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正文內(nèi)容

啤酒桶清洗機(jī)的設(shè)計(jì)及plc控制(編輯修改稿)

2024-10-08 04:25 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 溫鋼,則主要要求接頭有良好的低溫韌性。但是,如果焊接工藝制定不當(dāng),則可能產(chǎn)生高溫脆化問(wèn)題和低溫脆化問(wèn)題。 (1)高溫脆化 高溫下進(jìn)行短時(shí)拉伸試驗(yàn)和持久強(qiáng)度試驗(yàn)表明,當(dāng)奧氏體鋼焊縫中含有較多鐵素體化元素或較多的δ相時(shí),都會(huì)發(fā)生顯著的脆化現(xiàn)象。一般認(rèn)為與鐵素體化元素促使析出σ相和由δ相能直接轉(zhuǎn)變成 σ相有關(guān)。鐵素體δ越多,影響越嚴(yán)重,因此要求長(zhǎng)期工作在高溫的焊縫中所含的δ相數(shù)量應(yīng)當(dāng)小于5%。 16 (2)低溫脆化 試驗(yàn)表明,奧氏體鋼焊縫中一次鐵素體δ相不僅能引起高溫脆化,而且也能引起低溫脆化,δ相數(shù)量越多,低溫脆化越嚴(yán)重。因此,為了滿(mǎn)足低溫韌性的要求,最好不采用γ+δ雙相組織,而應(yīng)取得單相奧氏體組織。實(shí)際上即使采用單相奧氏體組織,其低溫韌性也低于經(jīng)固溶處理的母材。 一般來(lái)說(shuō),奧氏體鋼預(yù)熱是沒(méi)有益處的,因?yàn)楹盖邦A(yù)熱能促進(jìn)碳化物的析出和引起焊件變形。但是,當(dāng)焊件剛性極大的情況下,為了避免裂紋產(chǎn)生,有時(shí)不得不進(jìn)行焊前預(yù)熱。焊接奧氏體鋼原則上不進(jìn)行焊后熱處理,只有在接頭發(fā)生了脆 化或需要提高其耐蝕性時(shí)才進(jìn)行焊后熱處理。熱處理方式主要有兩種:固溶處理和穩(wěn)定化處理。其中:固溶處理用于對(duì)耐蝕性要求很高,且焊接時(shí)析出了碳化物和脆性相(如σ相)的焊件。其方法是將焊件均勻地加熱到1050~1150176。C,保溫1h,使析出相重新溶入奧氏體,然后快速冷卻。原則上只能整體加熱,不能局部加熱。穩(wěn)定化處理是將焊件加熱到850~930176。C,一般保溫2h后空冷。這樣可以加快鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度,使鉻能向晶界遷移,從而消除晶界處由于析出鉻的碳化物而產(chǎn)生的貧鉻現(xiàn)象,使金屬耐晶間腐蝕的能力提高。這種方法同時(shí)也能起 到降低焊接殘余應(yīng)力的作用。 1Cr18Ni9Ti 的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù), %): C≦ , Si≦ , Mn≦ , P≦ , S≦ Ni —, Cr —, Ti 5( C%) — (三) 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖 。 機(jī)架危險(xiǎn)部分的校核 : 在機(jī)架的結(jié)構(gòu)中,主要受力部分為臺(tái)面橫梁,該橫梁承受的靜載為酒桶及桶內(nèi)液體的重力和氣缸對(duì)酒桶的夾緊力,承受的沖擊為安放酒桶時(shí)酒桶對(duì)清洗頭的沖擊。當(dāng)臺(tái)面橫梁失效時(shí),工作臺(tái)面要替代橫梁承受上 述力。此外臺(tái)面還要承受其他外力,如工人扶住臺(tái)面時(shí),臺(tái)面要承受人的壓力。所以,要對(duì)上述兩部件進(jìn)行分析。根據(jù)設(shè)計(jì),兩部件均可視為懸臂梁。 對(duì)橫梁分析如下: 梁的撓曲線(xiàn)方程為: 17 )3(6 2 lxEIFx ??? 其撓度為: mEIFlB 4711 33 10***10*2*3 *1 0 0 03 ?? ??????? 其轉(zhuǎn)角為: 4711 22 10***10*2*2 *1 0 0 02 ?? ????? EIFlB? rad 受力圖 ω F=1KN x A l B 剪力圖 Fs x F 彎矩圖 M x Fl 圖 梁的分析 梁的剪力為: Fs(x)=F=1000N 0 x ≤ l 18 彎矩為: M(x)=Fx=1000*=340Nm 0≤ x≤ l 彎曲應(yīng)力的校核: PaI yM Z 77m a xm a xm a x 10** *340 ???? ?? ≤ [σ ]=170MPa 截面慣性矩為: Iz = 71424110*21212 ???aaa,a ? m,a ? 結(jié)論:橫梁安全。 