基于PLC的棉花打包機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要在以往，對(duì)于棉花打包機(jī)而言，通常情況下會(huì)根據(jù)人工打包的形式來(lái)進(jìn)行工作，但是這種工作模式帶來(lái)的效率往往不盡如人意，不但如此，付出的成本也極為高昂，還會(huì)投入不少的人力物力，質(zhì)量難以得到有力的保障。在此次設(shè)計(jì)中，為了解決這項(xiàng)難題，本人在進(jìn)行了解析之后，最終決定擬定出一種自動(dòng)打包機(jī)，與之前的模式進(jìn)行對(duì)比，其效率得到了大幅度的提升，而且有助于令投入的成本銳減。需要注意的是，與經(jīng)濟(jì)優(yōu)渥、技術(shù)先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行對(duì)比，我國(guó)在此領(lǐng)域的發(fā)展稍顯滯后，依舊存在著不小的差距，但是這種差距只會(huì)愈來(lái)愈小。本課題中，設(shè)計(jì)的裝置對(duì)于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展能夠起到舉足輕重的積極意義。核心的組成部分涉及到了機(jī)座、液壓系統(tǒng)等等，在多數(shù)情況下，一般類型的裝置會(huì)運(yùn)用到絲杠傳動(dòng)，但是本設(shè)計(jì)例外，本人所采用的是液壓傳動(dòng)，此時(shí)帶來(lái)的動(dòng)力傳遞會(huì)明顯更大。充分的運(yùn)用公式來(lái)運(yùn)算活塞桿與滾筒參數(shù)，計(jì)算完畢之后針對(duì)數(shù)據(jù)是否合理予以驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)中，該裝置不會(huì)帶來(lái)過(guò)高的成本，不但如此還可以令工作效率提升至更高的水準(zhǔn)，其速度會(huì)更為迅捷，適用的范圍較為寬泛，充分的利用了PLC來(lái)完成控制。關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)、PLC、自動(dòng)打包目錄TOC\o"1-3"\h\u73981引言 1197801.1課題目的和意義 142671.2國(guó)內(nèi)外研究概況 1240361.3主要研究?jī)?nèi)容 3125731.4研究解決的問(wèn)題 317206第二章打包機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 5297762.1打包機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)的初步方案分析 5191332.2打包機(jī)的結(jié)構(gòu)初步方案比較 516823第三章主要零部件設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 8313283.1壓縮室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8123103.1.1壓縮室強(qiáng)度的校核與計(jì)算 8243343.2打包機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11215783.2.1液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 11222383.2.2液壓系統(tǒng)工況分析 11118313.2.3設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的流程圖 12146193.3液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1269313.3.1液壓缸主要參數(shù)的確定 1233113.3.2液壓缸的校核計(jì)算 13207363.4液壓油箱的設(shè)計(jì) 17165373.4.1液壓控制閥的設(shè)計(jì) 1775663.4.2液控單向閥設(shè)計(jì) 18214563.5選擇液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 1814963.5.1確定液壓泵的工作壓力和流量 1829584第四章打包機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21187524.1控制系統(tǒng)工作原理 21239484.2PLC選型 21293164.3輸入輸出分配 22184864.4梯形圖設(shè)計(jì)及說(shuō)明 23109464.4.1編程軟件介紹 23132844.4.2程序仿真 24130834.4.3梯形圖說(shuō)明 2478904.4液壓系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)表 3013326第五章三維結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì) 32281345.1零件結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì) 3229815.1.1液壓缸活塞桿造型設(shè)計(jì) 32268175.1.2剛度支架造型設(shè)計(jì) 3496855.2有限元受力分析設(shè)計(jì) 35192095.2.1選取ANSYS作為應(yīng)力分析軟件 35309905.2.2創(chuàng)建幾何模型 36156975.2.3劃分網(wǎng)格 36204885.2.4施加載荷與其他邊界條件 37230585.2.5求解 3849515.2.6優(yōu)化設(shè)計(jì) 3918315總結(jié) 4130087參考文獻(xiàn) 431引言1.1課題目的和意義伴隨著時(shí)間的逐步推進(jìn)，國(guó)內(nèi)的棉花行業(yè)發(fā)展速度愈來(lái)愈快，此時(shí)需要采用到打包機(jī)，根據(jù)這種裝置來(lái)對(duì)繁瑣的人工操作取而代之，整個(gè)控制系統(tǒng)與打包工作有著密不可分的聯(lián)系。