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長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）譯文紙
設(shè)備綜述：堆垛機(jī)
副主編：Gina Tverdak
ABCO技術(shù)有限公司
ABCO技術(shù)有限公司的發(fā)展模式是AS-608便攜式可伸縮徑向升降式堆垛機(jī)的引出，有效的避免了材料的降解和分離。這種徑向伸縮皮帶輸送堆垛機(jī)的存儲(chǔ)容量相對(duì)于同等長(zhǎng)度的非伸縮式的堆垛機(jī)有了較大提高。在上升時(shí)的伸縮運(yùn)動(dòng)有個(gè)小小的增量令其緩慢行駛在預(yù)定的弧線上，這時(shí)使堆垛機(jī)形成了均勻的儲(chǔ)備系統(tǒng)。ABCO的AS-608完全便攜式設(shè)備模型是由控制線路來進(jìn)行傳送呼叫的。它的可用皮帶寬度是30-48英寸，延伸長(zhǎng)度是110-150英寸。容量變化是從500-1500TPH。
當(dāng)在傳統(tǒng)模式下工作時(shí)，傳送帶將作為一個(gè)正常的便攜式輸送機(jī)以手動(dòng)模式輸送儲(chǔ)備的生產(chǎn)材料到一個(gè)特定的位置。傳送機(jī)通過操控按鈕可以使傳送帶左右移動(dòng)，上下移動(dòng)，伸長(zhǎng)回縮等。
ABCO技術(shù)設(shè)備模型HP-105高度可調(diào)的徑向堆垛機(jī)全長(zhǎng)130英寸，采用全焊接式模塊化桁架、重型結(jié)構(gòu)的底盤和大型單一的可充氣式輪胎可以令設(shè)備徑向牽引到一個(gè)新的位置。這種固定鏈接所有的底盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。HP-105的可用皮帶寬度是18-48英寸，延伸長(zhǎng)度是40-85TPH。
PS-606高度可調(diào)式徑向堆垛機(jī)在一些構(gòu)型上的應(yīng)用也很廣泛。這些重負(fù)荷的堆垛機(jī)可以很方便的在公路上選址操縱。例如折疊式框架、液壓電動(dòng)折疊、動(dòng)力經(jīng)向行駛和串聯(lián)行走光束軸等都允許輸送機(jī)為了特定的程序而進(jìn)行自定義。尺寸變化范圍是90-135英寸，皮帶寬度18-60英寸。
ABCO工程技術(shù)的大型徑向堆垛機(jī)，RS-610模型設(shè)備有一個(gè)容許堆垛機(jī)的排放點(diǎn)略高于頂端堆的電纜懸掛系統(tǒng)，可以減少材料的分離和降解。輸送機(jī)部分的運(yùn)送匹配易于擺設(shè)。可選的全系列設(shè)備已經(jīng)可以適應(yīng)個(gè)人需求了。長(zhǎng)度尺寸已經(jīng)達(dá)到了200英寸，寬度范圍是18-60英寸。
FS-620型高度固定徑向堆垛機(jī)具有堅(jiān)固的30英寸全焊接模塊化桁架，重結(jié)構(gòu)的底盤、大型單一的氣動(dòng)輪胎可以令設(shè)備徑向牽引到一個(gè)新的位置。FS-620寬度適用范圍是24-30英寸，長(zhǎng)度范圍是90-100英寸。FS-630型固定徑向堆垛機(jī)具有全焊接的桁架、重結(jié)構(gòu)的底盤、大型雙重充氣輪胎可以令其徑向牽引到一個(gè)新的位置。FS-630寬度適用范圍到60英寸，長(zhǎng)度超過200英寸。
TR-680塔裝徑向堆垛機(jī)適用于電動(dòng)絞車的動(dòng)力裝置的提高和降低或者是作為高度固定的堆垛機(jī)。這種堆垛機(jī)可以離開客戶的結(jié)構(gòu)形式的安裝需求，ABCO技術(shù)會(huì)提供這種塔裝設(shè)備。長(zhǎng)度和寬度的適用范圍也很廣泛。
CEC
中電聯(lián)提供三種堆垛機(jī)類型：頂部桁架輸送機(jī)/堆垛機(jī)，晶格折疊徑向堆垛機(jī)，堆疊式“N”型輸送機(jī)/堆垛機(jī)。頂部桁架輸送機(jī)/堆垛機(jī)寬度適用范圍24-30-36英寸，長(zhǎng)度范圍40-50-60-80英尺。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括液壓的升高和降低，電力傳導(dǎo)，結(jié)束張力層，指針牽引。這種長(zhǎng)度達(dá)80英尺的輸送機(jī)有20英尺的頂端折疊部分。晶格折疊徑向堆垛機(jī)寬度適用范圍24-30-26-42英寸，長(zhǎng)度適用范圍80-100-120英尺。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括液壓的升高和降低，重疊驅(qū)動(dòng)器，指針牽引。它和頂部桁架輸送機(jī)/堆垛機(jī)一樣，CEC徑向堆垛機(jī)提供了20英尺的頂端折疊部分。巴德輪轂和驅(qū)動(dòng)器后備運(yùn)行20度角來接收來自擋板的料斗，牽引到規(guī)定的高度，引腳連接底盤，橡膠滯后皮帶輪，引腳上下平衡。
CEC還設(shè)有堆疊式“N”型輸送機(jī)/堆垛機(jī)。本機(jī)適用長(zhǎng)度為60-70英尺，傳送機(jī)可以單獨(dú)或一起使用。底部的傳送帶有燈，制動(dòng)器，車橋，輪胎，擋泥板，第五輪位和擋泥板等。這種堆疊式“N”型輸送機(jī)/堆垛機(jī)有全封閉電動(dòng)機(jī)，頭皮帶輪，浮選輪胎，翼尾皮帶輪，進(jìn)給箱，驅(qū)動(dòng)器后備運(yùn)行35度角軸偏移量容易運(yùn)輸并牽引到規(guī)定的高度上，輪轂的非徑向輸送部分可以拴緊料斗和操縱空氣制動(dòng)系統(tǒng)。
鷹破碎機(jī)
鷹破碎機(jī)有跳躍式輸送機(jī)或徑向式堆垛機(jī)。它的輸送機(jī)制造規(guī)格準(zhǔn)確，高容量設(shè)計(jì)。所有的鷹破碎機(jī)的輸送機(jī)系統(tǒng)都是該公司多年的無故障服務(wù)而設(shè)計(jì)的并且作為公司和服務(wù)人員的后盾。它有三種便攜式徑向堆垛機(jī)。第一種尺寸是30英寸*50英尺，24英寸深桁架框架，非獨(dú)立手動(dòng)旋轉(zhuǎn)車輪，收集料斗，樞軸掛鉤，15馬力，1800轉(zhuǎn)速。全封閉風(fēng)冷，電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，從尾部有150英寸的電纜線。（現(xiàn)場(chǎng)只有便攜式）第二種尺寸是30英寸*60英尺，24英寸深桁架框架，非獨(dú)立手動(dòng)旋轉(zhuǎn)車輪，收集料斗，樞軸掛鉤，15馬力，1800轉(zhuǎn)速。全封閉風(fēng)冷，電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。從尾部有150英寸的電纜線。第三種便攜式堆垛機(jī)尺寸是30英寸*70英尺，24英寸深桁架框架，非獨(dú)立手動(dòng)旋轉(zhuǎn)車輪，手動(dòng)提高和降低收集料斗，樞軸掛鉤，20馬力，100轉(zhuǎn)速，全封閉風(fēng)冷，電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。從尾部有150英寸的電纜線。
麥克洛斯基國(guó)際
麥克洛斯基送料堆垛機(jī)是為了限制傳統(tǒng)堆垛機(jī)有限的存儲(chǔ)大量材料而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在應(yīng)用中，例如大量廢材棄料，樹皮，堆肥，表層土壤，送料堆料機(jī)可通過大型裝載機(jī)和挖掘機(jī)直接進(jìn)給。匹配到主要傳送帶的送料單元需要一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)料機(jī)和堆料機(jī)進(jìn)行工作。
麥克洛斯基的全新設(shè)計(jì)是36英寸*80英尺的堆料機(jī)標(biāo)配了柴油動(dòng)力包，徑向軸，液壓上升和下降。麥克洛斯基的30*80的堆料機(jī)提供180度的的堆存能力超過了32英尺的高度和14260立方碼的徑向存貨堆。包括皮帶秤，接近耦合液壓傳動(dòng)，液壓車輪，空氣制動(dòng)系統(tǒng)，30hp/22千瓦的電力驅(qū)動(dòng)，液壓輪軸千斤頂和起落裝置。
優(yōu)勢(shì)包括液壓頂-折疊式直線前進(jìn)液壓控制來進(jìn)行折疊和展開，從而提高和降低輸送機(jī)用量。動(dòng)力裝置是48hp/36千瓦的第三級(jí)柴油驅(qū)動(dòng)。皮帶的運(yùn)行速度是為了達(dá)到最高效率和減少皮帶負(fù)荷而設(shè)計(jì)的，而且使容量的使用壽命延長(zhǎng)了。當(dāng)允許樞軸軸箱車輪徑向的創(chuàng)建圓周性存儲(chǔ)時(shí)，綜合樞軸板自動(dòng)調(diào)整到不同的作業(yè)高度。
麥克洛斯基進(jìn)給堆料機(jī)在廢木料，樹皮，堆肥，表層土壤方面的應(yīng)用
美卓礦機(jī)
卓諾德伯格的LL輸送機(jī)是為了鏈接洛克軌道主要粉碎裝置在礦山和采石場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步處理階段而設(shè)計(jì)的。諾德伯格LL輸送機(jī)直接通過主要設(shè)備粉碎材料，或通過實(shí)地輸送二次粉碎。每個(gè)輸送機(jī)的移動(dòng)可以單獨(dú)或作為兩個(gè)或三個(gè)部分組合使用。諾德伯格LL輸送機(jī)保證生產(chǎn)的機(jī)動(dòng)性和靈活性是當(dāng)洛克軌道和傳送帶移動(dòng)時(shí)進(jìn)行短時(shí)間的中斷。
山特維克礦山建設(shè)
山特維克以高效有序的的方式堆垛儲(chǔ)存散裝物料。在設(shè)計(jì)選擇方面取決于各種因素，例如堆疊方法，庫存尺寸，材料類型，總處理能力和需求流動(dòng)性。卸料車從地面到堆料機(jī)進(jìn)行材料輸送也是考慮堆垛機(jī)的一部分。
堆垛機(jī)初期較高的投資成本已經(jīng)從其靈活的運(yùn)作模式和能力的融合中得到了迅速的恢復(fù)。起重臂長(zhǎng)度范圍10-60米，具體的配置和運(yùn)作取決于實(shí)際應(yīng)用。三種應(yīng)用配置，PS100-掛架式，用于標(biāo)準(zhǔn)重型應(yīng)用，PS200-懸挑式，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，用于低重心遷移應(yīng)用，PS300-搖動(dòng)型，盡量減少重心遷移操作，允許經(jīng)濟(jì)軌距，最大程度的保持堆料場(chǎng)的可用性。
為了確保在具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中散裝物料的持續(xù)最佳的轉(zhuǎn)移，山特維克提供量身定制的溜槽解決方案的最新設(shè)計(jì)技術(shù)，包括模擬干燥和粘性物質(zhì)流以及三圍建模的離散單元法（DEM）。堆垛機(jī)本是沒有操縱器的手動(dòng)控制的機(jī)器。山特維克的現(xiàn)代機(jī)器通常是帶參數(shù)配置的半自動(dòng)化或全自動(dòng)化操縱。堆垛機(jī)上的PLC操縱系統(tǒng)和HMI允許寬范圍的改變參數(shù)設(shè)置和堆放選項(xiàng)，而且還提供清晰的顯示功能和舒適的操作環(huán)境。
山特維克PS100標(biāo)準(zhǔn)升降起重式和回轉(zhuǎn)式堆料機(jī)，重型應(yīng)用
特雷克斯公司
特雷克斯芬萊426和532庫存堆垛機(jī)是液壓傳動(dòng)，輸送機(jī)液壓升/降，徑向樞軸，重負(fù)荷的三層帶。選項(xiàng)包括：電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器（不包括電動(dòng)驅(qū)動(dòng)面板，遠(yuǎn)程遙控需要現(xiàn)場(chǎng)布線），變速傳送帶，液壓升高/降低電力輸送，液壓輪轂，雪佛龍皮帶，橡膠或進(jìn)料啟動(dòng)（螺栓上），低水平進(jìn)給啟動(dòng)，低層次的樞軸排列，電動(dòng)/液壓傳動(dòng)（電機(jī)尺寸取決于實(shí)際應(yīng)用），柴油液壓驅(qū)動(dòng)器。
特雷克斯提供的兩臺(tái)庫存堆料機(jī)-426和532
三星工程