對(duì)臺(tái)面的分析如下: 臺(tái)面為整張不銹鋼板,正常工作時(shí)幾乎不受力,當(dāng)其下方橫梁失效時(shí),臺(tái)面要承受兩根橫梁所承受的力,所以也可以把臺(tái)面的受力情況簡(jiǎn)化為懸臂梁受力,力的大小為兩根橫梁各自 1000N,和其他外力 1000N,共 3000N。懸臂梁的截面按 3mm*3mm 計(jì)算。 受力圖見(jiàn)圖 梁的剪力為: Fs(x)=F=3000N 0 x ≤ l 彎距為: M(x)=Fx=3000*=1425Nm 0≤ x≤ l 彎曲應(yīng)力的校核: PaI yM Z 89m a xm a xm a x 10** 0 0 1 *1 4 2 5 ???? ?? ≤ [σ ]=170MPa 截面慣性矩為: 19 Iz =6212 3141?aa=*109? 結(jié)論:臺(tái)面結(jié)構(gòu)安全。 為進(jìn)一步提高橫梁和臺(tái)面的可靠性,在兩者之間加支柱可以更好的改善兩者的受力狀態(tài),主要是可以改善橫梁的受力狀態(tài),使橫梁在承受靜載時(shí)臺(tái)面可對(duì)其施加一部分拉力以減輕橫梁所受的合力。在臺(tái)面受力時(shí),也可以借助橫梁支架進(jìn)行支撐。 受力圖 ω F=3000N x A l B 剪力圖 Fs x F 彎矩圖 M x Fl 圖 臺(tái)面的受力分析 20 圖 機(jī)架裝配圖 21 四 管路的設(shè)計(jì) (一 ) 管路的設(shè)計(jì) 本機(jī)的清水壓力,消毒液壓力,無(wú)菌水壓力均為 ,氣沖壓力為,二氧化碳備壓壓力 為 ,壓力繼電器工作壓力為 。 按設(shè)計(jì)要求管路圖如圖 所示。清水箱,消毒液箱直接用機(jī)器自帶的兩個(gè)盛液箱。供清水和消毒液的電機(jī)、泵、溢流閥安裝在機(jī)身上。無(wú)菌水箱由用戶(hù)自行解決。供無(wú)菌水的電機(jī)、泵、溢流閥及其管路在現(xiàn)場(chǎng)布置安裝。 硬管尺寸用外徑定寸,外徑定寸管比通徑定寸管更堅(jiān)固更整潔,容易彎成系統(tǒng)所需要的形狀,具有各種成品管接頭選用。材料選用不銹鋼。 軟管用聚氨酯管,其中備壓管的尺寸是外徑 8mm、內(nèi)徑 5mm,其余管路的尺寸為外徑 6mm、內(nèi)徑 4mm。 氣沖是指短時(shí)間 內(nèi)將大量氣體充入裝有液體的酒桶內(nèi),借用氣泡上升破裂的力量清洗桶內(nèi)表面。將氣體充入桶內(nèi)必然要有液體流出,本機(jī)控制系統(tǒng)的處理方式為:充氣時(shí)不排水,排水時(shí)不充氣,充氣和排水的時(shí)間有控制器決定。以 10L 桶為例,排水閥和充氣閥的工作順序?yàn)椋?X:閉合, O:打開(kāi)):排水閥 X X O X O X O X O X 充氣閥 X O X O X O X O X X (二 ) 清 洗頭的設(shè)計(jì) 由于酒桶的出酒口結(jié)構(gòu)特殊,清洗時(shí)必須兼顧內(nèi)壁和酒矛,這就要求針對(duì)其設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的清洗頭,如圖 所示。清洗頭工作狀態(tài)如圖 所示。 圖 清洗頭裝配圖 22 : 清洗頭工作時(shí)受到的壓力為 1000N,其中氣缸輸出壓力為 800N,酒桶及桶內(nèi)液體重 200N。由圖 可知其結(jié)構(gòu)中最薄弱的地方應(yīng)該是 7 噴頭桿與 9分配座相配合的部分,其形狀是內(nèi)徑 16mm 外徑 20mm 的環(huán)形管,壁厚為 2mm。整個(gè)系統(tǒng)可視為兩端固定的壓桿。為保證其穩(wěn)定性,對(duì)其用安 全系數(shù)法進(jìn)行校核: 柔度計(jì)算。 ???AIlixlzz** ??? * ? 式中 I= 32 ))(1( 44 DdD ?? , A= 4 )( 22 dD ?? 對(duì)不銹鋼 3064610 ????? ba s?? 因?yàn)?0??? ,所以是小柔度桿。壓桿的臨界力 Fcr 為 ??crF A0 =306MPa* =34578N 2][3410 0034 57 8 ???? wpcr nFF 再對(duì)壓應(yīng)力進(jìn)行校核: M PaPaAN 8 5 0 0 0 00 0 0 1 1 ????? ≤ [ p? ]=200MPa 結(jié)論:此結(jié)構(gòu)安全。 : 初選圓柱螺旋彈簧,其受力為靜載壓縮, F=1000N ( 1)選材。該彈簧用于閥門(mén)內(nèi)部所以選 65Mn。許用切應(yīng)力 [ p? ]=785MPa ( 2)初選 旋繞比 C 為 8,計(jì)算 K K= 14 ?????? CCC ( 3)根據(jù)安裝空間設(shè)彈簧中徑 D2 為 48mm, 根據(jù) C 值查表取簧絲直徑 d為 。 ( 4) 計(jì)算簧絲直徑 d39。 ≥ 10*785 *8*][ 6m a x ??? KCPm,取 d=6mm 23 ( 5)求圈數(shù) n,對(duì)壓縮彈簧 n= *5*1000*8 *10*785008 36m a x3m a x ??CPGd=, n取 8 ( 6)計(jì)算其他數(shù)據(jù)并與安 裝空間比較: 中徑 D2 =cd= 內(nèi)徑 D1 = D2 d= 外徑 D= D2 +d= 節(jié)距 p= D2 = 長(zhǎng)度 H=np+3d= 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證符合要求 ( 7)驗(yàn)算穩(wěn)定性。該彈簧由于套在管上所以不會(huì)失穩(wěn) (三 ) 器件選型 1 .選擇液壓泵,電機(jī) : (1)選擇泵 已知各桶內(nèi)射流壓力為 ,設(shè)水路壓力損失為 ,則液壓泵的最高工作壓力為: pP =P+ΣΔ p=(+)MPa= 在泵的最高工作壓力上考慮再加上 25%的壓力儲(chǔ)備 ,所以泵的額定壓力為 : p=+*25%= 取泄漏系數(shù) k 為 ,計(jì)算泵的流量 : 設(shè)噴嘴的流量為 1L/s,即 60L/min, 注滿(mǎn)容積為 5L、 10L、 20L 的酒桶的時(shí)間大約為 5s、 10s、 20s。 所以泵的流量為 : Qp ≥ kQ=*60L/min=66L/min 應(yīng)再加上系統(tǒng)中溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量 ,一般為 3L/min.查產(chǎn)品樣本選YB型定量葉片泵 . 額定壓力 p=, 轉(zhuǎn)速 n=10001500r/min, 排量 V=48mL/r, 容積效率 η v = 求得液壓泵輸出的實(shí)際流量為 24 qv =qvt η v =Vnη v =48*103? *1450*= 液壓泵輸出功率為 P0 =p qv =*106 **103? /60= (2)選擇電機(jī) 電機(jī)功率為 Pi = P0 /η = 選 YL7114 型單相電機(jī) . 額定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min 額定功率 P=550W 2 .選擇氣缸 : (1)選擇氣缸的行程 : 本機(jī)設(shè)計(jì) 適用桶的尺寸為高度 H360—高度 酒桶 ,桶的直徑為 Φ 250— Φ 500,因此必須要在活塞桿上加墊使作用在 桶底步的力分散 ,所以要預(yù)留墊的厚度和方便搬動(dòng)的空間 種非標(biāo)桶的高度 .所以氣缸的行程定為 400mm. (2)選擇缸徑 : 當(dāng)氣缸以推力做功時(shí) ,缸徑大小由下式得 D=??spF推4=*10** 800*4 6?= 圓整得 推F 為氣缸輸出推力取 800N, sp 為氣緣壓力取 ,η為效 率取 . 選擇活塞桿直徑 : d≥][4 pF?? 推=610*200* 800*4?= 由于活塞桿行程定為 400mm,當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度 L≥ 10d 時(shí)即 d≥ 40mm 時(shí) 按強(qiáng)度條件計(jì)算得只要桿徑大于 3mm 即滿(mǎn)足需要。當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度 L10d 時(shí),按縱向彎曲極限力計(jì)算 ,這時(shí)活塞桿直徑與長(zhǎng)度須同時(shí)考慮 , 活塞桿直徑不僅和外載荷有關(guān) ,而且和長(zhǎng)度及安裝形式、材料的性能有關(guān)。 25 普通氣缸的活塞桿材料為不銹鋼,其柔性系數(shù) m 為 85。本設(shè)計(jì)中氣缸的安裝形式是一端自由 一端固定,故取端點(diǎn)安裝形式系數(shù) n 為 。m n =。 活塞桿截面曲率半徑 K= 當(dāng) KL m n 時(shí) , F=2LEIn?,I=π d2 /64,所以 d≥nEFL2264?=112210*** *800*64?=*104? m 當(dāng) KL m n 時(shí) ,F=2)(1 KlnfA??,將 A= 42d? ,K=AI= 代入得 d≥ 由上述三種情況討論得知只要?dú)飧軛U徑大于 10mm 即可滿(mǎn)足使用要求. (3)耗氣量的計(jì)算: 對(duì)單作用氣缸有 Qv =Ln4? D200)( ppps? =*1*4? * 2 * ? = = (4)活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度 全部行程要求 4s 完成,即 v=。 綜合上述幾方面條件可選氣缸型號(hào)為 IGQ 5
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