從上個(gè)世紀(jì)八十年代伊始，該行業(yè)的發(fā)展呈螺旋式上升，其需要?dú)v經(jīng)質(zhì)檢之后方能夠予以打包。當(dāng)下，處于整個(gè)行業(yè)中的裝置已經(jīng)難以與日新月異的時(shí)代發(fā)展要求相契合，此時(shí)擬定出一種新穎且效率出眾的裝置是勢(shì)在必行的舉措。追溯至上個(gè)世紀(jì)的八十年代，國(guó)內(nèi)開(kāi)始運(yùn)用打包機(jī)來(lái)進(jìn)行打包，考慮到產(chǎn)量非常高的緣故，故而如果采用人工模式的話效率不會(huì)非常出眾。在彼時(shí)，該裝置的精度難以得到保障，而且效率與人工模式相比僅略微好一些，投入的費(fèi)用較高，而且許多公司依舊采用的是人工模式。通過(guò)這種模式長(zhǎng)期進(jìn)行工作，此時(shí)的效率非常低下。為了解決以上的難題，本人在進(jìn)行分析之后，決定對(duì)之前的裝置進(jìn)行優(yōu)化。除此之外，附加了一些嶄新的技術(shù)令其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更為優(yōu)異。能夠高效的解決傳統(tǒng)的裝置無(wú)法完成的問(wèn)題，為今后的設(shè)計(jì)工作起到了良好的鋪墊作用。通過(guò)自己在學(xué)校中汲取到的知識(shí)來(lái)完成設(shè)計(jì)，使得自己的經(jīng)驗(yàn)更為豐富，而且能夠與他人展開(kāi)探討，使得自己的實(shí)踐才能與理論知識(shí)相輔相成糅合起來(lái)，達(dá)到綜合性的鍛煉。當(dāng)下，該裝置的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，在進(jìn)行工作的時(shí)候效率難以得到保障，歷經(jīng)了多年的發(fā)展，獲取了相應(yīng)的成績(jī)。此時(shí)質(zhì)量與之前對(duì)比得到了顯著的提升，而且效率得到了大幅度的優(yōu)化，與一些制造業(yè)強(qiáng)國(guó)進(jìn)行對(duì)比，該裝置依舊不夠完善。為了能夠與外國(guó)的差距有所減少，需擬定出一種效率出眾的嶄新打包機(jī)，此時(shí)能夠令后續(xù)的工作效率更上一層樓，使得工作質(zhì)量得到有力的保障，不但如此，精度亦能夠有所提升，最終取得理想的經(jīng)濟(jì)效益。這對(duì)于國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展大有補(bǔ)益，而且可以在機(jī)械設(shè)計(jì)方面取得顯著的成績(jī)。1.2國(guó)內(nèi)外研究概況海外有一家稱之為大陸鷹的企業(yè)，在此領(lǐng)域中具備著非常出眾的實(shí)力，這類企業(yè)往往會(huì)根據(jù)工人來(lái)作為基礎(chǔ)，始終令產(chǎn)品質(zhì)量得以保證，而且能夠令自身的安全性提升至更高的水準(zhǔn)，在進(jìn)行操作的時(shí)候并不復(fù)雜。國(guó)內(nèi)的天鵝棉機(jī)械公司與海外進(jìn)行了密切合作，推出了一種打包機(jī)400B，接著進(jìn)行了革新，成為了400A。在生產(chǎn)的過(guò)程中，始終對(duì)安全問(wèn)題非常的注重，涉及到了過(guò)濾器等多個(gè)部分，來(lái)保證用戶們的安全。除了之外，也配置了安全墊等等，秉承安全至上的準(zhǔn)則。所以生產(chǎn)該裝置的時(shí)候，其重中之重就是令安全性得以保障，在此之后，方屬于工作效率等因素。在以往，設(shè)計(jì)該裝置的時(shí)候，往往是半自動(dòng)的模式，當(dāng)下，演變?yōu)槿詣?dòng)模式，之前的模式難以與設(shè)計(jì)要求相吻合，此時(shí)必須要具備著更為多樣化的功能，方能夠在市場(chǎng)中取得不敗之地。來(lái)自于上海的一家企業(yè)推出了累計(jì)50余款打包機(jī)，而且功能非常多，其具備著良好的經(jīng)濟(jì)性，投入的費(fèi)用低廉，自身的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易。在之前，國(guó)內(nèi)需要倚仗于進(jìn)口，投入的費(fèi)用居高不下，但是在目前，開(kāi)始進(jìn)行自主研究，使得費(fèi)用驟降，取得了顯著的成效。眾所皆知，如今，我國(guó)的工業(yè)發(fā)展呈階躍式上升，在最近這些年以來(lái)，規(guī)模愈來(lái)愈大。該裝置采用了新穎的技術(shù)以及工藝，邁進(jìn)本世紀(jì)之后，德國(guó)的企業(yè)推出了一種嶄新的裝置，而且在實(shí)踐中投入使用。該裝置的銷量非常高，具備著良好的經(jīng)濟(jì)收益。在此之后，法國(guó)緊隨其步伐，也推出了一種裝置，耗費(fèi)了不少精力，使得其在整個(gè)市場(chǎng)之中取得了一席之地。許多企業(yè)開(kāi)始紛紛推出自身的裝置，所以市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性得以加劇，旨在創(chuàng)建一種功能更為齊全的裝置。海外，不少企業(yè)決定在生產(chǎn)的過(guò)程中進(jìn)行銷售，此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)該裝置的適用范圍更加的寬泛，朝著全球化的方向大步邁進(jìn)，不但是歐美國(guó)家，即使是北美國(guó)家也開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)，該裝置在我國(guó)也取得了不俗的成績(jī)。處于一些發(fā)達(dá)國(guó)家中，其具備著雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，生產(chǎn)力也非常卓越，該裝置能夠令工業(yè)發(fā)展得以推動(dòng)，發(fā)展的增速很快。海外，不少國(guó)家通過(guò)短暫的時(shí)間來(lái)對(duì)該裝置進(jìn)行研發(fā)。一直到上個(gè)世紀(jì)九十年代初期，我國(guó)才開(kāi)始決定進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)的結(jié)構(gòu)較多，基本上可以與發(fā)展需求相吻合。