三星提供了一個(gè)多元化的傳送帶，應(yīng)用范圍從單一18英寸的皮帶輸送機(jī)到陸上系統(tǒng)成套設(shè)備。該公司的產(chǎn)品線包括堆垛機(jī)，子午線輪胎，陸路和特種輸送帶。三星可以提供短時(shí)間交貨能力和有競(jìng)爭(zhēng)力價(jià)格的嚴(yán)格的一個(gè)單元，并提供了很多為達(dá)到全球目標(biāo)的模塊化設(shè)計(jì)。
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：從18英寸的皮帶輸送機(jī)到陸上系統(tǒng)成套設(shè)備的可堆疊應(yīng)用程序。功率徑向堆垛機(jī)，最低成本的購買，零件維修，短期維護(hù)和運(yùn)輸，交貨時(shí)間和設(shè)計(jì)平臺(tái)是基于眾所周知良好采礦記錄的原則。三星錐形的設(shè)計(jì)將承受正常的日常操作，保持適度重載下運(yùn)行直至關(guān)停，友好的自動(dòng)化設(shè)計(jì)可以很容易被集成到任何現(xiàn)有的自動(dòng)化工廠進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。維修人員很容易操作，維護(hù)，排除故障。而且更多的吸引力是包括一年維修，持續(xù)的服務(wù)承諾，全球配送，交貨迅速，先進(jìn)的材料和流程，這大大提高了設(shè)備的使用壽命并且降低了運(yùn)營(yíng)成本。
三星的輸送系統(tǒng)還可以由組裝或以套件的形式進(jìn)行完全傳送。
共 4 頁 第 4 頁
序號(hào)（學(xué)號(hào)）：
010840106
長(zhǎng) 春 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）譯文
Equipment Roundup: Stackers
姓 名
楊秀麗
學(xué) 院
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí)
0108401
指導(dǎo)教師
丁寧 教授
2012
年
3
月
23
日
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長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙
開題報(bào)告
一、設(shè)計(jì)題目：
輪轂坯料自動(dòng)堆料機(jī)設(shè)計(jì)
二、課題研究的目的和意義
堆料機(jī)是一種專門用于堆存煤炭、礦石、沙石等松散物料的高效機(jī)械。按照用途劃分，堆料機(jī)可以分成混勻式堆料機(jī)和堆存式堆料機(jī)；按卸料臂形式的不同可以分為固定臂式和旋轉(zhuǎn)臂式兩種。懸臂式混勻堆料機(jī)是一種連續(xù)、高效的顆粒狀物料裝卸傳輸機(jī)械，是現(xiàn)代化工業(yè)大宗散裝物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備，它主要應(yīng)用于鋼鐵冶金、港口、碼頭、建材水泥、礦山等行業(yè)的原料儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)混配原材料之用，實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石粉等散裝物料的混勻、堆取等連續(xù)作業(yè)。智能化的堆料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)意義很大，不僅能夠避免一些工業(yè)事故，更能帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)內(nèi)堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)已有近四十年的歷史。當(dāng)時(shí)參與設(shè)計(jì)和研制的單位有：北京鋼鐵設(shè)計(jì)院、大連工礦車輛廠、北京起重機(jī)械研究所、鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)院、哈爾濱重機(jī)廠、華北電力設(shè)計(jì)院、東北電力設(shè)計(jì)院、西北電力設(shè)計(jì)院等單位。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)部分鋼廠、碼頭急需使用此類裝備。為滿足當(dāng)時(shí)的社會(huì)需要開發(fā)了國(guó)內(nèi)早期的斗輪堆取料機(jī)。雖然當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品和現(xiàn)代產(chǎn)品在質(zhì)量上和控制水平上存在著很大的差異，但這些早期的產(chǎn)品對(duì)當(dāng)時(shí)的電力企業(yè)的發(fā)展氣到很重要的作用。
在國(guó)外，堆料機(jī)作為散裝物料裝卸機(jī)械的使用是從上世紀(jì)初期開始的，它是由挖掘機(jī)演變來的。我國(guó)從20世紀(jì)60年代中期開始研發(fā)堆料機(jī)。經(jīng)過40余年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)堆料機(jī)的設(shè)計(jì)制造水平有了很大提高尤其是從20世紀(jì)80年代后期，計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)有限元的分析計(jì)算的使用使得設(shè)計(jì)手段得到了極大的改善。同時(shí)從20世紀(jì)80年代初期開始到現(xiàn)在，已經(jīng)有幾十次的產(chǎn)品進(jìn)口、技術(shù)引進(jìn)、合作制造，幾乎囊括了日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、奧地利、意大利等世界上知名的散裝物料裝卸機(jī)械公司的產(chǎn)品，這些項(xiàng)目的是實(shí)施，對(duì)國(guó)內(nèi)制造商提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造水平起到了極大的促進(jìn)作用，使我國(guó)的堆料機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)生了巨大的變化。另外通過技術(shù)的不斷創(chuàng)新，國(guó)內(nèi)的制造商也陸續(xù)設(shè)計(jì)制造出了性能優(yōu)良的堆料機(jī)產(chǎn)品，逐漸的滿足了國(guó)內(nèi)外用戶的需要。
國(guó)內(nèi)堆料機(jī)的發(fā)展在近五六十年里十分迅速，尤其是受國(guó)民經(jīng)濟(jì)固定資產(chǎn)投
資加速的影響，國(guó)內(nèi)的需求量增長(zhǎng)比較大，是近幾十年來少有的，主要表現(xiàn)在港
口、電廠、鋼鐵、企業(yè)的煤炭和鐵礦石的料場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，能源、原材料工業(yè)的發(fā)展也給堆料機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了十分良好的市場(chǎng)環(huán)境。市場(chǎng)需求的增加，激發(fā)了國(guó)內(nèi)制造企業(yè)對(duì)堆料機(jī)研發(fā)和創(chuàng)新的信心，特別是一些大型堆取料機(jī)的研發(fā)，提高了國(guó)內(nèi)企業(yè)自行設(shè)計(jì)制造大型設(shè)備的能力。
堆料機(jī)正向著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，設(shè)備選型更加多樣化和環(huán)?；a(chǎn)品配套的國(guó)際化，PLC控制和變頻器調(diào)速系統(tǒng)多元化，系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)化，并且隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的提高逐步走向世界。
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)方案的擬定
1．裁板機(jī)推料器動(dòng)力的選擇
考慮到現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境（輪轂坯料下料后有大量的銹渣，在沖擊條件下有下落）從而去除螺旋傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。因?yàn)樗鼈円笥邢鄬?duì)清潔的工作環(huán)境。帶傳動(dòng)平穩(wěn)性和精確性相對(duì)較差，去除。液壓設(shè)備功率大，輔助設(shè)備要求較高，考慮到此推料器推力不大，而氣缸具有設(shè)備簡(jiǎn)單，氣源方便的優(yōu)點(diǎn)。因此選用氣缸作為裁板機(jī)推料器的動(dòng)力
2. 料架內(nèi)堆料層數(shù)、數(shù)量、相對(duì)位置的確定
酸洗槽規(guī)格為：1.8×3(m)，輪轂坯料的垂直高度為260mm，估算輪轂坯料的重量，設(shè)計(jì)料架內(nèi)裝三層坯料，估算坯料重心，設(shè)計(jì)坯料與料架底面成11度垂直擺放，綜合空間性此角度較為合適。綜上所述，根據(jù)輪轂坯料空間幾何尺寸確定輪轂坯料數(shù)量為：第一層25個(gè)，第二層24個(gè)，第三層23個(gè)，共72個(gè)。
3. 升降機(jī)傳動(dòng)的選擇
由于要三層堆料，考慮傳動(dòng)的平穩(wěn)性，選擇螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)一般是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，或反過來將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)進(jìn)行能量和力的傳遞?；瑒?dòng)螺旋副常采用梯形螺紋，鋸齒形螺紋或矩形螺紋。矩形螺紋的特點(diǎn)：牙型為正方形，牙型角為0。傳動(dòng)效率高，但精度制造困難；螺紋強(qiáng)度比梯形螺紋，鋸齒螺紋低，對(duì)中精度低：螺紋副磨損后的間隙難于以補(bǔ)償佤修復(fù)。綜合考慮和對(duì)比各種傳動(dòng)副的特點(diǎn)及機(jī)器傳動(dòng)的要求選用矩形螺紋。
4. 升降機(jī)上推料器傳動(dòng)選擇
考慮到推料器要求傳動(dòng)速度快，平穩(wěn)的特點(diǎn)，選擇鏈傳動(dòng)作為此推料器的傳動(dòng)裝置。因?yàn)殒渹鲃?dòng)能保持準(zhǔn)確的平穩(wěn)傳動(dòng)。傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)較為緊湊。作用在軸上的壓力較?。荒茉诟邷氐退僦剌d條件下工作。
鏈條按功用不同可分為傳動(dòng)鏈，輸送鏈，起重曳引鏈和專用特種鏈，考慮到本機(jī)器的特點(diǎn)，選用傳動(dòng)鏈。
5. 小車方案
（1）小車能在水平方向移動(dòng)并能定位到任何位置。
（2）料架能方便的安放到小車上，并且和小車相對(duì)位置要求精確。
（3）小車傳動(dòng)用螺旋傳動(dòng)，動(dòng)力為交流伺服控制電機(jī)
6. 料架輔助裝置
為了能使輪轂坯料準(zhǔn)確的擺放在料架上，設(shè)計(jì)輪轂坯料要求有導(dǎo)輥起導(dǎo)向作用。此裝置動(dòng)力由一氣缸提供。由于輔助裝置上升幅度較小，氣缸的行程要求不大，根據(jù)氣缸的特點(diǎn)，能滿足工作要求。
7．輸送時(shí)間分配
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的參數(shù)（節(jié)拍：30s/件）及各種傳動(dòng)的速度的合理性，分配時(shí)間簡(jiǎn)述如下：
