【文章內(nèi)容簡介】 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2020 7 定位光電開關(guān)和風(fēng)管定位安全接近開關(guān)來保證風(fēng)管位置的精確識別。 噴淋式全自動汽車清洗機(jī)總體方案設(shè)計 汽車清洗機(jī)的組成與技術(shù)參數(shù) 為滿足設(shè)計的要求，本系統(tǒng)組成有機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及循環(huán)水處理系統(tǒng)等 。 適用車型 轎車 設(shè)備尺寸（ mm） 6000(長 )*3500（寬） *2300(高 ) 軌道長度（ mm） 7000 汽車尺寸（ mm） 5000（長） *2100（寬含后視鏡） *1800（高） 清洗方式 水洗、打蠟、風(fēng)干 汽車能力（輛 /小時） 12 設(shè)備配置 頂刷 1 支、大側(cè)刷 2 支、小側(cè)刷 2 支、底盤清洗架 1 組 汽車清洗機(jī)的運(yùn)動順序 汽 車 ?？康杰囄?； 洗車機(jī)啟動 并 開始移動 ； 特制高壓噴頭噴水沖掉車體上 (包括底盤 )的泥沙等附著物 ； 各個 刷子 開始 清洗車輛的表面 ； 該步的具體過程如一下 ： 洗車機(jī)五支車刷開始轉(zhuǎn)動，頂刷向 下運(yùn)動， 大側(cè)刷沿導(dǎo)軌向中間移動到 目 標(biāo)位置，當(dāng)它在整機(jī)的帶動 下 接觸到車后端時，洗車機(jī)停 止 運(yùn)動，同時頂刷和小側(cè)刷到位，開始 清 洗，此過程為清洗車的前端。 上面的過程結(jié)束后，大側(cè)刷沿軌道向兩側(cè)分開，同時，頂刷和小側(cè)刷也復(fù)位，其中，頂刷運(yùn)動到初始位置，各 自到達(dá)指定位置后，洗車機(jī)開始重新啟動，同時五個車刷到位，隨整 機(jī)一起沿軌道運(yùn)動，此過程為洗車身兩側(cè)和頂蓋。 上面過程結(jié)束后，洗車機(jī)停止運(yùn)動，同時，頂刷和小側(cè)刷也復(fù)位，大側(cè)刷沿導(dǎo)軌向中間運(yùn)動直到 目 標(biāo)位置，然后， 頂 刷和小側(cè)刷也到達(dá)目標(biāo)位置，此 過程為清洗車的后端。 各車刷復(fù)位，開啟風(fēng)干裝置，洗車機(jī)沿軌道返回。 汽車清洗機(jī)設(shè)備硬件的選擇 根據(jù)對洗車機(jī)控制要求的研究 , 在電氣控制部分主要解決兩個問題 : 1) 對車頭、車尾、頂部和兩側(cè)的檢測 。 2) 通過控制器對刷子進(jìn)行控制。 噴淋式全自動汽車清洗機(jī)設(shè)計 8 1) 第一個問題也就是解決車輛定位的問題 , 決定控制各機(jī)構(gòu)什么時候動 , 什么時候停 , 我們采取的車輛定位方式是 : 水平定位采用在洗車架中部上安裝兩對光電傳感器 ( A A’ 和 B B ’ ) 來實現(xiàn)。光電傳感器的狀態(tài)有 “ 通 ” 和 “ 斷 ”兩種狀態(tài) ,“ 通 ” 表示無車輛通過 ,“ 斷 ” 表示有車通過。 通過光電傳感器 A A’ 來對車頭進(jìn)行檢測 , B B’ 對車尾進(jìn)行檢測 , 在清洗車頭的過程中 , 通過定時的方式來讓過倒車鏡。 大側(cè) 刷、 小側(cè)刷、頂 刷與車輛的清洗距離定位采用電流傳感器 , 根據(jù)電流傳感器的電流信號自動控制橫刷與車的距離。電流傳感器檢測刷子旋轉(zhuǎn)時的工作電流 , 通過現(xiàn)場調(diào)節(jié) , 確定刷子與車身的最佳距離。