而且擬定出了一種可以根據(jù)PLC來(lái)完成控制的裝置，此時(shí)意味著其可以與自動(dòng)化的要求相符合，而且可以對(duì)繁瑣的人工模式取而代之，生產(chǎn)量比較大，市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到了飽和的狀態(tài)。觀察下圖所示，本人給出了具體的實(shí)物圖。圖1.1圖1.21.3主要研究?jī)?nèi)容結(jié)合各項(xiàng)設(shè)計(jì)、工作要求，制定出該打包機(jī)，使得其可以與不同的功能要求相吻合，自身的尺寸達(dá)到合理的狀態(tài)，在采用零件的時(shí)候可以與國(guó)標(biāo)件相符合。針對(duì)詳細(xì)的受力部位予以校核，使得其合理性得到保障，而且能夠保證后續(xù)的工作量，需要與下文所述的幾點(diǎn)要求相符合：1.明確整體的結(jié)構(gòu)方案具備著合理性；2.明確最終的傳動(dòng)方案；3.在開(kāi)展零件設(shè)計(jì)工作的時(shí)候具備著較高的精確性；4.針對(duì)零件進(jìn)行校核；5.擬定出與要求相符合的標(biāo)準(zhǔn)件；6.充分的運(yùn)用CAD軟件來(lái)進(jìn)行繪圖；7.實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及具體的說(shuō)明書(shū)。1.4確定主要參數(shù)在通常情況下，該裝置涉及到了多個(gè)部分，其中的動(dòng)力系統(tǒng)的核心效用就是供應(yīng)動(dòng)力源，而相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則能夠?qū)ρb置的工作進(jìn)行保障，在下文中，本人羅列了主要的參數(shù)：公稱推力值達(dá)到了1150KN；壓縮室以及包塊尺寸分別達(dá)到了：。密度以及效率分別達(dá)到了：；。1342第二章打包機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)2.1打包機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)的初步方案分析處于整個(gè)行業(yè)中，對(duì)于該裝置而言，能夠細(xì)分為兩種類型，分別指的是絲杠、液壓傳動(dòng)這兩者。將前者應(yīng)用于裝置中，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量功率，在進(jìn)行傳動(dòng)的過(guò)程中，其穩(wěn)定性難以得到有力的保障，而且后續(xù)加工的時(shí)候難以成型，密度不夠高。基于此，其實(shí)用性不夠出色。此次設(shè)計(jì)中，選用的后者，其能夠帶來(lái)更大的傳遞壓力，而且其效率非常出眾，能夠?qū)λ俣冗M(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。2.2打包機(jī)的結(jié)構(gòu)初步方案比較第1項(xiàng)方案：充分的運(yùn)用螺旋擠壓式的結(jié)構(gòu)，參考下圖2.1所示：參考上圖所示，在采用了幾類機(jī)構(gòu)之后，有助于達(dá)成持續(xù)性壓縮工作的目標(biāo)，而且可以選用電機(jī)來(lái)進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)減速要求，通過(guò)帶輪1安置于主軸6之中，除此之外，在同軸中也對(duì)帶輪3進(jìn)行了安裝。對(duì)于帶輪6而言，其能夠令主軸進(jìn)入至運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，接著去令齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪3與齒輪2會(huì)達(dá)成嚙合的狀態(tài)，接著后者與螺桿4予以配合，該桿開(kāi)始進(jìn)行上下移動(dòng)，并且根據(jù)螺栓與壓板8完成固定。在該桿的不斷推動(dòng)下，使得壓縮室變小，一直到達(dá)相應(yīng)的位置。據(jù)調(diào)查，本人發(fā)現(xiàn)該裝置亦具備著切塊的功能，充分的運(yùn)用雙螺桿配合導(dǎo)向輪7予以工作，此時(shí)能夠令該桿具備著移動(dòng)剛性的特征，基本上不會(huì)出現(xiàn)位移的問(wèn)題。除此之外，對(duì)于螺桿而言，其含有顯著的導(dǎo)向功能，能夠令裝置處于壓力下工作而且具備著非常出眾的穩(wěn)定性。第2項(xiàng)方案：充分的運(yùn)用液壓驅(qū)動(dòng)式的結(jié)構(gòu)，參考下圖2.2所示：圖2.2結(jié)構(gòu)原理圖對(duì)于第2項(xiàng)方案而言，其充分的運(yùn)用了液壓傳動(dòng)的形式，在裝置的頂部位置安置了液壓缸1，此時(shí)會(huì)根據(jù)缸體與蓋體3完成固定，考慮到采用的是棉花，故而不會(huì)形成過(guò)大的壓力，此時(shí)無(wú)需選用雙缸。鑒于在進(jìn)行工作的過(guò)程中，行程比較長(zhǎng)的緣故，故而如果單獨(dú)進(jìn)行連接的話，難以對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行保障，此時(shí)往往需要采用導(dǎo)向輪以及導(dǎo)向軸，在相同的時(shí)間段投入使用。對(duì)于相應(yīng)的壓板機(jī)構(gòu)而言，其重中之重就是維持運(yùn)行的穩(wěn)定性，而且可以發(fā)揮出顯著的引導(dǎo)效用。第3項(xiàng)方案：充分的運(yùn)用連續(xù)式打包，此時(shí)能夠迅速的完成打包工作，而且可以與均勻的要求相符合，最終滿足自動(dòng)化的要求，參考下圖2.3所示：圖2.3連續(xù)打包機(jī)處于上述的第1項(xiàng)方案中，根據(jù)電機(jī)來(lái)完成驅(qū)動(dòng)，也附加了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等，但是在第2項(xiàng)方案中，可以根據(jù)液壓缸去實(shí)現(xiàn)諸多功能，不但投入的成本低廉，而且進(jìn)行操作的時(shí)候非常便捷，后續(xù)維護(hù)時(shí)也尤為簡(jiǎn)單，故而在進(jìn)行了深入的剖析之后，本人最終決定采用第2項(xiàng)方案來(lái)作為本課題的結(jié)構(gòu)方案。