第一層堆料：裁板機(jī)推料器接收到傳動(dòng)命令后用3秒時(shí)間把輪轂坯料推到升降機(jī)的待輸送狀態(tài)，停1秒鐘后用3秒返回待命位置。升降機(jī)推料器接收到傳動(dòng)信號(hào)后用5秒時(shí)間將輪轂坯料擺放到料架指定位置，停1秒后用5秒時(shí)間返回到原位置。料架輔助裝置和升降機(jī)推料器同時(shí)啟動(dòng)，用1秒時(shí)間托起，保持5秒后用1秒時(shí)間退回。小車在料架下落后啟動(dòng)，用1秒時(shí)間移動(dòng)1單元距離。到第25個(gè)輪轂坯料擺放好后小車用17秒時(shí)間快速退回到開始位置。
第二層堆料：裁板機(jī)推料器和升降機(jī)推料器動(dòng)作和第一層堆料相同。料架輔助裝置停止工作。不同的是輪轂坯料到升降機(jī)待命位置后往上提升一單元距離，用3秒的時(shí)間提升，，然后再由升降機(jī)推料器把輪轂推到小車的指定位置。然后再用3秒的時(shí)間回退。到第49個(gè)輪轂坯料擺放好后，小車迅速回退到初始位置。
第三層推料：和第二層堆料基本相同，不同的是升降機(jī)要向上提升兩單元距離(一單元距離為輪轂壞料在升降機(jī)上擺放時(shí)的垂直高度）。到第72個(gè)輪轂壞料擺放好后，報(bào)警機(jī)報(bào)警，將料架由起重機(jī)吊起放進(jìn)酸洗槽中。
圖1.1 輸送第1-24個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖1.2 輸送第25個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖1.3 輸送第26-49個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖1.4 輸送第50個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖1.5 輸送第51-75個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
上列圖圖表字母代號(hào)名稱：
A：裁板機(jī)推料器 B：升降機(jī) C：料架輔助裝置 D：升降機(jī)推料器
8.堆料機(jī)運(yùn)作原理：
（1）推料器把輪轂坯料推到升降機(jī)上；
（2）由升降機(jī)上的推料器把輪轂坯料推進(jìn)小車內(nèi)。中間過程升降機(jī)要起降，由于傳動(dòng)的多環(huán)節(jié)性，控制系統(tǒng)要有自動(dòng)的測(cè)量控制信號(hào)，選用傳感器，其類似于人的感覺器官。它把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為易測(cè)信號(hào)。傳送給測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)，控制信號(hào)的處理要用到繼電器---接觸器控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)過程的邏輯性，要用到時(shí)可編程序控制器。輪轂坯料自動(dòng)輸送流程簡(jiǎn)圖如下：
圖1.6 輪轂坯料自動(dòng)輸送流程簡(jiǎn)圖
9. 機(jī)電控制電路及程序
（1）三個(gè)電機(jī)主電路
M1為升降機(jī)上的推料器的控制電機(jī) M2為升降機(jī)上的控制電機(jī)
M3為小車的控制電機(jī)
KM1 KM3 KM5 為正轉(zhuǎn)繼電器 KM2 KM4 KM6 為反轉(zhuǎn)繼電器
（2）PLC外部接線圖
五、課題研究的時(shí)間分配
工作量：
1.機(jī)械圖A0圖四張
2.設(shè)計(jì)說明書一份,40頁
3.文獻(xiàn)翻譯,不少于3000字
4.開題報(bào)告一份
時(shí)間安排：
3月5日——3 月23日： 調(diào)研，查資料，完成文獻(xiàn)翻譯和開題報(bào)告
3月24日——4月3日： 總體方案設(shè)計(jì)
4月4日 ——4月24日：機(jī)械部分設(shè)計(jì)
4月25日——5 月11日：部件及零件草圖
5月12日——5 月22日：計(jì)算機(jī)控制部分設(shè)計(jì)
5月23日——6月12日：上機(jī)繪圖
6月13日——6月19日：完成設(shè)計(jì)（論文）說明書，40～60頁，要求打印
6月20日——6月24日：評(píng)審、答辯
六、參考文獻(xiàn)
[1]《設(shè)計(jì)大典》第四卷 江西科學(xué)技術(shù)出版社
[2]《機(jī)電傳動(dòng)控制》》（第三版） 鄧星鐘主編 華中科技大學(xué)出版社
[3]《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》 主編：廈門大學(xué) 黃長(zhǎng)藝 清華大學(xué) 嚴(yán)普強(qiáng) 機(jī)械工業(yè)出版社
[4]《機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)》 徐志毅主編 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社
[5]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
[6]《現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 北京出版社
[7]《機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
[8]《機(jī)械工程圖學(xué)》 主編 侯洪生（吉林大學(xué)） 科學(xué)出版社
[9]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 寇尊權(quán)主編 吉林科學(xué)技術(shù)出版社
[10]《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 馮辛安主編 機(jī)械工業(yè)出版社
[11]《機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社
[12]《機(jī)械原理》 秦榮榮主編 吉林科學(xué)技術(shù)出版社,
[13]《機(jī)械設(shè)計(jì)》 高等教育出版社
[14] Sheet metal formability report. South?eld-Michigan: American Iron
and Steel Institute; 1989
[15] Automotive sheet design manual. South?eld-Michigan: American
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[16] Fundamental of tool design. New York: Society of Manufacturing
Engineers; 1998
[17] Die design handbook. New York: Society of Manufacturing Engi-
neers; 1990
共 6 頁 第 6 頁
序號(hào)（學(xué)號(hào)）：
010840106
長(zhǎng) 春 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
輪轂坯料自動(dòng)堆料機(jī)設(shè)計(jì)
姓 名
楊秀麗
學(xué) 院
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí)
0108401
指導(dǎo)教師
丁寧 教授
2011
年
3
月
23
日
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長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙
輪轂坯料自動(dòng)堆料機(jī)設(shè)計(jì)
[摘要]堆料機(jī)是一種專門用于堆存煤堆、礦石、沙石等松散物料的高效機(jī)械。國(guó)內(nèi)堆料機(jī)的設(shè)計(jì)已有近四十年的歷史。近年來一些大型堆料機(jī)的研發(fā)，大大提高了國(guó)內(nèi)企業(yè)自行設(shè)計(jì)制造大型設(shè)備的能力。
堆料機(jī)目前正向著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，設(shè)備選型更加多樣化和環(huán)保化，產(chǎn)品配套的國(guó)際化，可編程控制器調(diào)速系統(tǒng)多元化，通訊網(wǎng)絡(luò)化，并且隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的提高逐步走向世界。
本次設(shè)計(jì)的根本任務(wù)是把輪轂坯料有序的排列到料架中使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。主要是通過兩個(gè)過程來完成：
（1） 把推料器把輪轂坯料推到升降機(jī)上；
（2） 由升降機(jī)上的推料器把輪轂坯料推進(jìn)小車內(nèi)，并且通過三臺(tái)控制電機(jī)來完成堆料機(jī)的自動(dòng)化。
[關(guān)鍵詞] 堆料機(jī) 可編程控制器 輪轂坯料 自動(dòng)化
Automatic Stacker Design of the Wheel Billet
[Abstract]The stacker is a special and efficient machinery for stockpiling coal pile, ore, sand and other loose materials. It is nearly 40 years for designing stacker in our country. In recent years, there is some research and development of stacker which greatly improving the domestic enterprises design their own manufacture equipment.
Stacker is currently working toward the development of large-scale, automated direction, a more diverse selection of equipment and environmental protection, product support internationalization, diversification of the PLC control and frequency converter speed control system communications network, and as the product improving the quality of design and manufacturing gradually to the world.
The fundamental task of the design billet orderly arrangement of the wheels to the rack and automating. Mainly through two processes:
First: Push the feeder wheels billet to the lift:
Then ：Push the feeder wheels billet to the small car through the lift, and to complete the automation through the three controlled motor.
[keywords] stacker plc wheels billet automation
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長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙
目 錄
前言………………………………………………………………………………………… 1
第一章 堆料機(jī)簡(jiǎn)介…………………………………………………………………………2
1.1 堆料機(jī)的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………2