在工作時 , 當(dāng)刷子靠近車身時 , 工作電流逐漸增大 , 當(dāng)電流增大到設(shè)定值時認(rèn)為刷子與車身的距離剛好合適 , 這時控制系統(tǒng)就讓刷子停下來 , 如果電流繼續(xù)增加 , 就讓刷子 遠(yuǎn)離車身。 同時 , 如果在 PLC 上選擇模擬量輸入模塊 , 還可以對數(shù)據(jù)的采集對象 (刷子的旋轉(zhuǎn)電機(jī) ) 進(jìn)行建模 , 對輸入量進(jìn)行數(shù)字化處理 , 從而消除由于電機(jī)等模擬器件的參數(shù)不穩(wěn)定造成的影響。 清洗機(jī)噴嘴設(shè)計 噴嘴的理論基礎(chǔ) 泵的流量是固定的，泵排出的水一部分經(jīng)過溢流閥回到水箱， 一部分經(jīng)過管線進(jìn)入噴嘴形成高壓水射流， 為了達(dá)到去除 污垢的目的， 必須使經(jīng)過噴嘴小孔的流體具備一定的速度，這就要求泵必須具備一定的輸入功率。當(dāng)泵的壓力和流量等參數(shù)確定以后，與之相匹配的噴嘴孔徑就能確定下來： qd p?? 式中： d 為噴嘴小孔出口截面直徑， mm ； q 為泵的流量， L/min ； u 為流體的流量系數(shù)； P 為泵的額定壓力， M P a ． 以上討論的只是單孔噴嘴的孔徑計算，實際應(yīng)用中以多孔噴嘴為主，在這種情況下，多孔噴嘴的孔徑計算應(yīng)以單孔噴嘴的孔徑為當(dāng)量直徑，如果 d 為單孔噴嘴的孔徑， d ’為多孔噴嘴的孔徑，則它們之間的關(guān)系為 2239。d n d??? 式中 ： n 為孔的個數(shù)。 噴嘴的形式 噴嘴按工作孔數(shù)分為單孔噴嘴和多孔噴嘴；按射流形狀分為實心錐形噴嘴、 空心錐形噴嘴、扇形噴嘴；按工作狀態(tài)分為固 定噴嘴、二維旋轉(zhuǎn)噴嘴、三維旋轉(zhuǎn) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2020 9 噴嘴。 多孔向前噴嘴用在管垢比較難打、需要多次清洗的情況下，通過人工控制硬管連續(xù)沖洗。單孔身前噴嘴只有一孔所有水射流的能量集中，能夠增強(qiáng)打擊力，用于清洗管程短的管道。大流量噴嘴的適應(yīng)工況是壓力低 ( 30MPa ) 、流量大。一孔向前多孔向后噴嘴中心孔用于疏通被堵塞的管道，向后噴孔產(chǎn)生反作用力，利用水射流的反沖力，使噴嘴不需要人工向前送 ，就可以和軟管沿著管道自進(jìn)。 噴嘴形式對性能的影響 噴嘴形式很多，出于性能和加工工藝的要求，在清洗工程中應(yīng)用的大多是圓錐收斂型噴嘴。 該噴嘴的基本特征是 a= o13 ， /ld=2～ 4 噴淋式全自動汽車清洗機(jī)設(shè)計 10 第 3 章 自動清洗機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計 液壓系統(tǒng)設(shè)計方案 如圖 31 所示 , 其工作過程及工作特點為 : 啟動齒輪泵及空壓機(jī)電機(jī) , 打開電磁換向閥 4 開始對車輛進(jìn)行水沖洗 , 去除灰塵和泥漬 , 完成后關(guān)閉電磁換向閥 4, 然后電磁換向閥 電磁換向閥 2 和電磁換向閥 3 打開 , 開始對車輛進(jìn)行洗滌劑泡沫清洗 , 然后頂刷、大側(cè)刷、小側(cè)刷開始刷洗工作。 接著關(guān)閉電磁換向閥 電磁換向閥 2 和電磁換向閥 3, 打開電磁換向閥 4, 用水將洗滌劑泡沫沖洗掉 , 最后關(guān)閉電磁換向閥 4, 打開電磁換向閥 電磁換向閥 電磁換向閥 3 和電磁換向閥 5, 進(jìn)行打蠟。