畢業(yè)設(shè)計（論文）-固定式智能水泥包裝機設(shè)計（全套圖紙）

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目 固定式智能水泥包裝機設(shè)計 </p><p>　　學院(部) 工 業(yè) 制 造 　 </p><p>　　專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化

2、 　 </p><p>　　學生姓名 　 </p><p>　　學 號 年 級07級2班 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 副教授　 </p><p>　　2011年 5 月 29日</p><p>

3、　　固定式智能水泥包裝機</p><p>　　摘要： 水泥包裝機是水泥廠家必備的包裝設(shè)備之一，傳統(tǒng)的水泥包裝機自動化程度低、包裝精度差、勞動強度大、噪聲污染重、工人勞動環(huán)境差、包裝時易堵料，而且堵料后 排除費時費力，加上粉塵較嚴重，直接影響環(huán)境和工人的身體健康。為了改善工人條件，提高生產(chǎn)效率，開發(fā)稱量精度、自動化程度高、粉塵少的微機控制的智能固定式水泥包裝機就非常必要。因此，本設(shè)計研究的是水泥包裝機智能稱重及其控

4、制系統(tǒng)設(shè)計，主要進行了包裝稱重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與智能控制系統(tǒng)設(shè)計。利用傳感器實現(xiàn)自動稱重，利用杠桿提高稱重的精度和靈敏度，利用液壓阻尼器來減小下料引起的動力沖擊從而提高其控制和顯示的靈敏度。由單片機來控制傳感器的轉(zhuǎn)換和LED顯示等，同時對控制系統(tǒng)軟、硬件進行了較為詳細的設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水泥包裝機；智能稱重；自動控制</p><p>　　Fixed smart cement p

5、ackage machine</p><p>　　Abstract： Cement packing machine is one of the necessary packaging equipment in cement plant, traditional cement package machine of low degree of automation, packaging, poor accuracy,

6、 to solve heavy work intension, noise pollution, poor workers labor environment, packaging when blocking, and exclude costly after blocking, coupled with the dust more serious, direct impact on the environment and the he

7、alth of workers. In order to improve the conditions of workers, increasing productivity, developm</p><p>　　Key words: Cement packing machine; intelligent weighing; automatic control</p><p><b

8、>　　目 錄</b></p><p>　　摘要................................................................................................................................Ⅰ</p><p>　　ABSTRAC.................

9、.....................................................................................................II</p><p>　　1. 緒論.........................................................................................

10、...................................1</p><p>　　1.1課題背景................................................................................................................1</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.....

11、.........................................................................................2</p><p>　　2. 固定式水泥包裝機方案設(shè)計...................................................................................3</p&g

12、t;<p>　　2.1 設(shè)計任務(wù)抽象化..................................................................................................................3</p><p>　　2.1.1 建立黑箱..............................................

13、.....................................................................3</p><p>　　2.1.2 包裝機結(jié)構(gòu)組成.......................................................................................................4</p>

14、<p>　　2.2 確定方案........................................................................................................</p><p>　　2.2.1 稱重控制方式比較 .........................................................

15、.................</p><p>　　2.2.2 確定最佳方案...................................................................................</p><p>　　3. 機械機構(gòu)設(shè)計.....................................................

16、...................................................</p><p>　　3.1 秤架原理.......................................................................................................</p><p>　　3.2 計量秤架裝置設(shè)計

17、計算..............................................................................</p><p>　　3.3杠桿機構(gòu)........................................................................................................</p

18、><p>　　3.3.1 杠桿板...............................................................................................</p><p>　　3.3.2鉸鏈銷連接..................................................................

19、......................</p><p>　　3.3.3刀口支承.............................................................................................</p><p>　　3.4 液壓阻尼器.........................................

20、...........................................................</p><p>　　3.4.1 雙桿液壓缸...........................................................................................</p><p>　　3.4.2 SR型節(jié)流閥.

21、..........................................................................................</p><p>　　3.4.3 液壓管路................................................................................................&

22、lt;/p><p>　　3.5 差動變壓器式傳感器.......................................................................................</p><p>　　3.5.1 差動變壓器式傳感器的工作原理.......................................................

23、.</p><p>　　3.5.2 WY-D系列位移傳感器.........................................................................</p><p>　　3.6 彈簧預(yù)壓緊及傳感器調(diào)零和限位.................................................................