1.1.1 懸臂式堆料機(jī)………………………………………………………………2
1.1.2 橋式刮板取料機(jī)…………………………………………………………… 2
1.2 堆料機(jī)的分類………………………………………………………………………3
第二章 方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………4
2.1 總體方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………………4
2.2 具體方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………………5
2.2.1 裁板機(jī)推料器動(dòng)力的選擇…………………………………………………5
2.2.2 料架內(nèi)堆料層數(shù)、數(shù)量、相對(duì)位置的確定………………………………5
2.2.3 升降機(jī)傳動(dòng)的選擇…………………………………………………………5
2.2.4 升降機(jī)上推料器傳動(dòng)選擇…………………………………………………6
2.2.5 小車方案……………………………………………………………………6
2.2.6 料架輔助裝置………………………………………………………………6
2.2.7 輸送時(shí)間分配………………………………………………………………6
第三章 機(jī)電控制設(shè)計(jì)………………………………………………………………………9
3.1 傳感器概述…………………………………………………………………………9
3.1.1 傳感器的定義………………………………………………………………9
3.1.2 傳感器的組成………………………………………………………………9
3.1.3 傳感器的分類………………………………………………………………9
3.1.4 傳感器的靜態(tài)特性……………………………………………………… 10
3.1.5 傳感器的動(dòng)態(tài)特性……………………………………………………… 10
3.1.6 傳感器的線性度………………………………………………………… 10
3.1.7 傳感器的靈敏度………………………………………………………… 10
3.1.8 傳感器的分辨力………………………………………………………… 11
3.1.9 電阻式傳感器…………………………………………………………… 11
3.1.10電容式傳感器………………………………………………………… 12
3.1.11電感式傳感器……………………………………………………………12
3.1.12 傳感器的發(fā)展方向………………………………………………………12
3.2 可編程控制概述…………………………………………………………………13
3.2.1 可編程控制器概論………………………………………………………13
3.2.2 可編程控制器基本原理…………………………………………………13
3.2.3 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的要點(diǎn)…………………………………………13
3.2.4 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的過程…………………………………………14
3.2.5 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式…………………………………………14
3.2.6 可編程控制器基本特點(diǎn)…………………………………………………14
3.2.7 可編程控制器基本應(yīng)用…………………………………………………16
3.3 機(jī)電控制電路及程序…………………………………………………………… 16
3.3.1 三個(gè)電機(jī)主電路: ………………………………………………………16
3.3.2 PLC外部接線圖…………………………………………………………17
3.3.3 梯形圖……………………………………………………………………18
3.3.4 指令語句圖………………………………………………………………18
第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………………22
4.1 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………22
4.2 絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………23
4.2.1 升降機(jī)絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………23
4.2.2 小車絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………26
4.3 料架輔助裝置設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………28
結(jié)論……………………………………………………………………………………… 30
致謝……………………………………………………………………………………… 31
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………… 32
附錄……………………………………………………………………………………… 33
共 3 頁 第 3 頁
輪轂坯料自動(dòng)堆料機(jī)設(shè)計(jì)
前 言
隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展，堆料機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種生產(chǎn)中。堆料機(jī)主要由堆料機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)及俯仰裝置、行走臺(tái)車、門柱及支架、司機(jī)室、進(jìn)料帶式輸送機(jī)聯(lián)接裝置等組成。不論在順行或逆行時(shí)，堆料機(jī)的行走速度都要保持相同的平鋪料層厚度，以保證礦石勻化效果。堆料機(jī)應(yīng)設(shè)除塵或?yàn)⑺b置，以減少料堆粉塵污染；堆料機(jī)卸料頭部裝有料堆高度探測(cè)器，能按一定節(jié)距隨料堆高度調(diào)節(jié)俯仰程度。堆料機(jī)作為散裝物料裝卸機(jī)械的使用是從上世紀(jì)初期開始的，它是由挖掘機(jī)演變來的。我國(guó)從20世紀(jì)60年代中期開始研發(fā)堆料機(jī)。經(jīng)過40余年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)堆料機(jī)的設(shè)計(jì)制造水平有了很大提高尤其是從20世紀(jì)80年代后期，計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)有限元的分析計(jì)算的使用使得設(shè)計(jì)手段得到了極大的改善。同時(shí)從20世紀(jì)80年代初期開始到現(xiàn)在，已經(jīng)有幾十次的產(chǎn)品進(jìn)口、技術(shù)引進(jìn)、合作制造，幾乎囊括了日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、奧地利、意大利等世界上知名的散裝物料裝卸機(jī)械公司的產(chǎn)品，這些項(xiàng)目的是實(shí)施，對(duì)國(guó)內(nèi)制造商提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造水平起到了極大的促進(jìn)作用，使我國(guó)的堆料機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)生了巨大的變化。另外通過技術(shù)的不斷創(chuàng)新，國(guó)內(nèi)的制造商也陸續(xù)設(shè)計(jì)制造出了性能優(yōu)良的堆料機(jī)產(chǎn)品，逐漸的滿足了國(guó)內(nèi)外用戶的需要。堆料機(jī)正向著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，設(shè)備選型更加多樣化和環(huán)?；?，產(chǎn)品配套的國(guó)際化，PLC控制和變頻器調(diào)速系統(tǒng)多元化，系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)化，并且隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的提高逐步走向世界。
第一章 堆料機(jī)簡(jiǎn)介
1.1 堆料機(jī)的結(jié)構(gòu)
堆料機(jī)主要由懸臂式堆料機(jī)、橋式刮板取料機(jī)和中心柱等組成，見圖1.1
圖1.1 1．懸臂式堆料機(jī) 2．橋式刮板取料機(jī) 3．中心柱
1.1.1 懸臂式堆料機(jī)
懸臂式堆料機(jī)支承在中心柱上層回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，堆料臂架鉸支在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上的支承上，其上布置有膠帶運(yùn)輸機(jī)，配重則布置在堆料臂架的后部末端。懸臂堆料機(jī)能實(shí)現(xiàn)上下變幅和沿料場(chǎng)圓周方向回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)靠一回轉(zhuǎn)支承與中心柱相連，回轉(zhuǎn)支承在一套回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)堆料機(jī)繞中心柱作圓周運(yùn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)中的液壓動(dòng)力站驅(qū)動(dòng)液壓油缸，使堆料臂上仰或下俯。膠帶機(jī)在堆料機(jī)回轉(zhuǎn)和變幅復(fù)合運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)定方式的堆料功能。
1.1.2 橋式刮板取料機(jī)
橋式刮板取料機(jī)由箱形梁、行走端梁、刮板系統(tǒng)和料耙系統(tǒng)組成。行走端梁上設(shè)置傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)取料機(jī)沿料場(chǎng)圓周方向運(yùn)行。箱形梁一端支承在行走端梁上，另一端鉸支在中心柱下回轉(zhuǎn)支承外圈上，支承整個(gè)取料機(jī)繞中心柱回轉(zhuǎn)。刮板取料系統(tǒng)布置在箱梁下面，刮板鏈在中心柱一端的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)下循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)取料功能。
設(shè)置在箱形梁一側(cè)的料耙在液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下，沿料堆的橫端面上將物料耙落，輔助刮板系統(tǒng)完成取料工作。在料耙往復(fù)運(yùn)動(dòng)、行走端梁沿料場(chǎng)圓周方向進(jìn)給的同時(shí)，經(jīng)刮板系統(tǒng)刮取物料，完成其取料過程。
堆料和取料預(yù)定方式均由可編程控制系統(tǒng)按照預(yù)編程序進(jìn)行控制。為適應(yīng)自動(dòng)化工藝流程、調(diào)試、維護(hù)保養(yǎng)及特殊工況的處理，堆取料機(jī)設(shè)置了自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和機(jī)旁控制三種控制方式，三種方式各自獨(dú)立。
1.2 堆料機(jī)的分類