主要零部件的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核3.1壓縮室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在針對(duì)壓縮室進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要掌握具體的重量信息，此時(shí)方能夠明確最終的尺寸，針對(duì)詳細(xì)的受力情況予以解析，不難發(fā)現(xiàn)在進(jìn)入到了平衡的態(tài)勢(shì)以后，僅能對(duì)支撐力以及相應(yīng)的重力進(jìn)行承受。3.1.1壓縮室強(qiáng)度的校核與計(jì)算圖3.1壓縮室結(jié)構(gòu)圖針對(duì)該室的尺寸進(jìn)行校核：鑒于裝置的體積達(dá)到了（0.24，0.35，0.25，0.25)m3，為了能夠令計(jì)算工作簡(jiǎn)潔化，令液壓缸減小，此時(shí)最終體積達(dá)到了（0.30，0.25，0.25）m3。在對(duì)該室進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要充分的運(yùn)用到鋼板來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接任務(wù)，此時(shí)投入的費(fèi)用不能高昂，可以根據(jù)45鋼去完成此功工作。屈服、抗拉強(qiáng)度值分別屬于以及。獲取最終的推力值達(dá)到了，厚度會(huì)趨近40mm。針對(duì)數(shù)據(jù)予以校正。表3-1安全系數(shù)材料靜載荷交變載荷沖擊載荷不對(duì)稱對(duì)稱鋼35812鐵461015參考上述的表格不難發(fā)現(xiàn)對(duì)于安全系數(shù)而言，其達(dá)到了能夠根據(jù)下述的式子來(lái)針對(duì)許用拉應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，并取得最終的結(jié)果：能夠根據(jù)下述的式子來(lái)針對(duì)許用壓應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，并取得最終的結(jié)果：能夠根據(jù)下述的式子來(lái)針對(duì)剪切應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，并取得最終的結(jié)果：能夠根據(jù)下述的式子來(lái)針對(duì)擠壓強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，并取得最終的結(jié)果：能夠根據(jù)下述的式子來(lái)針對(duì)剪切應(yīng)力值進(jìn)行計(jì)算，并取得最終的結(jié)果：剪力最大值達(dá)到了：在進(jìn)行計(jì)算之后，獲取彎矩為：，。根據(jù)上述的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證完畢之后發(fā)現(xiàn)其能夠與設(shè)計(jì)要求相符合。3.2打包機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)3.2.2液壓系統(tǒng)工況分析公稱推力值達(dá)到了1150KN；0.30×0.25×0.25m3結(jié)合前文所述，在取得了速度值之后，明確進(jìn)行打包的時(shí)候，會(huì)耗時(shí)二十秒，此時(shí)的效率非常的出眾。3.2.3設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的流程圖以下圖中所示為打包機(jī)先工進(jìn)，接著快退，最后才能停止工作，接著循環(huán)工作。圖3.4液壓系統(tǒng)流程圖3.3液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1液壓缸主要參數(shù)的確定在予以分析之后，不難發(fā)現(xiàn)采用的是雙作用單活塞桿，按照已經(jīng)知曉的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，如下文所述：壓力與公稱推力達(dá)到了：；。能夠根據(jù)下文所示的式子來(lái)對(duì)缸內(nèi)徑值進(jìn)行計(jì)算并取得最終的結(jié)果： 表3-2 缸筒內(nèi)徑D系列810121620253240506380100125160200250320400參考表格，獲取d=0.7D，最終計(jì)算d=175mm。表3-3液壓缸活塞桿的直徑推薦值活塞桿受力情況受拉伸力受壓縮力，工作壓力p1p5<P活塞桿直徑d（0.3~0.5）D（0.5~0.55）D（0.6~0.7）D0.7D參考表格獲取d值，其達(dá)到了180mm。明確各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況，此時(shí)需要令投入的費(fèi)用銳減，除此之外，需要盡可能選用并不復(fù)雜的工藝，使得其通用性可以得到保障，最終的行程屬于。3.3.2液壓缸的校核計(jì)算（1）根據(jù)缸筒作為基準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行校正其需要與下述的幾點(diǎn)要求相符合：1.具備著顯著的剛度以及強(qiáng)度。2.一旦密封件與導(dǎo)向環(huán)進(jìn)行工作的時(shí)候，會(huì)存在著摩擦力，然而并未形成磨損問(wèn)題，需要在精度上進(jìn)行保障。整體的結(jié)構(gòu)不能繁冗，加工的時(shí)候較為便捷，后續(xù)拆卸的時(shí)候十分方便。在進(jìn)行驗(yàn)證之后，材料需要能夠?qū)?qiáng)度進(jìn)行保障，通常情況下可以根據(jù)45鋼來(lái)進(jìn)行工作。