【正文】 畢業(yè)設(shè)計論文單螺桿空氣壓縮機的設(shè)計摘要 空氣壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和操作方便等一系列獨特的優(yōu)點，因此在空氣動力學(xué)、制冷空調(diào)及各種工藝流程中獲得了廣泛的應(yīng)用?？删幊炭刂破鳎≒LC）將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計。本文介紹了空氣壓縮機PLC控制系統(tǒng)組成、保護功能、控制原理、系統(tǒng)通信、系統(tǒng)信號的采集，以及控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計思想。 單螺桿壓縮機亦稱蝸桿壓縮機，采用高效帶輪傳動，帶動主機轉(zhuǎn)動進行空氣壓縮，通過噴油對主機內(nèi)的壓縮空氣進行冷卻，主機排出的空氣和油混合氣體經(jīng)過粗、精兩道分離，將壓縮空氣中的油分離出來，最后得到潔凈的壓縮空氣。冷卻器用于冷卻壓縮空氣和油。因其在結(jié)構(gòu)、力學(xué)及可靠性等方面的獨特優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于船舶、機車、能源、國防、石油、化工、機械、食品、輕紡等行業(yè)，具有優(yōu)良的可靠性能，振動小、噪聲低、操作方便、易損件少、運行效率高是其最大的優(yōu)點。關(guān)鍵詞: 可編程控制器（PLC） 單螺桿空氣壓縮機 控制AbstractAir pressor has a simple structure, reliable and easy to operate and a series of unique advantages, so aerodynamics, refrigeration and air conditioning and a variety of process to obtain a wide range of applications. Programmable Logic Controller (PLC) to the traditional relay control technology, puter control technology and munication technology integration, specifically designed for industrial control. This article describes the position of the air pressor PLC control system, protection, control theory, system munication, system signal acquisition and control system software design. Singlescrew pressors also known as worm pressor, using high pulley drive, drive rotation to host the air pressed within the host by injection of pressed air for cooling, host the exhaust air and oil mixture through the coarse, fine 2 separation, the pressed air oil separation, and finally get clean air. Cooler for cooling pressed air and oil. Because of their structural, mechanical and reliability aspects of the unique advantages of widely used in ships, lootives, energy, defense, petroleum, chemicals, machinery, food, textile and other industries, with high reliability, little vibration, low noise convenient operation, the vulnerability of small, high operating efficiency of its greatest strengths.Key words: singlescrew air pressors, programmable logic controllers, control69目 錄第1章 緒論 1 1 1 單螺桿空氣壓縮機在國內(nèi)外的概況 1 單螺桿空氣壓縮機的優(yōu)點與缺點 2 單螺桿空氣壓縮機的開發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 3 單螺桿空氣壓縮機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 PLC的發(fā)展史 6第2章 硬件設(shè)計 11 10 10 單螺桿空氣壓縮機的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 13 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置 13 可編程控制器的特點 15 17 18 19 PLC的選型設(shè)計 19 FX3U64MT的意思及其編程元件 21 BCD的工作原理 26第3章 軟件設(shè)計 30 30 軟件流程圖 30 FX3U64MT系列PLC編程語言及系統(tǒng)控制原理 31 FX3U系列的基本邏輯指令 36 39 40第四章 維修與保養(yǎng). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 空壓機的壓力調(diào)節(jié)器整定. . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 空氣濾清器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .... 46 冷卻器及安全閥. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46. 冷卻器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 安全閥. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 數(shù)顯溫度計實驗及電機過載繼電器. . . . . . . . . . . . . . 47 數(shù)顯溫度計實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 電機過載繼電器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47結(jié)論…………………………………………………………………………47參考文獻 48致謝 49附錄. . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . .. . . . . .50第1章 緒論 1960年法國辛麥恩()提出了單螺桿壓縮機的構(gòu)想，并獲得專利權(quán)，1962年試制出第一臺樣機，70年代初期由法國標(biāo)致汽車公司正式生產(chǎn)投放市場。70年代末期，荷蘭、英國和日本等國家先后開發(fā)生產(chǎn)制冷、空調(diào)用單螺桿壓縮機，其形式有開啟式和半封閉式兩種。80年代末又推進技術(shù)，發(fā)展制造出石油、化工、礦山等行業(yè)用的壓縮各種氣體(包括空氣、易燃易爆及有毒氣體)的單螺桿壓縮機。目前世界上已有英、法、美、日、荷蘭等國家的廠商可以生產(chǎn)出不同規(guī)格單螺桿壓縮機。 單螺桿空氣壓縮機在國內(nèi)外的概況國外概況 目前只有日、美、英、法和荷蘭等國家在引進法國奧費爾公司技術(shù)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)單螺桿壓縮機。單螺桿冷凍機英國（Hall）公司將剖分式機體改成整體式，提高了整機的剛性與精度，設(shè)置進氣線減少了油液的粘性剪切損失并提高了進氣效率。所以生產(chǎn)的噴油單螺桿冷凍機其性能全面優(yōu)于雙螺桿冷凍機，但水平低于日本。日本大金公司生產(chǎn)的單螺桿冷凍機比該公司原生產(chǎn)的雙螺桿冷凍機，滿載時效率提高了25%，部分負載時效率提高了40%。八十年代，日本三菱公司創(chuàng)造了自己的高精度加工和裝配技術(shù)，所生產(chǎn)的無油單螺桿冷凍機由于減少了油液的粘性剪切損失，比噴氣單螺桿冷凍機節(jié)能5%,現(xiàn)在的水平又有了進一步的提高。大型無油單螺桿冷凍機的性能全面達到或超過了最節(jié)能但價格昂貴的透平式冷凍機，成為當(dāng)代最好的冷凍機，也是冷凍機的發(fā)展方向，因而市場前景良好，目前僅日本能生產(chǎn)。由于其成本遠低于透平式而售價卻較高，所以單螺桿冷凍機附加值很高，經(jīng)濟效益和社會效益很好。國內(nèi)概況 北一通是國內(nèi)最早研制單螺桿壓縮機的廠家，76年研制出樣機，當(dāng)時齒合副的壽命僅數(shù)十小時。該廠由于長期未能突破各項關(guān)鍵技術(shù)，曾經(jīng)與美國CP公司達成引進單螺桿壓縮機全套技術(shù)的協(xié)議，但后來美國單方面中止了合同。北一通僅得到產(chǎn)品樣機與不齊全的圖紙（缺最關(guān)鍵的螺桿與星輪圖紙）。之后該廠又多方努力尋找引進，迄今毫無結(jié)果。溫嶺化工機械廠和蘇北冷凍機廠先后與西安交大合作研制的單螺桿壓縮機均由于長期未能解決嚙合副的加工技術(shù)而放棄了研制工作。武漢空氣壓縮機廠和西安交大合作染指的壓噴油單螺桿空氣壓縮機，為86年國家科委重點項目，此外七零四所艦船用噴水單螺桿空氣壓縮機系國防科工委重點項目，研制情況不明。國內(nèi)其他單位得到北一通退休職工轉(zhuǎn)讓技術(shù)所生產(chǎn)的樣機，其水平在北一通一下。關(guān)鍵技術(shù)單螺桿壓縮機生產(chǎn)中最大的困難，即關(guān)鍵技術(shù)在于螺桿。星輪的參數(shù)設(shè)計及其優(yōu)化，兩嚙合面得齒廓精度（加工精度和裝備精度）。只要解決了這兩個問題，就能大批量生產(chǎn)各種用途的單螺桿壓縮機。（近年的情況加上） 單螺桿空壓機的優(yōu)點與缺點單螺桿空壓機的優(yōu)點有：①結(jié)構(gòu)好單螺桿空氣壓縮機的量星輪在螺桿兩側(cè)的對稱位置，使單螺桿空氣壓縮機不僅沒有不平衡慣性力，而且使用在螺桿上的軸向力和徑向力也互相抵消，這是單螺桿壓縮機設(shè)計先進最顯著的特征。