（1） 臂式斗輪堆取料機(jī)： 臂式斗輪堆取料機(jī)是一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于火電廠、港口碼頭、鋼鐵冶金、建材水泥、礦山、化工、煤炭與焦化廠等原料儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)，可實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石、化工原料等散狀物料的堆取、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸的連續(xù)作業(yè)。
（2） 搖（動(dòng)）臂混勻堆料機(jī)：搖（動(dòng)）臂混勻堆料機(jī)是一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機(jī)械，它應(yīng)用于鋼鐵冶金、港口碼頭、建材水泥、礦山、化工等行業(yè)大型現(xiàn)代化原料儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石、化工原料等散狀物料的堆取、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸的連續(xù)作業(yè)。
（3） 搖臂堆料機(jī)：搖臂堆料機(jī)是一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機(jī)械，它應(yīng)用于鋼鐵冶金、港口碼頭、建材水泥、礦山、化工等行業(yè)大型現(xiàn)代化原料儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石、化工原料等散狀物料的堆取、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸的連續(xù)作業(yè)。
（4） 門式斗輪堆料機(jī)：門式斗輪堆取料機(jī)是一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于火電廠、港口碼頭、鋼鐵冶金、建材水泥、礦山、化工、煤炭與焦化廠等原料儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)，可實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石、化工原料等散狀物料的堆取、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸的連續(xù)作業(yè)。
（5） 圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)：圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)是一種連續(xù)、高效的散狀物料裝卸輸送機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于火電廠、建材水泥、礦山、化工、煤炭等原料儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)，可實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石、化工原料等散狀物料的堆取、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸的連續(xù)作業(yè)。
第二章 方案設(shè)計(jì)
2.1總體方案設(shè)計(jì)
汽車輪轂沖壓剪切下料后,需要酸洗除銹,為提高效率和質(zhì)量,要求坯料有序地排放在料架上。自動(dòng)推料機(jī)應(yīng)具有以下功能：
（1） 推料過程自動(dòng)完成
（2） 從下料機(jī)上自動(dòng)接料
（3） 設(shè)計(jì)兩種規(guī)格料架
（4） 自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警
（5） 料道高度 1.1m
（6） 節(jié)拍 30S/件
酸洗槽規(guī)格 1.8 X 3（m）
輪轂坯料的垂直高度為260mm
根據(jù)設(shè)計(jì)說明任務(wù)及要求，本次設(shè)計(jì)的根本任務(wù)是把輪轂壞料有序地排列到料架中使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。要點(diǎn)是: （1） 自動(dòng)化。
（2） 有序擺放。
自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)部分要用涉及到控制動(dòng)力，很自然地要用到機(jī)電傳動(dòng)。即以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)械。將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電機(jī)的選擇用交流伺服電動(dòng)機(jī)，它與普通電機(jī)相比具有以下特點(diǎn)：
（1） 調(diào)整范圍廣，伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓改變，能在寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；
（2） 轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)迅速啟動(dòng)，停轉(zhuǎn)；
（3） 控制功率小，過載能力強(qiáng)，可靠性好。
整個(gè)過程主要以下兩個(gè)環(huán)節(jié)：
（1） 推料器把輪轂坯料推到升降機(jī)上；
（2）由升降機(jī)上的推料器把輪轂坯料推進(jìn)小車內(nèi)。
中間過程升降機(jī)要起降，由于傳動(dòng)的多環(huán)節(jié)性，控制系統(tǒng)要有自動(dòng)的測(cè)量控制信號(hào)，選用傳感器，其類似于人的感覺器官。它把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為易測(cè)信號(hào)。傳送給測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)，控制信號(hào)的處理要用到繼電器---接觸器控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)過程的邏輯性，要用到時(shí)可編程序控制器。輪轂坯料自動(dòng)輸送流程簡(jiǎn)圖如下圖2.1：
圖2.1 輪轂坯料自動(dòng)輸送流程簡(jiǎn)圖
2.2具體方案設(shè)計(jì)
2.2.1 裁板機(jī)推料器動(dòng)力的選擇
可選動(dòng)力有：
（1） 電動(dòng)機(jī) 1）螺旋傳動(dòng) 2）鏈傳動(dòng) 3）帶傳動(dòng)
（2） 氣缸
（3） 液壓缸
考慮到現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境（輪轂坯料下料后有大量的銹渣，在沖擊條件下有下落）從而去除螺旋傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。因?yàn)樗鼈円笥邢鄬?duì)清潔的工作環(huán)境。帶傳動(dòng)平穩(wěn)性和精確性相對(duì)較差，去除。液壓設(shè)備功率大，輔助設(shè)備要求較高，考慮到此推料器推力不大，而氣缸具有設(shè)備簡(jiǎn)單，氣源方便的優(yōu)點(diǎn)。因此選用氣缸作為裁板機(jī)推料器的動(dòng)力。
2.2.2料架內(nèi)堆料層數(shù)、數(shù)量、相對(duì)位置的確定
酸洗槽規(guī)格為：1.8×3(m)，輪轂坯料的垂直高度為260mm，估算輪轂坯料的重量，設(shè)計(jì)料架內(nèi)裝三層坯料，估算坯料重心，設(shè)計(jì)坯料與料架底面成11度垂直擺放，綜合空間性此角度較為合適。綜上所述，根據(jù)輪轂坯料空間幾何尺寸確定輪轂坯料數(shù)量為：第一層25個(gè)，第二層24個(gè)，第三層23個(gè)，共72個(gè)。
2.2.3升降機(jī)傳動(dòng)的選擇
由于要三層堆料，考慮傳動(dòng)的平穩(wěn)性，選擇螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)一般是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，或反過來將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)進(jìn)行能量和力的傳遞。
螺旋傳動(dòng)按螺紋間摩擦狀態(tài)又可分為滑動(dòng)螺旋，滾動(dòng)螺旋與靜壓螺旋三大類。
滑動(dòng)螺旋的特點(diǎn)：
（1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低廉
（2） 當(dāng)螺紋升角小于摩擦角時(shí)，能自鎖
（3） 傳動(dòng)平穩(wěn)
（4） 磨擦阻力大，效率較低，僅在0.3—0.7之間，自鎖時(shí)低于0.5，常在0.3—0.4之間
（5） 螺紋間有側(cè)向間隙，反向時(shí)有空行程，定位精度及軸向風(fēng)度較差
（6） 磨損快
（7） 低速及微調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)爬行
滑動(dòng)螺旋副常采用梯形螺紋，鋸齒形螺紋或矩形螺紋。矩形螺紋的特點(diǎn)：牙型為正方形，牙型角為0。傳動(dòng)效率高，但精度制造困難；螺紋強(qiáng)度比梯形螺紋，鋸齒螺紋低，對(duì)中精度低：螺紋副磨損后的間隙難于以補(bǔ)償佤修復(fù)。綜合考慮和對(duì)比各種傳動(dòng)副的特點(diǎn)及機(jī)器傳動(dòng)的要求選用矩形螺紋。
2.2.4升降機(jī)上推料器傳動(dòng)選擇
考慮到推料器要求傳動(dòng)速度快，平穩(wěn)的特點(diǎn)，選擇鏈傳動(dòng)作為此推料器的傳動(dòng)裝置。因?yàn)殒渹鲃?dòng)能保持準(zhǔn)確的平穩(wěn)傳動(dòng)。傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)較為緊湊。作用在軸上的壓力較?。荒茉诟邷氐退僦剌d條件下工作。
鏈條按功用不同可分為傳動(dòng)鏈，輸送鏈，起重曳引鏈和專用特種鏈，考慮到本機(jī)器的特點(diǎn)，選用傳動(dòng)鏈。
2.2.5小車方案
（1） 小車能在水平方向移動(dòng)并能定位到任何位置；
（2） 料架能方便的安放到小車上，并且和小車相對(duì)位置要求精確；
（3） 小車傳動(dòng)用螺旋傳動(dòng)，動(dòng)力為交流伺服控制電機(jī)。
2.2.6料架輔助裝置
為了能使輪轂坯料準(zhǔn)確的擺放在料架上，設(shè)計(jì)輪轂坯料要求有導(dǎo)輥起導(dǎo)向作用。此裝置動(dòng)力由一氣缸提供。由于輔助裝置上升幅度較小，氣缸的行程要求不大，根據(jù)氣缸的特點(diǎn)，能滿足工作要求。
2.2.7輸送時(shí)間分配
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的參數(shù)（節(jié)拍：30s/件）及各種傳動(dòng)的速度的合理性，分配時(shí)間簡(jiǎn)述如下：
第一層堆料：裁板機(jī)推料器接收到傳動(dòng)命令后用3秒時(shí)間把輪轂坯料推到升降機(jī)的待輸送狀態(tài)，停1秒鐘后用3秒返回待命位置。升降機(jī)推料器接收到傳動(dòng)信號(hào)后用5秒時(shí)間將輪轂坯料擺放到料架指定位置，停1秒后用5秒時(shí)間返回到原位置。料架輔助裝置和升降機(jī)推料器同時(shí)啟動(dòng)，用1秒時(shí)間托起，保持5秒后用1秒時(shí)間退回。小車在料架下落后啟動(dòng)，用1秒時(shí)間移動(dòng)1單元距離。到第25個(gè)輪轂坯料擺放好后小車用17秒時(shí)間快速退回到開始位置。
第二層堆料：裁板機(jī)推料器和升降機(jī)推料器動(dòng)作和第一層堆料相同。料架輔助裝置停止工作。不同的是輪轂坯料到升降機(jī)待命位置后往上提升一單元距離，用３秒的時(shí)間提升，，然后再由升降機(jī)推料器把輪轂推到小車的指定位置。然后再用３秒的時(shí)間回退。到第４９個(gè)輪轂坯料擺放好后，小車迅速回退到初始位置。