針對(duì)缸筒數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算：能夠根據(jù)下文所示的式子來(lái)對(duì)缸筒厚度進(jìn)行計(jì)算：在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，存在著下文所述的現(xiàn)象：一旦滿足了的條件，在此時(shí)間段，屬于薄壁狀態(tài)，根據(jù)下文所述的式子來(lái)進(jìn)行求解：額定壓力達(dá)到了，,一旦滿足了的條件，那么。考慮到，獲取具體的缸筒厚度為能夠根據(jù)下文所示的式子來(lái)對(duì)外徑值進(jìn)行計(jì)算并取得最終的結(jié)果：能夠根據(jù)下文所述的式子來(lái)對(duì)厚度進(jìn)行驗(yàn)證：為了令系統(tǒng)的工作不受到負(fù)面影響，需要與下述條件相符合：為了防止出現(xiàn)材料的變形，需要與下述條件相符合：考慮到,能夠根據(jù)下文所示的式子來(lái)對(duì)厚度進(jìn)行計(jì)算并取得最終的結(jié)果：明確具體的鏈接方式：在進(jìn)行焊接的時(shí)候，需要具備著較高的強(qiáng)度，然而有一定的不足，這主要指的是后續(xù)拆卸的時(shí)候不夠便捷，而且結(jié)構(gòu)較為繁瑣，加工的時(shí)候難度頗高。在采用了法蘭鏈接之后，其強(qiáng)度難以得到保障。但是后續(xù)拆卸的時(shí)候極為便捷，而且投入的費(fèi)用低廉，所以在進(jìn)行了綜合性分析之后，本人最終決定選用法蘭鏈接的形式。能夠根據(jù)下文所示的式子來(lái)對(duì)拉伸應(yīng)力值進(jìn)行計(jì)算并取得最終的結(jié)果：在進(jìn)行運(yùn)算之后，發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度能夠與要求相吻合?？紤]到根據(jù)活塞桿作為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行校正結(jié)構(gòu)部分：對(duì)于內(nèi)、外側(cè)而言，分別選用螺紋、焊接形式完成連接。2.材料45鋼。3.校核一旦滿足了的條件，可以理解為短行程，能夠根據(jù)下述的式子來(lái)對(duì)具體的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行校核：考慮到，明確在予以驗(yàn)證之后，可以知曉其穩(wěn)定性能夠與要求相吻合。3.4液壓油箱的設(shè)計(jì)如果選用的是液壓系統(tǒng)的話，那么在進(jìn)行存儲(chǔ)的時(shí)候，其容量會(huì)受到一定程度的制約，此時(shí)需要根據(jù)外管來(lái)進(jìn)行配合，其能夠視作為油箱?？紤]到內(nèi)徑達(dá)到了，容積達(dá)到了按照上式可以取得：進(jìn)行計(jì)算之后，獲?。?，，外徑值達(dá)到了8mm，明確。3.4.1液壓控制閥的設(shè)計(jì)對(duì)于單向閥而言，在其正式的投入到工作狀態(tài)之后，僅能夠保障油液處于某個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并不會(huì)產(chǎn)生倒流。參考下圖所示，本人給出了具體的結(jié)構(gòu)圖以及符號(hào)示意圖。對(duì)于油液而言，在其從P1位置進(jìn)入的時(shí)候，那么閥芯2會(huì)朝著右邊將門開(kāi)啟。無(wú)論是油液帶來(lái)的壓力亦或是彈簧帶來(lái)的壓力，均能夠壓緊相應(yīng)的閥座。在此時(shí)間段，門會(huì)關(guān)閉，并未存在油液從此通過(guò)?？紤]到在閥芯中，會(huì)含有顯著的摩擦力，此時(shí)能夠根據(jù)彈簧去進(jìn)行遏制，使得閥芯在進(jìn)行復(fù)位到時(shí)候，其穩(wěn)定性可以得到保障。處于本課題中，彈簧的剛度較低，能夠令壓力損失得以削減，在多數(shù)情況下，閥開(kāi)啟的時(shí)候會(huì)達(dá)到0.03~0.05MPa。3.4.2液控單向閥設(shè)計(jì) 在此次設(shè)計(jì)中，本人在查詢了有關(guān)的文獻(xiàn)之后，發(fā)現(xiàn)油液在正式的進(jìn)入至管道的時(shí)候，流通時(shí)會(huì)屬于單方向，處于此時(shí)間段，其并不會(huì)出現(xiàn)倒流的現(xiàn)象，所以人們當(dāng)作止回閥。參考上圖3.6的a圖所示，A部分的油液壓力會(huì)處于B部分以上，令閥芯朝著B(niǎo)端開(kāi)始移動(dòng)。在b圖中，與前者的情況截然相反。閥芯會(huì)朝著左邊進(jìn)行移動(dòng)，無(wú)法倒回。這便是該閥主要的工作原理。3.5驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的確定3.5.1計(jì)算液壓泵的主要參數(shù)1）針對(duì)工作壓力進(jìn)行計(jì)算執(zhí)行元件在進(jìn)入到了工作狀態(tài)以后，通常情況下會(huì)承受相應(yīng)的壓力，此時(shí)壓力值需要處于其余壓力總和以上，如下式子所述：此次設(shè)計(jì)中，本人在查詢了有關(guān)的手冊(cè)之后，發(fā)現(xiàn)的取值介于0.2至0.5MPa的范疇，最終選定為，將參數(shù)代入至式子中進(jìn)行求取，如下文所述：對(duì)于而言，在早期階段，會(huì)按照靜止?fàn)顟B(tài)承受的壓力進(jìn)行計(jì)算，但是在運(yùn)行的時(shí)候，油路中含有顯著的過(guò)渡時(shí)的數(shù)值，此時(shí)會(huì)超越之前的狀態(tài)，達(dá)到了。需要注意的是，如果處于低壓狀態(tài)的話，那么，明確，將參數(shù)代入計(jì)算可以得到：。2）針對(duì)流量進(jìn)行計(jì)算針對(duì)該泵流量的最大值進(jìn)行計(jì)算，此次設(shè)計(jì)中，本人在查詢了有關(guān)的手冊(cè)之后，取得下述的式子：按照手冊(cè)來(lái)對(duì)表格進(jìn)行查詢，發(fā)現(xiàn)對(duì)于回油泄露K系數(shù)而言，對(duì)其值進(jìn)行選取的時(shí)候，其介于1.1直至1.3的范疇，此次設(shè)計(jì)中選擇的是1.2。代入至式子之中進(jìn)行求取，得到：選定液壓泵明確本次設(shè)計(jì)中選用的是柱塞泵，其型號(hào)屬于“25CCY14-1”，在下文中，本人將對(duì)其參數(shù)進(jìn)行介紹：，，,基于此，取得具體的電機(jī)功率值。