（或拉伸）應 力；又有切應力。因此；校核螺桿強度時，應根據第四強度理論求出危險截面的計算應力 ca，其強度條件為： （ 3-2） 式中： A 螺桿螺紋段的危險截面面積； mmdA 2221 045.044 24.0 WT 螺桿螺紋段的抗扭截面系數； mmddW At 3131 0 0 0 2 7.0416 dl 螺桿螺紋小徑； dl = 19.5mm； T 螺桿所受的扭矩 2)( dQtgT v 螺桿材料的許用應力，查表得 604 sMPa， 代入強度條件公式得： M P aM P aca 608.49 ；故安全 3螺母螺紋牙的強度計算 螺紋牙多發生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 螺母螺紋牙的強度。 如圖 3-4所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑 D 處展開，則可看作寬度為 D 的懸臂梁。假設螺母每圈螺紋 所承受的平均壓力為 Q/u，并作用在以螺紋中徑D2為直徑的圓周上。 螺紋牙危險截面 a a的剪切強度條件為 （ 3-3） 螺紋牙危險截面 a a的彎曲強度條件為： （ 3-4） 圖 3-4 螺母螺紋圈的受力 式中： b 螺紋牙根部的厚度，單位為 mm,對于梯形螺紋， b=0.65P,P 為螺紋螺距； l 彎曲力臂 ,單位為 mm，（參見圖 9l=(D-D2)/2）； 螺母材料的許用切應力 ,單位為 MPa； b 螺母材料的許用彎曲應力，單位為 MPa； 查表得：許用應力 1446.0 MPa 許用應力 240 b MPa 代入上式 dBuQ98.2 MPa MPa144 ；故安全。 M P auD Flbb 1 6 76 2 MPab 240 ；故安全。 4螺桿的穩定性計算 ： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向壓力 Q大于某一臨界值時，螺桿就會突然發生側向彎曲而喪失其穩定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力 Q 必須小 于臨界載荷 Qc（單位為 N）。則螺桿的穩定性條件為： Ssc=Qc/Q Ss（ 3-5） 式中： Ssc 螺桿穩定性的計算安全系數； Ss 螺桿穩定性安全系數，對于傳導螺旋， Ss 2.5 4.0； Qc 螺桿的臨界載荷， N，根據螺桿的柔度 S值的大小選用不同的公式計算。 S= l/i，此處，為螺桿的長度系數，為螺桿的工作長度，單位為 mm，螺桿兩端支承時，取兩支點間的距離作為工作長度 l； i 為螺桿危險截面的慣性半徑， 單位為 mm，螺桿危 險截面面積 dA 214，則41dAIi ； 代入得： S= l/i=4840195.047.05.0 （當 S 40 時，可以不必進行穩定性核核。若上述計算結果不滿足穩定性條件時，應適當增加螺桿的小徑 d1。） 當 S 100 時，對于強度極限 B 380MPa 的普通碳素鋼，如 Q235、 Q275 等，取 Qc（ 304 1.12 S） /4d12 代入得： Ssc=Qc/Q=4.76 24.5Ss ；所 以符合要求。 2 3.3.2 聯軸器的選擇 常用聯軸器大多已標準化或規格化，一般情況下只需正確選擇聯軸器的類型、確定聯軸器的型號及尺寸。必要時，可對其易損的薄弱環節進行負荷能力的校核計算，轉速高時，還應驗算其外緣的離心應力和彈性元件的變形，進行平衡檢驗等。 聯軸器類型的選擇。 1. 選擇聯軸器類型時，應考慮： (1)所需傳遞轉矩的大小和性質，對緩沖、減振功能的要求以及是否可能發生共振等。 (2)由制造和裝配誤差、軸受載和熱膨脹變形以及部件之間的相對運動等引起兩軸軸線的相對位移程度。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 (3)許 用的外形尺寸和安裝方法，為了便于裝配、調整和維修所必需的操作空間。對于大型的聯軸器，應能在軸不需作軸向移動的條件下實現裝拆。 此外，還應考慮工作環境、使用壽命以及潤滑和密封和經濟性等條件，再參考各類聯軸器特性，選擇一種合用的聯軸器類型。 2. 聯軸器的簡單計算 在兩個工作臺中我們都選擇了 對中榫凸緣聯軸器 載荷計算： 公稱轉矩： MNT 12.51400 75.09550查表得 Ka=1.9；計算轉矩為： MNTKaT ca 7.912.59.1 型號選擇：查表得 YLD 1對中榫凸緣聯軸器公稱轉矩為 10 MN ，許用最大轉速為8111r/min,軸徑 22mm 32mm，所以適合。 3. 對中榫凸緣聯軸器的介紹 對中榫凸緣聯軸器 (圖 13-5)：用普通孔螺栓來聯接兩個半聯軸器，靠接合面的摩擦力來傳遞轉矩。一個半聯軸器的凸肩與另一個半聯軸器上的凹槽相配合而對中。為了運行安全，凸緣聯軸器可做成帶防護邊的 (圖 3-6)。 特點：構造簡單、成本低、可傳遞較大轉矩，但不能補償兩軸間的相對位移，對兩軸對中性的要求很高。適用于轉速低、無沖擊、軸的剛性大、對中性較好時的場合。 3 圖 3-5 圖 3-6 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.3.3 導軌的選擇 在螺旋傳動中為了保持傳遞的精確和平穩，我們加裝了圓柱直線導軌。固定在螺桿的兩端，保持螺母的垂直上下滑動，避免產成轉動、搖擺。導軌為外購零件，具體安裝如下圖 3-7： 圖 3-7 導軌的安裝示意 圖 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 4.自動印花設備的控制系統 自動印花設備的控制系統可以選擇單片機和 PLC 兩種控制方式，考慮到實用性、使用效率、普及性和性價比等因素，我們最終選用了技術比較成熟的 PLC 控制系統。 PLC 可編程控制 器（ Programmable Controller）是以微處理機為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術等現代科技而發展起來的一種新型工業自動控制裝置，是將計算機技術應用于工業控制領域的新產品。早期的可編程控制器主來代替繼電器實現邏輯控制，因此稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC，隨著技術的發展，現代可編程控制器的功能已經超過了邏輯控制的范圍。 PLC 從誕生至今，僅有 30年的歷史，但是得到了異常迅猛的發展，并與 CAD/CAM、機器人技術一起被譽 為工業自動化的三大支柱之一。 