第三層推料：和第二層堆料基本相同，不同的是升降機(jī)要向上提升兩單元距離(一單元距離為輪轂壞料在升降機(jī)上擺放時(shí)的垂直高度）。到第７２個(gè)輪轂壞料擺放好后，報(bào)警機(jī)報(bào)警，將料架由起重機(jī)吊起放進(jìn)酸洗槽中。
整個(gè)過程的時(shí)間分配簡(jiǎn)單示意圖如下：
圖2.2 輸送第1----24個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖2.3 輸送第25個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖2.4輸送第26----49個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖2.5 輸送第50個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
圖2.6 輸送第51----75個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖
上列圖圖表字母代號(hào)名稱：
A：截機(jī)板機(jī)推料器 B：升降機(jī) C：料架輔助裝置 D：升降機(jī)推料器
第三章 機(jī)電控制設(shè)計(jì)
3.1 傳感器概述
3.1.1 傳感器的定義
信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。
最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC: International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照 Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。
3.1.2 傳感器的組成
傳感器一般由敏感器件與其他輔助器件組成。敏感器件是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測(cè)物理量，并將信號(hào)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換輸出。一般把信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路歸為輔助器件，它們是一些能把敏感器件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理等有用的電信號(hào)的裝置。
隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)能把一些處理電路和傳感器集成在一起，構(gòu)成集成傳感器。進(jìn)一步的發(fā)展是將傳感器和微處理器相結(jié)合，裝在一個(gè)檢測(cè)器中形成一種心形的“智能化傳感器”。
3.1.3 傳感器的分類
目前對(duì)傳感器尚無一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：
（1） 按傳感器的物理量分類，可分為位移傳感器、力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、氣體成份等傳感器；
（2） 按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器；
（3） 按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“１”和"０”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。
（4） 按信號(hào)變換特征分類，可分為物性型傳感器和結(jié)構(gòu)性傳感器。
（5） 按傳感器與被測(cè)量之間的關(guān)系分類，可分為能量轉(zhuǎn)換型傳感器和能量控制型傳感器。
（6） 按傳感器輸出量的性質(zhì)來分，可分為模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。
3.1.4 傳感器的靜態(tài)特性
傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。
3.1.5 傳感器的動(dòng)態(tài)特性
所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。
3.1.6 傳感器的線性度
通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。
擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
3.1.7 傳感器的靈敏度
靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。
3.1.8 傳感器的分辨力
分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨力時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。
3.1.9 電阻式傳感器
電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式傳感器、壓阻式傳感器、熱電阻傳感器、電位計(jì)式傳感器等。
（1） 電阻應(yīng)變式傳感器
傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。
（2） 壓阻式傳感器
壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。
用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。
（3） 熱電阻傳感器
熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。
（4） 電位計(jì)式傳感器
電位計(jì)式傳感器有直線位移型、角位移型和非線性型等，不管是哪種類型的傳感器，都是由線圈、骨架和滑動(dòng)觸頭等組成。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，精度高，性能穩(wěn)定，受環(huán)境因素影響小，使用方便。
3.1.10電容式傳感器
電容式傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種結(jié)構(gòu)型傳感器，它實(shí)際上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。
（1） 變極距型電容式傳感器
變極距型電容式傳感器是兩塊平行板之間介質(zhì)的介電常數(shù)和相互覆蓋面積保持不變，只改變電容機(jī)板之間的距離所得到的一種傳感器，主要應(yīng)用于壓力的測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高傳感器的靈敏度，增大線性工作范圍和克服外界條件（如電源電壓、環(huán)境溫度等）的變化對(duì)測(cè)量精度的影響，常常采用差動(dòng)型電容式傳感器。
（2） 變面積型電容式傳感器
變面積型電容式傳感器是兩塊平行板之間介質(zhì)的介電常數(shù)和距離保持不變，只改變極板見覆蓋面積所得到的一種傳感器，分為角位移型傳感器和線位移型傳感器。適用于較大角位移和線位移的測(cè)量。
（3） 變介電常數(shù)型電容式傳感器
變介電常數(shù)型電容式傳感器是兩塊平行板之間的相互覆蓋面積和距離保持不變，只改變介電常數(shù)所得到的一種傳感器，主要用來檢測(cè)容器中液面高度、片狀材料的厚度等。
3.1.11電感式傳感器
利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量或電感量的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，工作精度高，零點(diǎn)穩(wěn)定，輸出功率較大。按轉(zhuǎn)換方式分為自感型電感式傳感器和互感型電感式傳感器。
3.1.12 傳感器的發(fā)展方向
（1） 向高精度發(fā)展：
隨著自動(dòng)化生產(chǎn)程度的不斷提高，對(duì)傳感器的要求也在不斷提高，必須研制出具有靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。目前能生產(chǎn)萬分之一以上的傳感器的廠家為數(shù)很少，其產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。
（2） 向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展：
傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的抗干擾等性能，研制高可靠性、寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向。提高溫度范圍歷來是大課題，大部分傳感器其工作范圍都在-20℃～70℃，在軍用系統(tǒng)中要求工作溫度在-40℃～85℃范圍，而汽車鍋爐等場(chǎng)合要求傳感器的溫度要求更高，因此發(fā)展新興材料（如陶瓷）的傳感器將很有前途。
（3） 向微型化發(fā)展：
各種控制儀器設(shè)備的功能越來越大，要求各個(gè)部件體積能占位置越小越好，因而傳感器本身體積也是越小越好，這就要求發(fā)展新的材料及加工技術(shù)，目前利用硅材料制作的傳感器體積已經(jīng)很小。
（4） 向微功耗及無源化發(fā)展：
傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時(shí)離不開電源，在野外現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地方，往往是用電池供電或用太陽能等供電，開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向，這樣既可以節(jié)省能源又可以提高系統(tǒng)壽命。目前，低功耗損的芯片發(fā)展很快，如T12702運(yùn)算放大器，靜態(tài)功耗只有1.5μA，而工作電壓只需2～5V。
（5） 向智能化數(shù)字化發(fā)展：
隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號(hào)（如0～10mV），而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào)，有的甚至帶有控制功能，這就是所說的數(shù)字傳感器。
3.2可編程控制概述
3.2.1可編程控制器概論
可編程控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC。
3.2.2 可編程控制器基本原理
PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。
3.2.3可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的要點(diǎn)
入出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。
入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。
可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計(jì)的。輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計(jì)算機(jī)電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以足以帶動(dòng)一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。
3.2.4 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的過程
簡(jiǎn)單地說，PLC實(shí)現(xiàn)控制的過程一般是：
輸入刷新--再運(yùn)行用戶程序--再輸出刷新--再輸入刷新--再運(yùn)行用戶程序--再輸出刷新……永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行。
