【文章內(nèi)容簡介】 稱重類型的比較 稱重類型有兩種：一種是將稱重裝置和水泥一起秤，另一種是單獨(dú)秤水泥。一起秤的優(yōu)點(diǎn)有：機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，方便設(shè)計(jì)，稱量方便。一起秤的缺點(diǎn)有：皮重較重，傳感器的測量范圍大，相對單獨(dú)秤精度低。單獨(dú)秤的優(yōu)點(diǎn)有：皮重較輕，傳感器的測量范圍小，相對一起秤精度高。單獨(dú)秤的缺點(diǎn)有：機(jī)械機(jī)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)較難，稱重不方便，操作困難。 選擇傳感器還是應(yīng)變片 采用傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：使用方 便，容易購買，外接電路方便，模擬信號到數(shù)字信號易 于處理，便于單片機(jī)控制。 采用傳感器的缺點(diǎn)是：必需要和彈簧配套使用，來平衡要稱重力的大小，而彈簧在長期使用過程中的剛度會(huì)發(fā)生變化，從而影響精度。如果定期更換彈簧會(huì)增加使用成本。 采用應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)是：采用應(yīng)變片就不需要彈簧，從而稱重精度得到了保證。 2 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 3 采用應(yīng)變片的缺點(diǎn)是：應(yīng)變片的轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜，且不便于智能控制，貼應(yīng)變片更需要專業(yè)人士，更換成本很高。 杠桿機(jī)構(gòu)是選擇鉸鏈銷支承還是刀口支承 鉸鏈銷支承的優(yōu)點(diǎn)：鉸鏈銷支承很常見，工藝簡單，使用、維 護(hù)方便，價(jià)格便宜制造成本低。 鉸鏈銷支承的缺點(diǎn)：鉸鏈銷為面接觸，在杠桿機(jī)構(gòu)中的擺動(dòng)靈敏度沒有刀口支承高，從而造成稱重精度低。 刀口支承的優(yōu)點(diǎn)：刀口支承為刀口與杠桿板圓弧槽接觸，為線接觸精度比鉸鏈銷的面接觸高，而且刀口與杠桿板圓弧槽接觸擺動(dòng)的空間更大，靈敏度更高。 刀口支承的缺點(diǎn)：刀口支承為線接觸，表面硬度要求高，需要進(jìn)行熱處理，表面質(zhì)量要求高，工藝復(fù)雜，制造困難，成本高。 確定最佳方案 綜合各方面因素選擇最佳方案為：稱重類型選擇一起秤，測力方式選擇傳感器，杠桿機(jī)構(gòu)選擇刀口支承。 根據(jù)工 作需要本次設(shè)計(jì)還需 要傳感器調(diào)零裝置、限位裝置，液壓阻尼器，平衡附加彎矩的圓柱螺旋壓縮彈 簧和 圓柱螺旋 拉 伸彈 簧機(jī)構(gòu)。 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 4 第三章 機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 秤架原理 圖 31 為固定式智能包裝機(jī)秤架示意圖。設(shè)水泥裝袋時(shí)重量為一集中力 G，距 Y 軸距離為一任意數(shù) a，根據(jù)力的平移定律， G1=G , M=a179。 G ,由于 M 對彈簧的作用，產(chǎn)生一反向力矩 M1, 根據(jù)物體的平衡定理，大小 178。 相等，方向相反，即 M1－ M=0, 則 M1=M=a179。 G 所以荷重傳感器只受到水泥袋重的影響，這樣就保證了傳感器送給微機(jī)的信號準(zhǔn) 確。 圖 固定式智能包裝機(jī)秤架示意圖 計(jì)量秤架裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及 查得，秤 100kg 的水泥包裝袋的大小一般為 50*80 。從而進(jìn)一步設(shè)計(jì)出與水泥包裝袋直接接觸的稱重板，和出料口與稱重板的高度。 