泡沫清洗使洗滌液充分發(fā)揮作用 , 清洗效果較好 , 節(jié)約了水資源 。 五個電磁換向閥有效的控制管路的通斷 , 使機(jī)器工作性能良好 , 易于實 現(xiàn)自動控制和功能的單一控制 。 在泡沫發(fā)生器系統(tǒng)中 , 安裝有壓力調(diào)節(jié)閥和流量控制閥 , 可根據(jù)實際情況調(diào)出適當(dāng)?shù)臍庖罕壤?, 產(chǎn)生豐富泡沫 , 使清洗效果最佳。 圖 31 液壓系統(tǒng)設(shè)計方案 小型清洗機(jī)元器件和構(gòu)件選擇 氣動隔膜泵、 液壓泵及其匹配電機(jī)的選擇 因本設(shè)計中對液壓泵的工作要求是 : 壓力 : 2MPa。 流量 :10~15L/min, 由 P1372 選擇 CNY1A 。 氣動隔膜泵選擇上海開立泵業(yè)制造有限公司型號為 QBY 10 多用氣動隔膜泵 ,其最大供氣壓為 4~7Kgf/cm2,揚(yáng)程為 0~50m,滿足工作要求。 管路元件選擇與連接 空壓機(jī) 電磁換向閥 1 壓力調(diào)節(jié)閥 氣動泵 電磁換向閥 2 流量控制閥 電磁換向閥 5 液壓泵 溢流閥 電磁換向閥 4 泡沫發(fā)生器 電磁換向閥 3 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2020 11 根據(jù)軟管的選擇及設(shè)計中應(yīng)注意事項 P646, 內(nèi)徑 d≥ 1129(Q/v)1/2mm, 選擇 v=, 氣動隔膜泵的液體流量為 。 則泡沫發(fā)生部分 PU 管的內(nèi)徑 d1≥ 1129(*)1/2=, 齒輪泵的液體流量為 , 。 噴水部分單層鋼絲膠管內(nèi)徑 d2≥ 1129(*)1/2=21mm, 則根據(jù)通用管子的內(nèi)徑及齒輪泵和氣動隔膜泵的進(jìn)出口直徑選擇 : d1=10mm d2=25mm 根據(jù) P1799~P1902 選擇擴(kuò)口式管 接頭 , 其型號為 88(mm)。 閥類的選擇 換向閥可分為手動換向閥、電磁換向閥、機(jī)動換向閥、液動換向閥、電液換向閥等 , 本設(shè)計要求換向閥即可實現(xiàn)手控又可實現(xiàn)自動控制 , 且要求成本低、結(jié)構(gòu)簡單 , 選擇“引進(jìn)德國力士樂公司 WE 型電磁二位三通的換向閥” ,型號為 : 3WE5A660FAWZ4。在泡沫發(fā)生器前后等相關(guān)回路中都需要兩位兩通的換向閥 , 以控制管路的通斷 , 根據(jù) P883 選取聯(lián)合設(shè)計電磁換向閥 , 型號為 : 22DH H10B Z。 根據(jù) P638 選擇 Y2 ha10L型溢流閥 。 根據(jù) P782~P783調(diào)壓閥與單向閥連接 , 相關(guān)管接頭螺紋直徑為 10mm 故選擇 QTY 8 型調(diào)壓閥。 根據(jù) P379~P380, 流量控制閥與單向閥連 , 其相關(guān)管接口直徑為 10mm, 故選擇 FCG 01 Y2 型流量控制閥。 空氣壓縮機(jī) 根據(jù)氣動系統(tǒng)所需要的最高工作壓力 ( 缸筒內(nèi)最高壓力為 , 液壓泵輸出基液壓力為 ) 和輸出流量 ( ～ ) 兩個參數(shù) , 由P78 選取選擇 , 其指 定的潤滑油是 : 回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)油 N100(GB5904 86),壓縮機(jī)油 HS13 (SY1216 77), 汽輪機(jī)油 HQB 10(485 84),高速柴油機(jī)油 HC 11(GB5323 85)。 