3.2.5 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式
用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的一種方式。此外，計(jì)算機(jī)用于控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請(qǐng)中斷，被響應(yīng)后正運(yùn)行的程序停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運(yùn)行有關(guān)中斷服務(wù)程序）。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來程序。哪個(gè)控制需要處理，哪個(gè)就去申請(qǐng)中斷。哪個(gè)不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。
在中斷方式下，計(jì)算機(jī)能得到充分利用，緊急的任務(wù)也能得到及時(shí)處理。但是，如果同時(shí)來了幾個(gè)都要處理的任務(wù)該怎么辦呢？?jī)?yōu)先級(jí)高的還好辦，低的呢？可能會(huì)出現(xiàn)照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場(chǎng)的日常使用。
3.2.6 可編程控制器基本特點(diǎn)
從討論P(yáng)LC的工作原理知，PLC的輸入與輸出在物理上是彼此隔開的，其間的聯(lián)系是靠運(yùn)行存儲(chǔ)于它的內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。它的入出相關(guān)，不是靠物理過程，不是用線路；而是靠信息過程，用軟邏輯聯(lián)系。它的工作基礎(chǔ)是用好信息。
下面介紹PLC的四個(gè)特點(diǎn)：
（1） 功能豐富
PLC的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲(chǔ)信息的內(nèi)部器件有關(guān)。
它的指令多達(dá)幾十條、幾百條，可進(jìn)行各式各樣的邏輯問題的處理，還可進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算。凡普通計(jì)算機(jī)能做到的，它也都可作到。
它的內(nèi)部器件，即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，種類繁多，容量宏大。它的內(nèi)部種種繼電器，相當(dāng)于中間繼電器，數(shù)量更多。內(nèi)存中一個(gè)位就可作為一個(gè)中間繼電器，存儲(chǔ)空間很大。
它的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊，其內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)數(shù)器可達(dá)成百、成千。這也是因?yàn)橹灰脙?nèi)存中的一個(gè)字，再加一些標(biāo)志位，即可成為定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，所以才那么多。
而且，這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。
它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)還可用以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。
PLC還有豐富的外部設(shè)備，可建立友好的人機(jī)界面，以進(jìn)行信息交換。
（2） 使用方便
用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因?yàn)椋菏紫萈LC控制邏輯的建立是程序, 用程序代替硬件接線。編程序比接線，更改程序比更改接線，當(dāng)然要方便得多！
其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成為種種小型化的模塊。而且，這些模塊是配套的，已實(shí)現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。
（3） 工作可靠
用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非?？煽康?。這是因?yàn)镻LC在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。事實(shí)上，如果PLC工作不可靠，就無法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用，也就不成其為PLC了。
1） 在硬件方面：
PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離?？纱_保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。PLC使用的元器件多為無觸點(diǎn)的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。有的PLC的模塊可熱備，一個(gè)主機(jī)工作，另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份。還有采用三取一的設(shè)計(jì)，CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零，做到萬無一失。當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)成本是很高的，只用于特別重要的場(chǎng)合，如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。
2） 在軟件方面：
PLC的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的"冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)"，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了PLC對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng)，使PLC能可靠地工作。
（4） 經(jīng)濟(jì)合算
高新技術(shù)的使用必將帶來巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，這是科技是第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也是高新技術(shù)生命力之所在。盡管使用PLC首次投資要大些，但從全面及長(zhǎng)遠(yuǎn)看，使用PLC還是經(jīng)濟(jì)的。
3.2.7 可編程控制器基本應(yīng)用
最初，PLC主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。如今，PLC不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個(gè)重要的角色。
3.3機(jī)電控制電路及程序
3.3.1 三個(gè)電機(jī)主電路:
（1） M1為升降機(jī)上的推料器的控制電機(jī)
（2） M2為升降機(jī)上的控制電機(jī)
（3） M3為小車的控制電機(jī)
（4） M1 KM3 KM5 為正轉(zhuǎn)繼電器
（5） KM2 KM4 KM6 為反轉(zhuǎn)繼電器
圖3.1 控制電機(jī)
圖3.2 控制電機(jī)
3.3.2 PLC外部接線圖
圖3.3 PLC外部接線圖
3.3.3 梯形圖
圖3.3 梯形圖
3.3.4 指令語句圖
步序 指令 地址號(hào)
00 LD 400
01 OR 430
02 ANI 401
03 ANI 430
04 OUT 430
05 LD 401
06 ANI 430
07 ANI 451
08 OUT 431
09 LD 431
10 ANI 401
11 OUT 450
12 K 5
13 LD 402
14 RST C460
15 LD 403
16 OUT C460
17 K 25
18 MC 101
19 LD 404
20 OR 432
21 ANI 433
22 LD C460
23 ANI C461
24 OUT 432
25 LD 405
26 ANI 432
27 ANI 451
28 LD 460
29 ANI 461
30 OUT 433
31 LD 433
32 ANI 451
33 LD 460
34 ANI 461
35 OUT 433
36 LD 433
37 ANI 405
38 OUT 451
39 K 3
40 MCR 101
41 LD 406
42 RST C461
43 LD 407
44 OUT C461
45 K 49
46 MC 102
47 LD 404
48 OR 432
49 ANI 405
50 ANI 433
51 LD C461
52 OUT 432
53 LD 405
54 ANI 432
55 ANI 452
56 LD C461
57 OUT 433
58 LD 33
59 ANI 405
60 ANI 452
61 LDC 461
62 OUT 433
63 LD 433
64 ANI 405
65 OUT 452
66 K 6
67 MCR 102
68 LD 408
69 OR 434
70 ANI 409
71 ANI 435
72 OUT 434
73 LDI 411
74 OUT M100
75 OUT 453
76 K 1
77 LDI 453
78 OUT 434
79 LD 410
80 OR 435
81 ANI 408
82 ANI 434
83 OUT 435
84 LDI 412
85 OUT 100
86 OUT 454
87 K 17
88 LDI 454
89 OUT 435
90 END
第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：
滾子鏈?zhǔn)菢?biāo)準(zhǔn)零件，根據(jù)傳動(dòng)要求合理選擇鏈傳動(dòng)基本參數(shù)，決定鏈的型號(hào)，確定傳動(dòng)布置，選擇用鏈輪材料、結(jié)構(gòu)及電機(jī)匹配如下：
（1） 基本參數(shù)的確定
1）選擇鏈輪齒數(shù)
考慮到推料器的主要功用是將輪轂坯料推進(jìn)料架中，設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為ｉ=1。鏈輪齒數(shù)越少，運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷都增大；鉸鏈磨損和齒面磨損也隨之增加。鑒于鏈輪齒數(shù)的推薦值和設(shè)計(jì)機(jī)器的自身特點(diǎn)，取鏈輪齒數(shù)Z1=Z2=33。
2) 選定中心距和鏈節(jié)數(shù)LP和鏈節(jié)距P
根據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)器自身的特點(diǎn)和功用可直接定=1970，選p=12.7
鏈節(jié)數(shù)
（4.1）
==343.2
取=344
3) 鏈傳動(dòng)的計(jì)算功率(KW)
（4.2）
根據(jù)以上計(jì)算選擇鏈條型號(hào)為08A---1---344 GB/T1243---97
4) 鏈輪分度圓直徑d(mm)
(4.3)
5) 齒頂圓直徑 (mm)
(4.4)
6) 分度圓弦齒高 (mm)
(4.5)
7) 齒根圓直徑 (mm)
(4.6)
8) 齒側(cè)凸緣直徑 (mm)
（4.7）
9) 齒側(cè)圓弧半徑 (mm)
（4.8）
10) 滾子定位圓弧半徑 (mm)
（4.9）
11） 滾子定位角(ｏ)
（4.10）
（2） 鏈傳動(dòng)的布置，張緊和潤(rùn)滑
為了避免鏈條垂度過大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的抖動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)也可以增加鏈條與鏈輪的包角，設(shè)計(jì)裝置張緊輪。