其稱重臺(tái)的 規(guī)格大小為： 450179。 600179。 10，高度為： 60~70，又因?yàn)榉Q重的大小是變化的水泥袋的規(guī)格也不可能是一樣的，故其高度做成可以調(diào)整的結(jié)構(gòu)如下圖 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 5 所示 : 調(diào)整高度的方法是：放松螺釘 1 在開有滑槽的出料斗 4 上上下移動(dòng)來調(diào)整其高度，當(dāng)移動(dòng)到預(yù)期高度時(shí)，擰緊螺釘 1 即可。 1 M8 的開槽盤頭螺釘 2滑槽 3稱重支架 4出料斗的一部分 圖 高度調(diào)整機(jī)構(gòu) 根據(jù)人機(jī)工程可知稱重臺(tái)到地面的距離為 80— 90cm（半個(gè)人高，工人操作起來更方便）。由于每一個(gè)工人的身高不一樣，稱重板到地面的距離也不一樣，故要做成高度可調(diào)的結(jié)構(gòu)。方法原理同上。其示意圖與 類似 為了進(jìn)一步提高稱重臺(tái)的強(qiáng)度，防止稱重臺(tái)與螺釘連接處因強(qiáng)度不夠發(fā)生斷裂，故采用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)筋為非標(biāo)件，其與稱重臺(tái)連接形式如圖 所示 圖 稱重臺(tái)與加強(qiáng)筋連接機(jī)構(gòu) 連接方式為：選用 2179。 M10 的開槽錐端緊 定螺釘。 `支承筋的規(guī)格為 300179。 200179。 60 由于水泥包裝及要稱重的水泥的重心不在稱重臺(tái)的正中心，會(huì)在鉛錘面上產(chǎn)生附加的彎矩從而引起稱重機(jī)構(gòu)在鉛錘面內(nèi)左右晃動(dòng)，而影響稱重的精度。故采用如下圖 所示機(jī)成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 6 構(gòu)來限制其左右晃動(dòng)。尺寸為： 100179。 12179。 850，將控制板通過螺釘安裝在底座上其大小為：M8 的開槽盤頭螺釘。 圖 防止左右晃動(dòng)機(jī)構(gòu) 杠桿機(jī)構(gòu) 杠桿板 稱重的大小及精度通過杠桿機(jī)構(gòu)傳遞給差動(dòng)變壓器式傳感器。稱重機(jī)構(gòu)向下很小的位移通過 杠桿機(jī)構(gòu)放大從而提高其靈敏度和精度，杠桿機(jī)構(gòu)有杠桿板、刀口及刀 坐等 。杠桿板的外型及尺寸如下圖 所示： 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 杠桿板 圖中杠桿板的 2179。φ 10 的兩個(gè)孔為鉸鏈連接的通孔， 8179。 160 為與刀口連接的圓弧槽， 2179。 M8179。 為螺紋孔 鉸鏈銷連接 杠桿板兩端都是鉸鏈銷連接。保證稱重機(jī)構(gòu)始終在鉛錘面內(nèi)上下移動(dòng)，而受力的 中心維持在杠桿一端的幾何中心點(diǎn)上，從而保證杠桿板與雙桿液壓缸伸出端為線接觸，提高其精度。故杠桿板的一端采用下圖 所示的鉸鏈銷連接。其中 36 為軸銷其規(guī)格，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》公稱直徑 d=20mm,長度 l=65mm、材料為 35 鋼、熱處理硬度 28~38HRC、表面氧化處理的 A 型銷軸： 銷軸 GB 882 20179。 65 利用 M8 的開槽盤頭螺釘將杠桿板與連接體 37 相連，其規(guī)格為：螺釘 GB/T 67 M8179。 50. 又因?yàn)榉Q重架太大不好與杠桿板一端直接相連，故采用間接連接。其中間接體為鑄件，起連 接固定作用。 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 8 圖 稱重架與杠桿板鉸鏈連接 杠桿板的另一端采用下圖 所示的鉸鏈銷連接結(jié)構(gòu)。將液壓阻尼器的活塞桿端部結(jié)構(gòu)為銷軸 2 與杠桿板 4 鉸鏈連接。 