24、.</p><p>　　3.7 圓柱螺旋壓縮彈簧的計算和預(yù)壓緊....................................................................</p><p>　　3.7.1 圓柱螺旋壓縮彈簧預(yù)壓緊...........................................................</p>

25、<p>　　3.7.2 圓柱螺旋壓縮彈簧的計算........................................................................</p><p>　　3.8 圓柱螺旋拉伸彈簧的計算和預(yù)壓緊..........................................................</p><p&

26、gt;　　3.8.1圓柱螺旋拉伸彈簧預(yù)壓緊...............................................................</p><p>　　3.8.2圓柱螺旋拉伸彈簧的計算.........................................................................</p><p>　　4

27、. 控制部分設(shè)計...............................................................................................................</p><p>　　4.1 系統(tǒng)主要元件的選擇及功能簡介............................................................

28、..............</p><p>　　4.1.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片........................................................................................</p><p>　　4.1.2 8751主芯片............................................

29、...............................................</p><p>　　4.1.3 8155芯片...............................................................................................</p><p>　　4.2 硬件電路設(shè)計 ........

30、.........................................................................................</p><p>　　4.2.1 LED顯示電路設(shè)計. .........................................................................................&

31、lt;/p><p>　　4.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計..................................................................................</p><p>　　4.2.3 總體電路設(shè)計................................................................

32、............................</p><p>　　4.3 軟件程序設(shè)計.....................................................................................................</p><p>　　結(jié)論.................................

33、...............................................................................................</p><p>　　參考文獻..................................................................................................

34、......................</p><p><b>　　附錄一 </b></p><p><b>　　附錄二 </b></p><p><b>　　附錄三</b></p><p><b>　　附錄四</b></p><

35、p>　　致謝詞............................................................................................................................</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背

36、景</b></p><p>　　水泥裝袋計量是水泥廠生產(chǎn)工藝中的重要組成部分，是水泥廠計量水平的標志之一。我國最早的水泥包裝機是采用螺旋鉸刀推進下料，裝袋后再過磅復(fù)秤。由于復(fù)秤工作量大，加之人工責任等因素的影響，致使計量不準，水泥耗損量大。早期的固定式包裝機，采用平衡杠桿配重式機構(gòu)稱重。由于支點采用刀口支承，易磨損且配重易結(jié)灰，影響計量精度，有時誤差達±6.00kg/袋。后來又有廠家研制出了

37、微機控制控制包裝機，其主要原理是在早期固定式包裝機的基礎(chǔ)上去掉了刀口及平衡塊，用重力傳感器懸掛原稱量架。因為原稱重架與機體采用鉸鏈連接，位移量較大。所以雖采用微機控制，其稱量精度仍不理想，誤 差范圍為±3.0～4.0kg/袋。針對國內(nèi)水泥包裝的現(xiàn)狀，研制了一種新型固定式智能水泥包裝機，該機將最新稱量結(jié)構(gòu)與高可靠電路結(jié)合，采用進口大規(guī)模集成電路，提高了水泥包裝的原理自動化程度，使袋重精度控制在±0.5kg以內(nèi)，十袋平均

38、誤差小于±0.25kg。</p><p>　　此包裝機能應(yīng)用于礦粉，面粉，大米等小顆粒及粉狀物品的稱重包裝，且精度高。因此應(yīng)用范圍廣，前景大，客戶群多。</p><p>　　1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)外水泥包裝機研究現(xiàn)狀：</p><p>　　現(xiàn)代規(guī)?；a(chǎn)對包裝提出了更高、更新的要求，基本上有

39、如下五項功能指標：</p><p>　　調(diào)整高效：能滿足每小時包裝20噸以上物料并連續(xù)生產(chǎn)的要求。</p><p>　　牢度：包裝袋的抗拉、抗沖擊強度能承受重力、堆垛中的壓力及運輸中的沖擊力。</p><p>　　密封性：由于包裝物料的不同，各有不同的密封要求。特別是粉料或有毒物品、怕受</p><p>　　染的物品密封性能要求非常嚴格。&l

40、t;/p><p>　　環(huán)保要求：保護人類賴以生存的環(huán)境已是世人的共識，對環(huán)境保護的水平已是衡量一個國家文明程度的標志；因此，不允許包裝物污染環(huán)境；并且要求包裝袋必須是可降解可回收的材料，以緩解對環(huán)境的污染。</p><p>　　易拆性能：現(xiàn)代化的大工業(yè)生產(chǎn)必然要求高效率，大袋包裝多數(shù)是原材料或初加工產(chǎn)品，所以包裝袋還須滿足易拆開、易傾倒的要求。</p><p>　　改革

