【正文】 ........................................................31參 考 文 獻(xiàn) ..............................................................32附錄一 ...................................................................33附錄二 ...................................................................34附錄三 ...................................................................35氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)開發(fā)——電控 11 緒 論 設(shè)計(jì)背景和目的液壓和氣壓傳動(dòng)統(tǒng)稱為流體傳動(dòng)，他們都是以流體（如壓力油或空氣）為傳動(dòng)介質(zhì)，利用各種控制元件組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組成能完成一定控制功能的傳遞系統(tǒng)來進(jìn)行能量的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制。液壓傳動(dòng)傳遞動(dòng)力大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但由于液體粘性大，在流動(dòng)過程中阻力損失大，因而不適于做遠(yuǎn)距離傳動(dòng)和控制；氣壓傳動(dòng)由于空氣的可壓縮性大，且工作壓力低，所以傳遞動(dòng)力不大，運(yùn)動(dòng)也不如液壓傳動(dòng)平穩(wěn)，但空氣粘性小，傳遞過程中阻力小、速度快、反應(yīng)靈敏，所以廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)和控制?，F(xiàn)代教學(xué)體制的改革對(duì)學(xué)生要求和社會(huì)對(duì)人才的需要，已不僅僅局限于知道課內(nèi)的相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)參考書上的實(shí)驗(yàn)要求，而是要具備知識(shí)的靈活應(yīng)用和解決實(shí)際問題的能力。為了滿足諸多因素的要求，我們提出了設(shè)計(jì)多功能開放性氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的的設(shè)想。在理論學(xué)習(xí)過程中，很多元器件不能直觀了解他的結(jié)構(gòu)和功能；而在實(shí)踐學(xué)習(xí)中，我校配備的相關(guān)儀器設(shè)備由于購(gòu)買時(shí)間較早，只能完成幾個(gè)預(yù)定的實(shí)驗(yàn)，已不再適應(yīng)于現(xiàn)代化教學(xué)的需要和學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴望。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀開放性實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用在國(guó)外已經(jīng)很嫻熟，氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)也不例外。現(xiàn)在國(guó)際上比較流行的設(shè)備主要有德國(guó)的樂力士和 festo 公司的產(chǎn)品。如圖 11 所示為 DS3 系列的樂力士產(chǎn)品 [24]。與樂力士產(chǎn)品相似，festo 的產(chǎn)品功能也很完善。由于該軟件中的元件參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍與實(shí)際設(shè)備完全一致，所以可對(duì)設(shè)計(jì)的回路進(jìn)行準(zhǔn)確的系統(tǒng)模擬。在國(guó)內(nèi)，開放性實(shí)驗(yàn)臺(tái)在各高校和教學(xué)儀器生產(chǎn)廠商也有研制。 圖 12 秦川機(jī)床廠產(chǎn)品圖 13 為高聯(lián)機(jī)床廠的產(chǎn)品。是目前集氣動(dòng)控制技術(shù)、液壓傳動(dòng)控制技術(shù)以 PLC 可編程序控制器控制技術(shù)于一體的理想的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)備?？梢宰寣W(xué)生直觀、感性地、了解氣、電、液各自具有的特點(diǎn)、特色、優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)等。 