箱體設(shè)計及底盤清洗系統(tǒng) 箱體采用不銹鋼材料 , 尺寸為 : 6000 3100 2300 底盤清洗采用自動清洗。選用硬管線前裝有 WJ/XP 00B 型旋轉(zhuǎn)噴頭 , 旋轉(zhuǎn)噴頭與固定噴頭比較 , 清洗效率可提高 1 倍。 泡沫發(fā)生器的設(shè)計 所設(shè)計的孔式泡沫發(fā)生器構(gòu)造圖如圖 : 泡沫發(fā)生器缸筒兩端焊接法蘭 , 其主體部分是耐熱不銹鋼 Icr13 圓柱筒 , 內(nèi)裝不銹鋼鐵屑等填充物 , 氣體和液體在鋼筒中混合并受到鐵屑的切割作用 , 而產(chǎn)生均勻、致密泡沫 。 鋼筒兩端均用法蘭聯(lián)結(jié) , 鋼筒上安裝壓力表以讀取其內(nèi)部工噴淋式全自動汽車清洗機(jī)設(shè)計 12 作壓力。 泡沫洗車時 , 鋼筒內(nèi)壓力為 ～ 3MPa，考慮到一定余量，發(fā)生器的工作壓力取為 3MPa，并按壓力容器的有關(guān)準(zhǔn)則來設(shè)計發(fā)生器，其主要參數(shù)如下 : 泡沫發(fā)生器的鋼筒厚度 參考液壓缸的有關(guān)設(shè)計規(guī)則 , 泡沫發(fā)生器的缸筒壁厚 ? 按下式計算 : 0 1 2= +C +C?? 式中 : 0? —缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值 , m。 1C —缸筒外徑公差余量 , m。 2C —腐蝕余量 , m。 當(dāng)泡沫發(fā)生器缸筒的壁厚? 與內(nèi)徑 D 之比不大于 時 ,可將其看作薄壁缸來計算 0? : ? ? ? ?0 m a x /2 bPD n? ? ???? 式中 : maxP —缸筒內(nèi)最高工作壓力 MPa。 D—缸筒內(nèi)徑 m。 ??? —缸筒材料的許用拉應(yīng)力 , MPa。 b? 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度極限 , MPa。 n—安全系數(shù) , 一般取 n=5。 計算時 , 取 b? =540MPa, ? =345MPa, 泡沫發(fā)生器內(nèi)最大工作壓力為 3MPa。將 b? 、 ? 、 maxP 代入上式 , 得 0 3 / 2 * 540 / 5 ? ?? 由此式可知 : 當(dāng)缸筒材料選定后 , 0? 與 D 存在一定的對應(yīng)關(guān)系。若取缸筒內(nèi)徑 D=80mm, 則 0? ≥ . 令 0? =, 1C =1mm, 2C =2mm, 則缸壁厚? =。 對計算出的缸筒壁厚 ? = 應(yīng)做三方面驗算 : ( 1) 最大按理 maxP 應(yīng)低于一定極限值 , 以保證工作安全 ,即要滿足 : 22s21m a x 0 .3 5 DP?? 1 2（ D D ） （ 1） 式中 : 1D —缸筒外徑； s? —缸筒材料的屈服極限； 因為 2 220 . 222 3 4 5 8 9 8 00 . 3 5 = 0 . 3 5 = 2 8 . 6 9 M P aD 8 0? ??1 2（ D D ） （ ） 所以 , 式 ( 1) 成立。 ( 2) 大工作壓力 maxP 應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定比例范 圍 , 以避免塑性變形的發(fā)生 , 即要滿足 :