②效率高單螺桿壓縮機在理論上不存在余隙容積，螺桿轉(zhuǎn)速在3000r/min左右時，動力潤滑性能優(yōu)異，這就決定了但羅噶壓縮機油很高的工作效率。③噪音低單螺桿壓縮機的齒合副由于星輪采用高分子材料，惦記與螺桿直聯(lián)而無中間傳動齒輪，同時箱板粘貼有吸音材料，因而運行噪音極小。④振動小單螺桿壓縮機有優(yōu)越的動力平衡系統(tǒng)，有效的遏制振動源，使機器運行極為平衡，對基礎(chǔ)無特殊要求。⑤費用小單螺桿空壓機的易損件極少，加之監(jiān)控系統(tǒng)信息化，智能化水平高，全天無值守運行。由于力平衡性能好，主軸可工作5萬小時甚至更長壽命，無故障運行時間長，運行費用比其他各類壓縮機的運行費用都少。單螺桿空壓機的缺點有：①運動部件較多單螺桿空壓機有三個螺旋軸，而且螺桿和行星齒輪的剛性相差較大，運動中易變形不均勻，因而相互嚙合精度難以保證，所以溶劑效率較低。②耐磨性較差目前市場上銷售的單螺桿壓縮機中行星齒輪均采用非金屬材料，耐磨性較差，在告訴工作過程中由于磨損較大，造成內(nèi)泄漏增大，因而工作一段時間后流量有較大衰減，一般在3000至4000小時的運轉(zhuǎn)后流量平均衰減5——10%。所以單螺桿空壓機在工業(yè)應(yīng)用中的經(jīng)濟型極差。加上變形的不均勻引起的嚙合精度難以保證還會造成整機設(shè)備的機械穩(wěn)定性降低，因而故障率高，維修率高進一步限制了它的使用范圍。③行星齒輪的材料不改善行星齒輪作為單螺桿壓縮機的核心部件之一，其主要作用是起密封作用。如果選用鋼制的行星齒輪，由于鋼材膨脹系數(shù)大，膨脹量大，所以必須在行星齒輪與螺桿間留較大的間隙，不但泄露多，效率低，而且容易咬死造成重大故障。 單螺桿壓縮機的開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)螺桿和星輪的參數(shù)優(yōu)化 星輪和螺桿嚙合時，星輪的工作齒面在每一瞬時的共軛接觸線，除了星輪的一條直母線q外，還有因二次包絡(luò)而形成的另一條軛接觸線。這些瞬時接觸線在對應(yīng)的星輪齒有效轉(zhuǎn)角φ范圍內(nèi)，形成一個連續(xù)的曲面S。曲面 S的一般在母線q之上，另一半在母線q之下。但是曲面S的一大部分，只在某一瞬時，即某一轉(zhuǎn)角Φ時，實現(xiàn)螺桿和星輪的共軛接觸。在之后（或之前），它卻侵入了螺桿實體而發(fā)生實體干涉。因此，S曲面的這一部分是不可用的。曲面S的形狀及特性和嚙合副的參數(shù)設(shè)置有密切關(guān)系。因此我們面臨了一個“最優(yōu)化”的課題，它的“目標(biāo)函數(shù)”是如何在有效轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)最大限度地令S曲面處在可用區(qū)間，以增加星輪齒側(cè)曲面的嚙合面積。從而有效地延長嚙合副的壽命。加工精度高技能高度專用機床是加工優(yōu)質(zhì)螺桿、星輪必不可少的設(shè)備，是整個項目的關(guān)鍵，也是國外對我國封鎖的重點。雖然一些專家過去認為專機傳動鏈精度要求太高國內(nèi)不可能達到。但是在當(dāng)前伺服系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用情況下，制造由最短的傳動鏈和超高精度傳動元件組成的專機是可以實現(xiàn)的。加工方法刀具在國外直線包絡(luò)是單螺桿壓縮機的唯一型線。這種型線的螺桿齒面不可展，不能用磨削方法加工。因此采用指形銑刀作為粗加工，車削用于精加工，是唯一可行的加工方法。星輪的加工時我國二十多年來一直未能解決的問題。現(xiàn)在我們從理論和實踐上解決了這一難題。在星輪設(shè)計中盡一切可能增加嚙合副在整個嚙合轉(zhuǎn)角區(qū)間內(nèi)的接觸面積。在我們按照計算得到的星輪齒面的三維坐標(biāo)和它的一階，二階微分鄰域特性，設(shè)計了高效率的剃刀，可以再沒有理論誤差的條件下，加工出精密的星輪齒曲面。加工技術(shù)與裝配技術(shù)加工技術(shù)是單螺桿壓縮機技術(shù)的核心，掌握了它就能自行研制高精度專機而不必依賴進口。負責(zé)，即使有了高精度專機也不能生產(chǎn)高品質(zhì)的壓縮機。無論加工精度多高，如果不能正確裝配，以前的一切努力將前功盡棄。加工與裝配精度的高低集中體現(xiàn)在齒面嚙合情況上。嚙合副應(yīng)在沒有跑合的情況下，實現(xiàn)嚙合區(qū)內(nèi)的全部齒面同時嚙合，每個齒面的嚙合總面積不低于90%。 單螺桿空氣壓縮機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 單螺桿空氣壓縮機內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖11（名稱到上面去了）單螺桿空氣壓縮機由一個圓柱螺桿和兩個對稱配置的平面星輪組成齒合副，裝在機殼內(nèi)。螺桿螺槽、氣缸和星輪齒頂面構(gòu)成封閉的齒間容積。運轉(zhuǎn)時，動力傳到主軸上，由螺桿帶動星輪旋轉(zhuǎn)。氣體由吸氣孔空口進入螺槽內(nèi)，經(jīng)壓縮后通過氣缸上的排氣空口排出。星輪的作用相當(dāng)于往復(fù)式壓縮機的活塞，黨性輪在槽內(nèi)相對移動時，封閉的齒間容積就逐漸減少。單螺桿空氣壓縮機的工作過程分為吸氣、壓縮、排氣三步。圖12吸氣如圖圖11(a)所示，氣體通過吸氣進入轉(zhuǎn)子齒槽隨著轉(zhuǎn)子的傳動的傳動，星輪依次進入與轉(zhuǎn)子齒槽嚙合的狀態(tài)，氣體隨即便被吸入與轉(zhuǎn)子齒槽、機殼