圖 13 高聯(lián)機(jī)床廠的產(chǎn)品國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)對(duì)各類實(shí)驗(yàn)臺(tái)也有深入研究，在元器件控制方面，部分高校提出了將面板設(shè)計(jì)為孔型，用三點(diǎn)定位的方法實(shí)現(xiàn)元器件的定位，碩博機(jī)床廠將其變?yōu)榱岁兾骺萍即髮W(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 4現(xiàn)實(shí)，如圖 14 所示。拉瓦爾管和擴(kuò)壓器這兩個(gè)部件組成了一條斷面變化的特殊氣流管道，壓縮空氣通過拉瓦爾管噴嘴將壓力能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能進(jìn)行抽氣，而混合氣流通過擴(kuò)壓器又將動(dòng)能轉(zhuǎn)變壓力能從而進(jìn)行排氣。由于氣體的粘性,高速射流卷吸走吸入室內(nèi)的氣體,使該腔形成很低的真空度，將該腔與真空吸盤相連,便能吸住盤子。更多的是部分高校對(duì)開放性實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制部分的改進(jìn)。圖 14 針孔式面板 課題目的和任務(wù)氣控實(shí)驗(yàn)臺(tái)是機(jī)械大類專業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要設(shè)備之一，隨著近年來我國(guó)機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展，氣壓傳動(dòng)的 PLC 控制是必然的發(fā)展方向，因此，對(duì)本課題的設(shè)計(jì)研究具有一定的實(shí)際意義。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的理解，收集、查閱文獻(xiàn)資料的能力，提高發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。同時(shí)可以設(shè)計(jì)繼電器回路和 PLC 控制程序，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)開發(fā)——電控 5繼電器控制和 PLC 控制。 ： 整體尺寸在 1200mm900mm 以內(nèi)；完成四項(xiàng)以上的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。管路的連接采用氣動(dòng)專用快速接頭和聚胺脂材料的軟管。學(xué)生能夠根據(jù)所學(xué)書本知識(shí)自行設(shè)計(jì)回路,然后自行組裝、實(shí)驗(yàn)、調(diào)試、理論和實(shí)踐充分地結(jié)合。a）方案一 ，方案主要借鑒于現(xiàn)有儀器設(shè)備后進(jìn)行的參考設(shè)計(jì)。圖 21 方案一面板其上部主要是各種電氣控制盒，包括繼電器控制盒，PLC 控制盒和插班；中部位實(shí)驗(yàn)區(qū)，可以隨意布局元器件設(shè)計(jì)回路。缺點(diǎn)是有機(jī)玻璃價(jià)格高昂，重量大，搬動(dòng)不方便，且不易于在其面板上打孔。各個(gè)元件的位置只能固定不變，缺少靈活性，在一定程度上減少了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的多功能性。１——銷孔　　　?。病姘鍒D 23 方案三面板陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 8圖 24 方案三固定裝置如圖 23 所示，在面板上加工出一系列的點(diǎn)即可。d）方案四，采用輕質(zhì)開口鋁型材，在槽內(nèi)安裝彈簧螺栓固定自制的連接件，連接行程閥、換向閥、手動(dòng)按鈕。整體采用立式安裝，將其垂直安放在實(shí)驗(yàn)桌面板上。圖 25所選鋁合金型材如圖 26 所示氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)開發(fā)——電控 9圖 26 鋁合金型材用于固定氣缸的型材如圖圖 27 方案比較方案一的元器件定位機(jī)構(gòu)首先在設(shè)計(jì)上很巧妙，活動(dòng)楔塊的上升和下降依靠的是與活動(dòng)楔塊伸出段相配合的平面凸輪，回復(fù)依靠的是彈簧的回復(fù)力。但是設(shè)計(jì)巧妙也是我們加工的一大難點(diǎn)，首先活動(dòng)楔塊由于尺寸較小，用一般的刀具不能達(dá)到工藝要求；其次凸輪的加工，雖然該凸輪并不復(fù)雜，但是還是由于尺寸過?。坏谌?，各部分結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜。陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 10圖 28 固定凸臺(tái)方案二缺點(diǎn)是有機(jī)玻璃價(jià)格高昂，重量大，搬動(dòng)不方便，且不易于在其面板上打孔。