將,，代入式子之中，可以得到：此次設(shè)計(jì)中，選用Y系列的電機(jī)，型號(hào)達(dá)到了“Y200L1-2”，參數(shù)屬于：，圖3.4Y200L1-2型電動(dòng)機(jī) 打包機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)工作原理此次設(shè)計(jì)中，選用了PLC來(lái)進(jìn)行控制，采用了液缸控制的形式，根據(jù)電機(jī)來(lái)進(jìn)行工作，充分的運(yùn)用傳感器來(lái)完成檢測(cè)工作，接著對(duì)相應(yīng)的主副液缸予以控制，最終完成打包，參考下圖4-1所示，本人給出了詳細(xì)的原理圖。4.2PLC選型在針對(duì)PLC進(jìn)行選擇的時(shí)候，需要選用具備著優(yōu)異功能，且成本并不高的類型，而且其能夠與本次設(shè)計(jì)的諸多要求相吻合。自身的輸入輸出數(shù)量可以完成工作，在進(jìn)行工作的時(shí)候穩(wěn)定性能夠得到保障，投入的費(fèi)用低廉，需要將下述的一些要素考慮在內(nèi)：1.自身的結(jié)構(gòu)需要非常合理：按照具體的接線、安裝量等問(wèn)題來(lái)選用合理的PLC；2.具備著優(yōu)異的功能：按照控制功能，選擇的時(shí)候?qū)⒕鹊纫罂剂吭趦?nèi)；3.具備著統(tǒng)一化的機(jī)型：其能夠細(xì)分為兩種不同的類型，分別指的是整體式以及模塊式。對(duì)于前者而言，往往會(huì)將諸多元件在相同的電路板之中集成，此時(shí)投入的費(fèi)用低廉，而且自身的結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)變化；對(duì)于后者而言，其能夠?qū)⒔厝徊煌脑凑漳K來(lái)完成連接，此時(shí)更換的時(shí)候會(huì)非常的便捷，可以附加一些更新的模塊投入使用。在針對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其第一步驟就是明確具體的控制方案，接著開(kāi)始進(jìn)行選型，此時(shí)需要考慮到系統(tǒng)的核心功能以及相應(yīng)的特征。按照外設(shè)的數(shù)量來(lái)對(duì)外部I/O進(jìn)行估算，接著按照系統(tǒng)的要求來(lái)進(jìn)行選定。在估算完畢之后，需要在其點(diǎn)數(shù)中附加10%直至20%的余量，此時(shí)有助于后續(xù)使用的過(guò)程中，即使出現(xiàn)了設(shè)備損壞的問(wèn)題，依舊能夠更換接線。在正式選擇的時(shí)候，可以根據(jù)PLC的狀況靈活性的進(jìn)行調(diào)節(jié)，本次設(shè)計(jì)中，其輸入的點(diǎn)數(shù)達(dá)到了八個(gè)，輸出的點(diǎn)數(shù)少出一個(gè)。最終本人選擇的型號(hào)是“FX2N-32MR”，能夠擴(kuò)展至128點(diǎn)。自身的控制器會(huì)根據(jù)AC220V來(lái)完成驅(qū)動(dòng)，自身的驅(qū)動(dòng)電壓以及輸出端分別達(dá)到了24V以及DC12V。除此之外，頻率可以達(dá)到50HZ。圖4.2FX2N-32MRPLC4.3輸入輸出分配在本課題中，輸入輸出端共用到了十五個(gè)，對(duì)于SB1、SB2以及SB3而言，分別可以理解為啟動(dòng)、執(zhí)行以及應(yīng)急按鈕。站在主、副液壓缸的角度來(lái)進(jìn)行分析，對(duì)于這兩者而言，前者在快退到位的時(shí)候會(huì)對(duì)SQ1進(jìn)行檢測(cè)，快進(jìn)到位的時(shí)候會(huì)對(duì)SQ2進(jìn)行檢測(cè)。后者在工進(jìn)到位的時(shí)候?qū)Q3進(jìn)行檢測(cè)，退回到位的時(shí)候會(huì)對(duì)SQ4進(jìn)行檢測(cè)。SP指的是具體的壓力傳感器，涵蓋了累計(jì)八個(gè)端口。包括YA1~YA6，KM指的是具體的液泵電機(jī)，參考下表4-1所示本人給出了詳細(xì)的分配表。表4-1plc輸入/輸出分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)序號(hào)端口功能說(shuō)明符號(hào)序號(hào)端口功能說(shuō)明符號(hào)1X0啟動(dòng)按鈕SB11Y0系統(tǒng)工作位YA12X1系統(tǒng)執(zhí)行按鈕SB22Y1主液壓缸快退YA23X2應(yīng)急制動(dòng)按鈕SB33Y2主液壓缸快進(jìn)YA34X3主液壓缸快退到位檢測(cè)SQ14Y3副液壓缸工進(jìn)YA45X4主液壓缸快進(jìn)到位檢測(cè)SQ25Y4副液壓缸退回YA56X5副液壓缸工進(jìn)到位檢測(cè)SQ36Y5卸荷位YA67X6副液壓缸退回到位檢測(cè)SQ47Y6液泵電機(jī)KM8X7壓力傳感器SP參考下表4-2所示，本人給出了詳細(xì)的輔助觸點(diǎn)內(nèi)容。表4-2輔助觸點(diǎn)表觸點(diǎn)端功能說(shuō)明觸點(diǎn)端功能說(shuō)明M100啟動(dòng)泵工作M105啟動(dòng)定時(shí)器M101系統(tǒng)工作M106系統(tǒng)快退M102系統(tǒng)停止工作M107主液壓缸快退到位M103壓力繼電器狀態(tài)M108副液壓缸輸出M104系統(tǒng)工進(jìn)M109副液壓缸X5得電退回，X6得電停止4.4梯形圖設(shè)計(jì)及說(shuō)明4.4.1編程軟件介紹此次設(shè)計(jì)中，選用的PLC來(lái)自于三菱系列，除此之外，編程的時(shí)候選擇了GXWorks2，能夠?qū)μ菪螆D進(jìn)行支持，其自身具備著優(yōu)異的編輯功能，能夠達(dá)成仿真調(diào)試等目標(biāo)。圖4.3GXWork2編程軟件4.4.2程序仿真在一系列的設(shè)計(jì)過(guò)程中，亟需采用軟件來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，此時(shí)需要令相應(yīng)的程序根據(jù)仿真來(lái)與PLC完成連接，而且需要將其正式的調(diào)節(jié)為RUN形式，如果無(wú)法達(dá)成此目標(biāo)，那么對(duì)于PLC而言，其不能開(kāi)展工作。 