41、開放以來，我國相繼引進一批成套設(shè)備，其中也配套提供了高速高效的包裝機，根據(jù)不同的需要滿足了上述的功能要求，并且大都采用可降解環(huán)保型的包裝材料。這些設(shè)備多數(shù)來自日、德、美等國，占有我國絕大部分市場，十多年來發(fā)達國家又相繼開發(fā)出更為合理的多種包裝方式和設(shè)備，為我國包裝機械行業(yè)提供了寶貴的借鑒和啟發(fā)。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)外水泥包裝機的大致發(fā)展趨勢如下：</p><p>　　(1

42、) 市場日趨壟斷化 </p><p>　　(2) 零部件生產(chǎn)專業(yè)化</p><p>　　(3) 增加技術(shù)含量，向智能化發(fā)展 </p><p>　　(4) 向求精、求專、高效等方向發(fā)展 (5) 多功能與單一高速兩極化 </p><p>　　第二章 固定式水泥包裝機方案設(shè)計</p><p>　　2.1 設(shè)計任務(wù)抽象化&

43、lt;/p><p>　　2.1.1 建立黑箱</p><p>　　固定式智能水泥包裝機通過單片機控制，LED顯示水泥的凈重。稱重范圍為0~100kg，精度控制在±0.5kg以內(nèi)。其黑箱示意圖如2.1.1所示：</p><p>　　圖2.1.1 黑箱示意圖</p><p><b>　　包裝機結(jié)構(gòu)組成</b></

44、p><p>　　新型固定式智能包裝機系統(tǒng)由機械、電氣、氣動三大部分之間由電控制氣、氣操作機械部分來完成每一個工作過程。</p><p>　　機械部分包括機架、料斗、秤體和推袋架等部分。</p><p>　　氣動部分包括電磁閥、各種氣閥、氣缸等。</p><p>　　電氣部分包括智能控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。</p><p>　

45、　但是本次設(shè)計的主要部分是機械結(jié)構(gòu)的稱重系統(tǒng)設(shè)計和智能控制系統(tǒng)</p><p><b>　　2.2 確定方案</b></p><p>　　2.2.1 稱重控制方式比較 </p><p>　　2.2.1.1 稱重類型的比較</p><p>　　稱重類型有兩種：一種是將稱重裝置和水泥一起秤，另一種是單獨秤水泥。一起秤的優(yōu)

46、點有：機械結(jié)構(gòu)簡單，方便設(shè)計，稱量方便。一起秤的缺點有：皮重較重，傳感器的測量范圍大，相對單獨秤精度低。單獨秤的優(yōu)點有：皮重較輕，傳感器的測量范圍小，相對一起秤精度高。單獨秤的缺點有：機械機構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計較難，稱重不方便，操作困難。</p><p>　　2.2.1.2 選擇傳感器還是應(yīng)變片</p><p>　　采用傳感器的優(yōu)點是：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<

47、/p><p>　　于處理，便于單片機控制。</p><p>　　采用傳感器的缺點是：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發(fā)生變化，從而影響精度。如果定期更換彈簧會增加使用成本。</p><p>　　采用應(yīng)變片的優(yōu)點是：采用應(yīng)變片就不需要彈簧，從而稱重精度得到了保證。</p><p>　　采用應(yīng)變片的缺點是：應(yīng)

48、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。</p><p>　　2.2.1.3 杠桿機構(gòu)是選擇鉸鏈銷支承還是刀口支承</p><p>　　鉸鏈銷支承的優(yōu)點：鉸鏈銷支承很常見，工藝簡單，使用、維護方便，價格便宜制造成本低。</p><p>　　鉸鏈銷支承的缺點：鉸鏈銷為面接觸，在杠桿機構(gòu)中的擺動靈敏度沒有刀口支承高，從而造成稱重精度低

49、。</p><p>　　刀口支承的優(yōu)點：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的空間更大，靈敏度更高。</p><p>　　刀口支承的缺點：刀口支承為線接觸，表面硬度要求高，需要進行熱處理，表面質(zhì)量要求高，工藝復(fù)雜，制造困難，成本高。</p><p>　　2.2.2 確定最佳方案</p><

50、;p>　　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，杠桿機構(gòu)選擇刀口支承。</p><p>　　根據(jù)工作需要本次設(shè)計還需要傳感器調(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構(gòu)。</p><p><b>　　機械機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1秤

51、架原理</b></p><p>　　圖3-1為固定式智能包裝機秤架示意圖。設(shè)水泥裝袋時重量為一集中力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=a×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·相等，方向相反，即M1－M=0, 則M1=M=a×G</p><p>　　所以荷重傳感器只受到水泥袋重的影