各個(gè)元件的位置只能固定不變，缺少靈活性，在一定程度上減少了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的多功能性。如果存在干涉現(xiàn)象，不能方便的移動(dòng)元器件，但如果是槽時(shí)水平移動(dòng)元器件即可，而需要相應(yīng)改變多個(gè)元器件位置和插管。面板為 T 型槽加工起來也較簡(jiǎn)單。 3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)和制作 元器件的選擇購(gòu)買的亞德克（AIRTAC）公司的系列產(chǎn)品，其中包括：?jiǎn)巫饔脷飧祝∕AL20*50CA） 、二位五通雙向電磁換向閥（4V12O06） 、接近開關(guān)（LJ12A342/BX）和氣動(dòng)三大氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)開發(fā)——電控 11件（分水濾氣器）等，同時(shí)還購(gòu)買了 OMRON CPM1A 可編程控制器。設(shè)計(jì)參數(shù)要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體尺寸在1200mm800mm 以內(nèi)，參考如下具體氣缸參數(shù)，初步定氣缸行程為 50mm。此氣缸可不必附磁環(huán)，可用接近開關(guān)為其位置的傳感器。圖 32 單作用氣缸規(guī)格氣缸可根據(jù)主機(jī)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，但盡量直接選用標(biāo)準(zhǔn)氣缸a)安裝形式的選擇:安裝形式由安裝位置、使用目的等因素決定。b)輸出力的大小: 根據(jù)工作機(jī)構(gòu)所需力的大小，考慮氣缸載荷率確定活塞桿上的推力和拉力，從而確定氣缸內(nèi)徑。c)氣缸行程:氣缸（活塞）行程與其使用場(chǎng)合及工作機(jī)構(gòu)的行程比有關(guān)。氣缸使用注意事項(xiàng) a）一般氣缸的正常工作條件：環(huán)境溫度為35～80℃，工作壓力為 ～b）安裝前，應(yīng)在 倍工作壓力條件下進(jìn)行試驗(yàn)，不應(yīng)漏氣。d）安裝的氣源進(jìn)口處必須設(shè)置氣源調(diào)節(jié)裝置：過濾器減壓閥油霧器。f）載荷在行程中有變化時(shí)，應(yīng)使用輸出力足夠的氣缸，并附設(shè)緩沖裝置。 雙向電磁閥（4V12O06）根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體尺寸以及何其配套使用的氣缸尺寸，綜合來考慮電磁換向閥的尺寸。4V100 系列電磁換向閥可以滿足實(shí)驗(yàn)要求且尺寸適中，因此選其為本實(shí)驗(yàn)臺(tái)電磁換向閥?？紤]到電磁閥將由 PLC 控制，考慮編程情況，則選用單電控較為適合，電壓為AC220V。電磁閥上有定位的螺紋孔或是通孔，這樣為我們的定位裝置設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)，同時(shí)在公司網(wǎng)站上也給出了相應(yīng)的尺寸，以便我們做整體設(shè)計(jì)。陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 14圖 33 亞德客 4V11006 單電控兩位五通電磁換向閥產(chǎn)品特性a）先導(dǎo)方式：外部與內(nèi)部可選；b）滑柱式結(jié)構(gòu)，密封性好，反應(yīng)靈敏；c）三位置電磁閥有三種中央功能可供選擇；d）雙頭二位置電磁閥具有記憶功能；e）內(nèi)孔采用特殊工藝加工，摩擦阻力小，啟動(dòng)氣壓低，使用壽命長(zhǎng)；f）無需加油潤(rùn)滑；g）可與底座集成閥組，節(jié)省安裝空間；h）附設(shè)手動(dòng)裝置，利于安裝調(diào)試；i、有多種標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)可供選用。它不需要外力施加，是一種無觸點(diǎn)式的主令電器。 接近開關(guān)可用于高速計(jì)數(shù)、檢測(cè)金屬體的存在、測(cè)速、液位控制、檢測(cè)零件尺寸以及用作無觸點(diǎn)式按鈕等。 按其外型形狀可分為園柱型、方型、溝型、穿孔（貫通）型和分離型。處于安裝方便的目的我們選擇安裝方便的圓柱型接近開關(guān)。兩線制接近開關(guān)安裝簡(jiǎn)單，接線方便；應(yīng)用比較廣泛，但卻有殘余電壓和漏電流大的缺點(diǎn)。綜上所述，本次電控多缸聯(lián)動(dòng)氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)開發(fā)我們選擇直流三線圓柱型磁性感應(yīng)接近快關(guān)，如圖 35。 　(2)CPM1A30CDRAV1 有 30 點(diǎn) CPU 單