圖4.4程序?qū)懭虢缑?.4.3梯形圖說(shuō)明1.根據(jù)該裝置的控制要求來(lái)對(duì)其開(kāi)展系統(tǒng)調(diào)試的工作，在首要步驟中，將SB1按下，對(duì)于M100而言，其會(huì)開(kāi)始自鎖，KM得電之后，對(duì)于液壓泵而言，會(huì)正式開(kāi)啟。2.操作者們將SB2正式的按下，在此時(shí)間段，對(duì)于M101而言，其會(huì)開(kāi)始自鎖，進(jìn)入至準(zhǔn)備階段。在YA3得電之后，那么YA6會(huì)得電，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)正式的邁進(jìn)快進(jìn)狀態(tài)。3.操作者們將SB3正式的按下，在此時(shí)間段，對(duì)于M102而言，其會(huì)開(kāi)始自鎖，與之相關(guān)的觸點(diǎn)會(huì)正式失電，系統(tǒng)不會(huì)繼續(xù)進(jìn)行工作。4.在SQ2檢測(cè)到位的時(shí)候，在此時(shí)間段，對(duì)于M104而言，其會(huì)開(kāi)始得電，與之相關(guān)的觸點(diǎn)呈斷開(kāi)的狀態(tài)。在這種情況下，YA3會(huì)正式的失電，系統(tǒng)會(huì)邁進(jìn)工進(jìn)的狀態(tài)。5.對(duì)于SP而言，在其正式的達(dá)到了設(shè)定值的時(shí)候，那么M103會(huì)開(kāi)始得電，與之相關(guān)的觸點(diǎn)呈斷開(kāi)的狀態(tài)。在這種情況下，YA6會(huì)正式的失電，M105開(kāi)始自鎖。針對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，達(dá)到了二十秒，系統(tǒng)會(huì)邁進(jìn)保壓的狀態(tài)。結(jié)合前文所述，在二十秒的時(shí)間通過(guò)之后，對(duì)于T0而言，會(huì)開(kāi)始閉合。在此情況下，YA6正式的得電，卸荷工作完成。M106、YA2、M107陸續(xù)得電，SQ1運(yùn)作停止。7.一旦SQ1檢測(cè)到位的時(shí)候，在這種情況下，對(duì)于M108而言，其會(huì)開(kāi)始自鎖，此時(shí)YA4得電，副液壓缸正式的進(jìn)入至工進(jìn)的狀態(tài)。8.在SQ3檢測(cè)至工進(jìn)到位的時(shí)候，M109、YA5陸續(xù)得電，在這種情況下，對(duì)于副液壓缸而言，其會(huì)開(kāi)始退回。 4.4液壓系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)表表4-3系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)主液壓缸快進(jìn)主液壓缸工進(jìn)定時(shí)保壓主液壓缸快退副液壓缸工進(jìn)副液壓缸退回YA1+++YA2+--YA3+--+--YA4+-YA5+YA6--+第五章三維結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)截止到目前，對(duì)于打包機(jī)而言，其應(yīng)用率居高不下，不少公司均在進(jìn)行銷售，處于此次設(shè)計(jì)中，本人針對(duì)這種裝置作出了優(yōu)化。與能夠在市場(chǎng)中直接購(gòu)買的裝置有著顯著的差別，這是因?yàn)槠洳捎昧诵路f的結(jié)構(gòu)，與之相關(guān)的零部件也與以往的版本有所不同。在進(jìn)行計(jì)算以及仿真之后，保障其在后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面問(wèn)題。在開(kāi)發(fā)出新穎的產(chǎn)品之后，通常情況下并不會(huì)大量進(jìn)行生產(chǎn)，在這種情況下，亟需逐次的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證。伴隨著時(shí)間的逐步推進(jìn)，科技的發(fā)展呈階躍式上升，充分的運(yùn)用三維軟件來(lái)進(jìn)行模擬，成為了許多企業(yè)的選擇之一。在運(yùn)用上述軟件之后，廣大設(shè)計(jì)者們能夠針對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有更為全面的認(rèn)知，此時(shí)能夠規(guī)避掉一些不良問(wèn)題，使得試樣的頻率降低，最終令投入的費(fèi)用予以驟降。如今，采用的軟件主要指的是pro/E，SolidWorks以及UG，上述的軟件均有較高的應(yīng)用率，而且發(fā)展時(shí)間很長(zhǎng)，各自的功能都十分齊全，在諸多院校、企業(yè)中均可見(jiàn)其身影。此時(shí)有助于設(shè)計(jì)者們?cè)诘谝粫r(shí)間了解問(wèn)題，使得研發(fā)的時(shí)間削減，在進(jìn)行了深入的剖析之后，本人最終決定選用上述的UG軟件來(lái)進(jìn)行工作，來(lái)保證設(shè)計(jì)工作并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多異常問(wèn)題。5.1零件結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)5.1.1液壓缸活塞桿造型設(shè)計(jì)結(jié)合前文所述，最終選定的軟件是UG，其自身的功能較為完善，在對(duì)模型進(jìn)行繪制的過(guò)程中，需要先針對(duì)草圖進(jìn)行繪制，文件建立完畢之后，首要步驟是對(duì)基準(zhǔn)面進(jìn)行繪制，接著來(lái)對(duì)草圖完成繪制。根據(jù)相應(yīng)的指令對(duì)零件輪廓予以控制，此時(shí)與之相關(guān)的尺寸信息會(huì)凸顯于界面之中，操作者們能夠按照要求來(lái)進(jìn)行工作，維持垂直亦或是平行等狀態(tài)。