52、響，這樣就保證了傳感器送給微機的信號準確。</p><p>　　圖3.1 固定式智能包裝機秤架示意圖</p><p>　　3.2 計量秤架裝置設(shè)計計算</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗及http://zhidao.baidu.com/question/166878130.html查得，秤100kg的水泥包裝袋的大小一般為50*80 。從而進一步設(shè)計出與水泥包裝袋直接接

53、觸的稱重板，和出料口與稱重板的高度。其稱重臺的規(guī)格大小為：450×600×10，高度為：60~70，又因為稱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3.2.1所示:</p><p>　　調(diào)整高度的方法是：放松螺釘1在開有滑槽的出料斗4上上下移動來調(diào)整其高度，當移動到預(yù)期高度時，擰緊螺釘1即可。</p><p>　　1---- M8

54、的開槽盤頭螺釘 2----滑槽 3----稱重支架 4----出料斗的一部分</p><p>　　圖3.2.1 高度調(diào)整機構(gòu)</p><p>　　根據(jù)人機工程可知稱重臺到地面的距離為80—90cm（半個人高，工人操作起來更方便）。由于每一個工人的身高不一樣，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3.2.1類似</p><

55、;p>　　為了進一步提高稱重臺的強度，防止稱重臺與螺釘連接處因強度不夠發(fā)生斷裂，故采用加強筋結(jié)構(gòu)。加強筋為非標件，其與稱重臺連接形式如圖3.2.2所示</p><p>　　圖3.2.2 稱重臺與加強筋連接機構(gòu)</p><p>　　連接方式為：選用2×M10的開槽錐端緊定螺釘。`支承筋的規(guī)格為300×200×60</p><p>　

56、　由于水泥包裝及要稱重的水泥的重心不在稱重臺的正中心，會在鉛錘面上產(chǎn)生附加的彎矩從而引起稱重機構(gòu)在鉛錘面內(nèi)左右晃動，而影響稱重的精度。故采用如下圖3.2.3所示機構(gòu)來限制其左右晃動。尺寸為：100×12×850，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。</p><p>　　圖3.2.3 防止左右晃動機構(gòu)</p><p><b>　　3.3杠桿

57、機構(gòu)</b></p><p><b>　　3.3.1杠桿板</b></p><p>　　稱重的大小及精度通過杠桿機構(gòu)傳遞給差動變壓器式傳感器。稱重機構(gòu)向下很小的位移通過杠桿機構(gòu)放大從而提高其靈敏度和精度，杠桿機構(gòu)有杠桿板、刀口及刀坐等。杠桿板的外型及尺寸如下圖3.2.4所示： </p><p>　　圖3.2.4 杠桿板

58、</p><p>　　圖中杠桿板的2×φ10的兩個孔為鉸鏈連接的通孔，8×160為與刀口連接的圓弧槽，2×M8×1.5為螺紋孔</p><p>　　3.3.2鉸鏈銷連接</p><p>　　杠桿板兩端都是鉸鏈銷連接。保證稱重機構(gòu)始終在鉛錘面內(nèi)上下移動，而受力的中心維持在杠桿一端的幾何中心點上，從而保證杠桿板與雙桿液壓缸伸出端為

59、線接觸，提高其精度。故杠桿板的一端采用下圖3.2.5所示的鉸鏈銷連接。其中36為軸銷其規(guī)格，查《機械零件設(shè)計手冊》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 20×65 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 M8×50.</p><p>　　又因為稱重架

60、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。</p><p>　　圖3.2.5 稱重架與杠桿板鉸鏈連接 </p><p>　　杠桿板的另一端采用下圖3.2.6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。</p><p>　　圖3.2.6 杠桿板與液壓阻尼器鉸鏈連接</p><p

61、>　　圖中1為連接銷軸，查《機械零件設(shè)計手冊》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 16×160</p><p>　　3為開口銷，查《機械零件設(shè)計手冊》其規(guī)格為：公稱直徑d=3.2mm、長度l=18mm、材料為Q235不經(jīng)表面處理的開口銷； 銷GB/T91 3.2×18</p

62、><p>　　為了不影響稱重機構(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3.2.6所示的較大間隙配合。而稱重板與銷軸采用圖示φ16H7/h6的精度配合</p><p><b>　　3.3.3刀口支承</b></p><p>　　圖3.2.7為杠桿機構(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。因為是線接觸，接觸

63、處1的強度要求很高。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用刀口支承更能提高杠桿受力的擺動精度及靈敏度。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。</p><p>　　圖3.2.7 刀口支承型式圖</p><p>　　3.3 液壓阻尼器</p><p>　　液壓阻尼器如下