圖 杠桿板與液壓阻尼器鉸鏈連接 圖中 1 為連接銷軸，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》其規(guī)格為：公稱直徑 d=16mm,長度 l=120mm、材料為 35 鋼、熱處理硬度 28~38HRC、表面氧化處理的 B 型銷軸：銷軸 GB 882 16179。 160 3 為開口銷，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》其規(guī)格為：公稱 直徑 d=、長度 l=18mm、材料為 Q235 不經(jīng)表面處理的開口銷； 銷 GB/T91 179。 18 為了不影響稱重機(jī)構(gòu)的精度，保證銷軸與液壓阻尼器的活塞桿端部線接觸，故采用圖 所示的較大間隙配合。而稱重板與銷軸采用圖示 φ 16H7/h6 的精度配合 刀口支承 圖 為杠桿機(jī)構(gòu)中支承形式：采用刀口支承 。其中 1 為杠桿板上的圓弧槽與刀口的接觸線。因?yàn)槭蔷€接觸，接觸處 1 的強(qiáng)度要求很高。圓弧槽及刀口要經(jīng)過特殊化處理（熱處理）來提高其表面的硬度和內(nèi)部的塑韌性。采用刀口支承的目的是：比起 采用銷連接來說采成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 9 用刀口支承更能提高杠桿受力的擺動(dòng)精度及靈敏度。刀口 2 與刀坐 3 做成一體，而刀座通過螺釘 4 連接在底座上。 圖 刀口支承型式圖 液壓阻尼器 液壓阻尼器如下圖 所示主要 由雙桿液壓缸、 SR 節(jié)流閥和液壓管路三部分構(gòu)成， 液壓阻尼器是一種液壓裝置，一般裝于油缸的兩端，用以減小活塞運(yùn)動(dòng)到油缸兩端底部時(shí)發(fā)生撞擊。也可以用于油缸中部調(diào)節(jié)油缸運(yùn)動(dòng)節(jié)奏 。它是一種對速度反映靈敏的振動(dòng)控制裝置，起抗沖擊減震的作用，提高稱重的精度。 圖 液壓阻尼器 雙桿液壓缸 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 10 雙桿液壓缸為等速等行程式的雙活塞桿雙作用液壓缸。其示意圖 為： 圖 雙桿液壓缸工作示意圖 計(jì)算式為：液壓缸活塞上下移動(dòng)的速度224 )vqV Dd? ?π （ (31) 液壓缸活塞上下移動(dòng)的推力 22dDFP? ?? （ ）4 (32) 其中 D 為液壓缸直徑， d 為活塞桿直 徑， vq 為輸入液壓缸的流量， P 為液壓油的壓力。 雙桿液壓缸的特點(diǎn)是：活塞兩端桿徑相同，活塞正、反向運(yùn)動(dòng)速度和推力均相等。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要雙桿液壓缸的活塞桿兩端部結(jié)構(gòu)分別做成銷軸和法蘭型。其結(jié)構(gòu)見圖為： 雙桿液壓缸端部結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝方法為：中部法蘭連接如圖 所示。 用兩個(gè)小徑為 6 的圓錐銷和四個(gè)螺栓連接。其中螺栓連接的螺栓、螺母和彈簧墊圈均為標(biāo)準(zhǔn)件，其規(guī)格查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》可知。其位置分布如下圖所示 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 11 1螺栓連接 2圓錐銷 中部法蘭連接示意圖 雙桿液壓缸的外型尺寸參考工程液壓缸標(biāo)注系列可知：缸徑 D=80、 UM=18ZL+=275+s 、 PM=25 、 EW=25 、 115B?? 、 FC=145 、 UC=175 、 NF=20 、 WB=81 、6 FB? ? ? ?、 XV+＞ 21 WA+＞ 200、 s=55。 SR 型節(jié)流閥 圖 SR 節(jié)流閥外型 SR 型節(jié)流閥如上圖 所示，用于工作壓力基本穩(wěn)定或允許流量壓力變化的液壓系統(tǒng)，以控制執(zhí)行元件的速度。