需要注意的是，假如線條屬于白色的話，那么尺寸標(biāo)注會(huì)屬于紅色，此時(shí)足以說(shuō)明其中存在著謬誤，需要在第一時(shí)間進(jìn)行整改，在標(biāo)注完畢之后，該顏色會(huì)衍變?yōu)樗{(lán)色，此時(shí)代表完全正確，最終操作者們開(kāi)始進(jìn)行建模。 在尺寸標(biāo)定之后，圖中的線條顏色會(huì)衍變?yōu)樗{(lán)色，在此時(shí)間段，操作者們能夠進(jìn)行三維建模。此時(shí)會(huì)運(yùn)用到兩種截然不同的指令，分別指的是拉伸以及旋轉(zhuǎn)。對(duì)于前者而言，其會(huì)將長(zhǎng)度輸入進(jìn)去，操作者們點(diǎn)擊確定之后就能夠完成這項(xiàng)工作；在后者中，其會(huì)選定具體的矢量方向，操作者們點(diǎn)擊確定之后就能夠完成旋轉(zhuǎn)工作。參考下圖5.2所示，本人給出了詳細(xì)的定義圖。圖5.2定義圖在主體部分的繪制工作結(jié)束之后，需要針對(duì)細(xì)節(jié)部分予以繪制，此時(shí)亟需將多余的部分移除，接著卻疏漏的部分進(jìn)行填充。在進(jìn)入到繪制階段的時(shí)候，首要步驟指的是操作者們對(duì)草圖進(jìn)行繪制，參考下圖5.3所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。操作者們針對(duì)零件細(xì)節(jié)進(jìn)行繪制，此時(shí)會(huì)涉及到插入塊，及早進(jìn)行建立，在使用的過(guò)程中，將其命令開(kāi)啟，接著投入使用。5.1.2剛度支架造型設(shè)計(jì)在將UG打開(kāi)之后，來(lái)對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行選擇。參考下圖5.4所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。針對(duì)相應(yīng)的草圖命令進(jìn)行點(diǎn)擊，接著進(jìn)行繪制，參考下圖5.5所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。針對(duì)相應(yīng)的二維線條進(jìn)行繪制，按照各類線性，來(lái)作出全定義繪制，參考下圖5.7所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。圖5.7UG功能區(qū)編輯完畢之后，開(kāi)始點(diǎn)擊完成，此時(shí)需要相應(yīng)的建模命令，在確定選擇以后完成造型部分的設(shè)計(jì)工作。5.1.3活塞桿造型設(shè)計(jì)針對(duì)嶄新的文件進(jìn)行建立，接著來(lái)繼續(xù)進(jìn)行繪圖，參考下圖5.8所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。采用相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)命令，對(duì)曲線進(jìn)行選擇，取得最終的三維圖。參考下圖5.9所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。圖5.9活塞桿實(shí)體5.3.1門板造型設(shè)計(jì)將軟件開(kāi)啟，接著對(duì)嶄新文件進(jìn)行建立，按照尺寸1124*890來(lái)對(duì)門板進(jìn)行繪制，參考下圖5.10所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。圖5.10底板草圖在繪制的工作結(jié)束之后，開(kāi)始點(diǎn)擊完成，接著作出具體的底板底面，并進(jìn)行繪制，參考下圖5.11所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。圖5.11底板側(cè)面草圖創(chuàng)建合葉的結(jié)構(gòu)草圖，根據(jù)其位置來(lái)明確具體拉伸距離，次數(shù)達(dá)到三次之后來(lái)完成繪圖，參考下圖5.12所示，本人給出了詳細(xì)的操作界面。圖5.12底板側(cè)面圖5.13推板架圖5.14頂板圖5.15安裝座圖5.16液壓缸圖5.15棉花打包機(jī)總圖總結(jié)在本課題中，核心的研究工作指的是棉花打包機(jī)，本人查詢了不少相關(guān)的文獻(xiàn)，克服了許多難題，最終順利的完成了此次畢設(shè)。通過(guò)本設(shè)計(jì)，令自己的軟件操作水平提升到了更高的水準(zhǔn)，而且獲取了足夠充沛的經(jīng)驗(yàn)，并作出了下文所述的總結(jié)：在進(jìn)行繪圖的過(guò)程中，當(dāng)尺寸知曉之后，假如并未將圖紙尺寸考慮在內(nèi)的話會(huì)不夠合適。鑒于CAD進(jìn)行繪圖的時(shí)候，其自身的效果并不出眾，此時(shí)會(huì)帶來(lái)不容忽視的誤差，故而需要針對(duì)零件予以測(cè)量，陸續(xù)進(jìn)行整改，一直到其能夠與要求相吻合。在使用該工具的過(guò)程中，有助于令輸入數(shù)據(jù)映射更加的便捷，根據(jù)所選部分的類型，標(biāo)準(zhǔn)件能夠生成，需要注意的是，在某些情況下，選用的工具集中的一部分難以尋找，此時(shí)根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)靈活的應(yīng)對(duì)。從三維地圖的角度來(lái)進(jìn)行分析，與之相關(guān)的解決策略有諸多種，根據(jù)實(shí)際的問(wèn)題合理的選擇應(yīng)對(duì)的方案，假如某方法無(wú)法取得映射效果，那么可以切換為另外的方法去進(jìn)行，所以這能夠強(qiáng)化自己的實(shí)踐操作能力，最終運(yùn)用了嶄新的思維與處理方式，獲取了理想的效果。參考文獻(xiàn)[1].CNHIndustrialAmericaLL;PatentIssuedforCurrentSensingOfActuatorsOnARoundBaler(USPTO10,561,070)[J].JournalofTransportation,2020.[2].BizerbaSE&Co.KG;ResearchersSubmitPatentApplication,"PackagingMachineWithAWeighingDevice",forApproval(USPTO20200047928)[J].Pol