合理的潤(rùn)滑可以減緩磨損，減輕沖擊，延長(zhǎng)鏈條使用壽命。
1） 潤(rùn)滑方式：人工潤(rùn)滑。
2） 潤(rùn)滑方法：用刷子或油壺定期在鏈條松邊內(nèi)，外鏈板間隙中注油。
3） 供油量：每班注油一次。
4） 潤(rùn)滑油的粘度等級(jí)：ISO標(biāo)準(zhǔn)粘度等級(jí) VG150
（3） 鏈輪材料及齒面硬度
鏈輪材料均選40鋼，熱處理后硬度40——50HRC
（4） 電機(jī)的選擇
根據(jù)以上計(jì)算選用 德國(guó)SEW———EURODRIVE公司生產(chǎn)的制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 型號(hào)： RF63 DT80N4
4.2絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算
4.2.1 升降機(jī)絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1） 各種參數(shù)的計(jì)算
1） 工作長(zhǎng)度h (mm)
由輪轂坯料在升降機(jī)上的垂直高度決定 h=2274=494
2) 螺桿半徑
（4.11）
式中 F----軸向載荷（N）
Pp----許用壓強(qiáng)(MPa)
考慮到絲杠的端頭固定,由聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接
取
3) 螺紋線數(shù)
要求具備自鎖，取螺紋線數(shù)為1
4) 螺母的軸向移動(dòng)速度v(m/s)
（4.12）
式中 t----工作要求時(shí)間
5) 螺紋升角 (ｏ)
（4.13）
6) 基本牙型高度H1 (mm)
H1=0.5P
=0.5 10=5 （4.14）
7) 螺紋根部的寬度B(mm)
B=0.5P=5 （4.15）
8) 螺母高度H(mm)
（4.16）
取H=290
9) 螺紋摩擦力矩 (N.mm)
（4.17）
式中 ----當(dāng)量摩擦角
----螺旋線升角(ｏ)
10) 螺旋傳動(dòng)軸向支承面摩擦力矩 (N.mm)
當(dāng)為環(huán)形面支承時(shí)
（4.18）
式中 D0為環(huán)支承面的外徑（mm）
d0為環(huán)支承面的內(nèi)徑（mm）
11) 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距Mq (N.mm)
（4.19）
式中 ----螺旋傳動(dòng)徑向軸承摩擦力矩，無徑向支承時(shí)，此項(xiàng)為0。
12) 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)w（r/min）
（4.20）
13) 驅(qū)動(dòng)功率（KW）
（4.21）
14) 輸出功率（KW）
（4.22）
式中 螺紋效率 （軸向載荷與運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)取+號(hào)）
15）自鎖性驗(yàn)算
鋼對(duì)耐磨鑄鐵f=0.10----0.12，取f=0.10
（4.23）
由以上第5項(xiàng)知 故自鎖可靠。
(2) 電動(dòng)機(jī)的選擇
考慮到升降機(jī)的功率及以上絲杠的計(jì)算，選擇用德國(guó)SEW———EURODRIVE公司生產(chǎn)的制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。型號(hào)： RXF63 DV112M4
4.2.2 小車絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1) 各種參數(shù)的計(jì)算
1）工作長(zhǎng)度L(mm)
由小車的移動(dòng)長(zhǎng)度決定 L=2274=494
2）螺桿半徑
（4.24）
式中 F----軸向載荷（N）
Pp---許用壓強(qiáng)(MPa)
考慮到絲杠的端頭固定,由聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接
取
3）螺紋線數(shù)
考慮到小車速度不能太快，取螺紋線數(shù)為1
4）螺母的軸向移動(dòng)速度v（m/s）
（4.25）
式中 t----工作要求時(shí)間
5) 螺紋升角 (ｏ)
（4.26）
6) 基本牙型高度H (mm)
H1=0.5P （4.27）
=0.510=5
7) 螺紋根部的寬度B (mm)
B=0.5P=5 （4.28）
8) 螺母高度H (mm)
（4.29）
取H=220
9) 螺紋摩擦力矩 (N.mm)
（4.30）
式中 ----當(dāng)量摩擦角
----螺旋線升角(ｏ)
10) 螺旋傳動(dòng)軸向支承面摩擦力矩 (N.mm)
當(dāng)為環(huán)形面支承時(shí)
（4.31）
式中 D0為環(huán)支承面的外徑（mm）
d0為環(huán)支承面的內(nèi)徑（mm）
11) 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距Mq (N.mm)
（4.32）
式中 ----螺旋傳動(dòng)徑向軸承摩擦力矩，無徑向受力時(shí)，此項(xiàng)為0。由于只有絲杠本身自重，徑向受力忽略不計(jì)。
12) 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)w（r/min）
（4.33）
13) 驅(qū)動(dòng)功率（KW）
（4.34）
14) 輸出功率（KW）
（4.35）
式中 螺紋效率 （軸向載荷與運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)取+號(hào)）
(2) 電動(dòng)機(jī)的選擇
考慮到升降機(jī)的功率及以上絲杠的計(jì)算，選擇用德國(guó)SEW———EURODRIVE公司生產(chǎn)的制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。型號(hào)： RX63 DT100LS4
4.3 料架輔助裝置設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖4.1：
圖4.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
取上下兩轉(zhuǎn)動(dòng)處間距離即AC=250mm，根據(jù)托輥尺寸設(shè)計(jì)輔助裝置下降25mm，即FC=25mm，
由幾何關(guān)系 FC=AC-AC （4.36）
250=250-250 求得
FB=AB （4.37）
設(shè)計(jì)輔助右邊距料架下底內(nèi)壁為L(zhǎng)2=120mm，左邊距料架下底內(nèi)壁為L(zhǎng)1=10mm，由料架內(nèi)壁長(zhǎng)L=1260mm，求得輔助裝置長(zhǎng)度L3
L3=L-L1-L2 （4.38）
=1260-10-120=1130mm
根據(jù)裝置，設(shè)定DH=222mm，由幾何關(guān)系得：
（4.39）
(4.40)
(4.41)
(4.42)
由幾何關(guān)系從而推出氣缸的行程為:
S=DG-DH=276.76-222=54.76 (4.43)
取S=55
結(jié) 論
堆料機(jī)負(fù)責(zé)港口料場(chǎng)堆料任務(wù)，其特點(diǎn)是體積龐大，設(shè)備復(fù)雜。這就要求在堆料機(jī)的使用和控制中，除了實(shí)現(xiàn)其設(shè)備的功能，穩(wěn)定的控制外，還要有充分的保護(hù)裝置和報(bào)警系統(tǒng)，因此實(shí)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控顯得非常重要。針對(duì)PLC控制的堆料系統(tǒng)，利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大加深了使用者對(duì)設(shè)備的了解程度，系統(tǒng)穩(wěn)定性也得到了進(jìn)一步提高。
現(xiàn)在港口中的堆料機(jī)設(shè)備，大多采用為PLC控制器，那么這種基于PLC的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于自動(dòng)化程度愈來愈高的現(xiàn)代化港口，其實(shí)用性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，有利于推廣。
堆料機(jī)目前正向著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，設(shè)備選型更加多樣化和環(huán)保化，產(chǎn)品配套的國(guó)際化，PLC控制和變頻器調(diào)速系統(tǒng)多元化，系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)化，并且隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的提高逐步走向世界。智能化的堆料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)意義很大，不僅能夠避免一些工業(yè)事故，更能帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
致 謝
在本文完成之際，衷心的感謝丁寧教授，本畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自始至終在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，她付出了極大的經(jīng)歷和心血，給與了精心的指導(dǎo)、熱情的鼓勵(lì)和無私的幫助。丁寧教授既有豐富的理論知識(shí)，又在實(shí)踐中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，并有敏銳的、超前的學(xué)術(shù)意識(shí)、及忘我的工作態(tài)度。所有這些都使我受益終生，并激勵(lì)我在未來的工作、學(xué)習(xí)和生活中，時(shí)刻保持勤奮刻苦的工作態(tài)度、求實(shí)創(chuàng)新的敬業(yè)精神。
感謝所有在學(xué)習(xí)期間給與我關(guān)懷、鼓勵(lì)、理解和支持的老師同學(xué)和朋友們。即將畢業(yè)的我們，在以后的工作中難免會(huì)遇到一些問題或麻煩，如機(jī)器損壞或零件老化等系列問題時(shí)，這時(shí)就要靠自己以前積累的經(jīng)驗(yàn)去解決它，隨著科學(xué)技術(shù)的高度的發(fā)達(dá)，一些質(zhì)量?jī)?yōu)、性能好、效率高、能耗低、價(jià)格低廉的產(chǎn)品將開發(fā)出來并淘汰那些嘮的生產(chǎn)技術(shù)或設(shè)備。因此，我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計(jì)思想，重視對(duì)自己進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，樹立知識(shí)經(jīng)濟(jì)意識(shí)；善于利用各種信息能源，擴(kuò)展知識(shí)面和能力；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?？茖W(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的企業(yè)精神，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，做到清潔生產(chǎn)和文明生產(chǎn)，以最大限度的獲得企業(yè)效益和社會(huì)效益。
所以，在以后的工作中，繼續(xù)學(xué)習(xí)和加深。在此我非常感謝丁教授在設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，在此像丁教授致以誠摯的敬意！
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