4 4.1 可編程控制系統的基本結構 圖 4-1 PLC 控制系統的基本結構 1、中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態， 并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入 I/O 映象區，然后從用戶程序充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入 I/O 映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將 I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。 為了進一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構成冗余系統， 或采用三 CPU 的表決式系統。這樣，即使某個 CPU 出現故障 ，整個系統仍能正常運行。 2、存儲器 存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 PLC 常用的存儲器類型 （ 1） RAM （ Random Assess Memory） 這是一種讀 /寫存儲器 (隨機存儲器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。 （ 2） EPROM（ Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內的所有內容保持不變。 (在紫外線連續照射下可擦除存儲器內容 )。 （ 3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。 PLC 存儲空間的分配 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據 PLC 的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區域： （ 1）系統程序存儲區 （ 2）系統 RAM 存儲區（包括 I/O 映象區和系統軟設備等） （ 3）用戶程序存儲區 系統程序存儲區：在系統程序存儲區中存放著相當于計算機操作系統的系統程序。包括監控程序、管 理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統診斷子程序等。由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該 PLC的性能。 系統 RAM 存儲區：系統 RAM 存儲區包括 I/O 映象區以及各類軟設備，如：邏輯線圈；數據寄存器；計時器；計數器；變址寄存器；累加器等存儲器。 （ 1） I/O 映象區：由于 PLC 投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 態和數據，在輸出刷新階段才將輸出的狀態和數據送至相應的外設。因此，它需要一定數量的存儲單元 (RAM)以存放 I/O 的狀態和數據，這些單元稱作 I/O 映象區。一個 開關量 I/O 占用存儲單元中的一個位（ bit），一個模擬量 I/O 占用存儲單元中的一個字（ 16個 bit）。因此整個 I/O 映象區可看作兩個部分組成：開關量 I/O 映象區；模擬量 I/O 映象區。 （ 2）系統軟設備存儲區 除了 I/O 映象區區以外，系統 RAM 存儲區還包括 PLC 內部各類軟設備（邏輯線圈、計時器、計數器、數據寄存器和累加器等）的存儲區。該存儲區又分為具有失電保持的存儲區域和無失電保持的存儲區域，前者在 PLC 斷電時，由內部的鋰電池供電，數據不會遺失；后者當 PLC 斷電時，數據被清零。 1）邏輯線圈 與開關輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統 RAM 存儲區中的一個位，但不能直接驅動外設，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的 PLC 還提供數量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。 2）數據寄存器 與模擬量 I/O 一樣，每個數據寄存器占用系統 RAM 存儲區中的一個字 (16 bits)。 另外， PLC 還提供數量不等的特殊數據寄存器，具有不同的功能。 3）計時器 4）計數器 用戶程序存儲區 用戶程序存儲區存放用戶編制的用戶程序。不同類型的 PLC，其存儲容量各不相 同。 3、電源 PLC 的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網上去。 5 4.2 自動印花設備的控制要求及印花工藝 實現自動印花的生產過程要經過放料 推網 印花 收網 烘干 取料的循充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 環工序。操作人員將規定大小的皮革等放到旋轉工作臺上，然后按下啟動按鈕，主電動機不間斷運行，工作臺在槽輪的帶動下做每次 90的旋轉。 在槽輪的每一個槽的底部裝有啟動開關 SB1（見圖 4-2），這樣可以連續加工，大大提高了工作效率。當銷子壓下啟動開關，啟動 PLC 控制系統。在通過對三個三相異步電動機的順序啟動、正反轉和延時的控制完成印花的過程。然后通過工作臺的旋轉完成烘干、卸料、再次放料。自動印花設備的 PLC 流程功能圖見圖 4-3。 圖 4-2 SB1 位置示意圖（其它類同） 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 010101010101推網前進磙子下降磙子前進磙子后退磙子上升推網后退起動S Q 1 : 左 限 位 開 關S Q 2 : 下 限 位 開 關S Q 3 : 左 限 位 開 關S Q 4 : 右 限 位 開 關S Q 5 : 上 限 位 開 關S Q 6 : 右 限 位 開 關S B 1 : 起 動 按 鈕圖 4-3 PLC 流程圖 4.3 控 制系統設計及功能 4.3.1 控制系統的構成 該設備采用機械和電氣傳動方式來完成印花的過程。由于設備運行環境對控制系統的可靠性和穩定性要求較高，因此，選用性價比高、功能強、速度快的日本三菱 FX2N-24MR 型 PLC 作為控制系統的核心。由此構成的以 PLC 為核心的電氣控制系統框圖見圖 4-4，旋轉工作臺電路圖見圖 4-5。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充