本元件是平衡式的，可以較輕松地進(jìn)行調(diào)整。通過調(diào)節(jié)流量調(diào)整手輪可以調(diào)節(jié)液壓阻尼系數(shù)的大小，從而調(diào)節(jié)雙桿液壓缸的速度 V 和推力 F。 選用的節(jié)流閥型號為： SR T03，字母各含義分別是：系列號 SR 為節(jié)流閥，連接型式 。T為管式， 03 為通徑代號。 技術(shù)規(guī)格為 :通徑代號： 0 通徑為 10mm、額定流量為 30L˙ 1min 、最小穩(wěn)定流量為3L˙ 1min 、管式重量為 、最高工作壓力 25MPa、介質(zhì)為礦物液壓油，高水基液，磷酸酯油液、介質(zhì)粘度 15~400 2 1mm s? 、介質(zhì)溫度 15~700C 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 12 特性曲線為： 調(diào)整手輪轉(zhuǎn)速 SR 型節(jié)流閥外型尺寸為： A=7 B=3 C=4 D=、 E=、 F=φ 3 G=4 H=2J=RC38 (用螺紋密封的圓錐內(nèi)螺紋，右旋 ) 查《機(jī)械制圖》可知其螺紋尺寸。 圖 中 1 為油液進(jìn)口 RC“ J”（ SRCT 自由流動(dòng)入口）， 2 為鎖緊螺母， 3 為流量調(diào)整手輪， 4 為油液出口 RC“ J”（ SRCT 自由流動(dòng)出口） 。 液壓管路 雙桿液壓桿與 SR 型節(jié)流閥之間要用管子連接，在液壓傳動(dòng)中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。根據(jù)設(shè)計(jì)需要選用鋼管，鋼管能承受較高的壓力，價(jià)格低廉，但安裝時(shí)彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比 較方便的地方。常用的鋼管是無縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于 時(shí)，也可以用焊接鋼管。 鋼管公稱通徑、外徑、壁厚、聯(lián)接螺紋和推薦流量分別為：公稱通徑 DN： 5mm、 鋼管外徑 10mm、 管接頭聯(lián)接螺紋 M10179。 公稱壓力≤ 、管子壁厚 1mm、推薦管路通過流量 L˙ 1min ， 最小曲率半徑為 50mm，支架最大距離 400mm。 液壓系統(tǒng)常用的管路聯(lián)接螺紋有：細(xì)牙普通螺紋（ M）、米制錐螺紋（ ZM）、 55176。直管螺紋（ G）、 55176。錐管螺紋（ R）、 60176。錐管螺紋 （ NPT）、在中、低壓管路中，采用錐螺紋型式，通過密封膠帶或密封膠即可獲得滿意的密封效果。又因?yàn)楣Q壓力≤ 為低壓，故采用錐螺紋型式。 差動(dòng)變壓器式傳感器 差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理 差動(dòng)變壓器式傳感器 屬于位移傳感器中的小位移互感型傳感器，其工作原理如圖 所示 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 13 圖 差動(dòng)變壓器式傳感器工作原理 變壓器由一次側(cè)線圈 W 和兩個(gè)參數(shù)完全相同的二次側(cè)線圈 W W2 組成。線圈中心插入圓柱形鐵心，二 次側(cè)線圈 W1 及 W2 反極性串聯(lián)，當(dāng)一次側(cè)線圈 W 加上交流電壓時(shí)，二次側(cè)線圈 W1 及 W2 分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢 e1 和 e2，其大小與鐵心的位置有關(guān)，當(dāng)鐵心在中心位置時(shí)， e1 =e2，輸出電壓 e0=0；鐵心向上運(yùn)動(dòng)時(shí)， e1＞ e2；向下運(yùn)動(dòng)時(shí)， e1＜ e2，隨著鐵心偏離中心