64、圖3.5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，用以減小活塞運動到油缸兩端底部時發(fā)生撞擊。也可以用于油缸中部調(diào)節(jié)油缸運動節(jié)奏。它是一種對速度反映靈敏的振動控制裝置，起抗沖擊減震的作用，提高稱重的精度。</p><p>　　圖3.3 液壓阻尼器</p><p>　　3.4.1 雙桿液壓缸</p><p>　　

65、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3.4.1為：</p><p>　　圖3.4.1.1 雙桿液壓缸工作示意圖</p><p>　　計算式為：液壓缸活塞上下移動的速度 (3-1)</p><p>　　液壓缸活塞上下移動的推力 (3-2)</p><p>　　其中D為液壓缸直徑，

66、d為活塞桿直徑，為輸入液壓缸的流量，P為液壓油的壓力。</p><p>　　雙桿液壓缸的特點是：活塞兩端桿徑相同，活塞正、反向運動速度和推力均相等。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計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：</p><p>　　3.4.1.2 雙桿液壓缸端部結(jié)構(gòu)</p><p>　　液壓缸的安裝方法為：

67、中部法蘭連接如圖3.5所示。 用兩個小徑為6的圓錐銷和四個螺栓連接。其中螺栓連接的螺栓、螺母和彈簧墊圈均為標準件，其規(guī)格查《機械零件設(shè)計手冊》可知。其位置分布如下圖所示</p><p>　　1----螺栓連接 2---圓錐銷 </p><p>　　3.4.1.3 中部法蘭連接示意圖</p><p>　　雙桿液壓缸的外型尺寸參考工程液壓缸標注系列可知：缸徑D=80

68、、UM=185、ZL+=275+s、PM=25、EW=25、、FC=145、UC=175、NF=20、WB=81、、XV+＞215、WA+＞200、s=55。</p><p>　　3.4.2 SR型節(jié)流閥</p><p>　　圖3.4.2 SR節(jié)流閥外型</p><p>　　SR型節(jié)流閥如上圖3.4.2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

69、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。</p><p>　　選用的節(jié)流閥型號為：SR T---03，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。</p><p>　　技術(shù)規(guī)格為:通徑代號：03、 通徑為10mm、額定流量為30L˙、最小穩(wěn)定流量為3L˙、

70、管式重量為1.5kg、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、介質(zhì)溫度-15~70</p><p><b>　　特性曲線為：</b></p><p><b>　　調(diào)整手輪轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　SR型節(jié)流閥外型尺寸為：A=72、B=36、C=44、D=150.5、E=

71、53.5、F=φ38、G=46、H=22、J=RC (用螺紋密封的圓錐內(nèi)螺紋，右旋) 查《機械制圖》可知其螺紋尺寸。</p><p>　　圖3.5.2中 1為油液進口RC“J”（SRCT自由流動入口），2為鎖緊螺母，3為流量調(diào)整手輪，4為油液出口RC“J”（SRCT自由流動出口）。</p><p>　　3.4.3 液壓管路</p><p>　　雙桿液壓桿與SR型節(jié)

72、流閥之間要用管子連接，在液壓傳動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)計需要選用鋼管，鋼管能承受較高的壓力，價格低廉，但安裝時彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。常用的鋼管是無縫鋼管，當工作壓力小于1.6MPa時，也可以用焊接鋼管。</p><p>　　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M10×1、

73、 公稱壓力≤2.5MPa、管子壁厚1mm、推薦管路通過流量6.3 L˙，最小曲率半徑為50mm，支架最大距離400mm。</p><p>　　液壓系統(tǒng)常用的管路聯(lián)接螺紋有：細牙普通螺紋（M）、米制錐螺紋（ZM）、55°直管螺紋（G）、55°錐管螺紋（R）、60°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。又因為公稱壓力≤2.5MP

74、a為低壓，故采用錐螺紋型式。</p><p>　　3.5 差動變壓器式傳感器</p><p>　　3.5.1 差動變壓器式傳感器的工作原理</p><p>　　差動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3.5.1.1所示</p><p>　　圖3.5.1.1 差動變壓器式傳感器工作原理</p><

75、;p>　　變壓器由一次側(cè)線圈W和兩個參數(shù)完全相同的二次側(cè)線圈W1、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)，當一次側(cè)線圈W加上交流電壓時，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)，當鐵心在中心位置時，e1 =e2，輸出電壓e0=0；鐵心向上運動時，e1＞e2；向下運動時，e1＜e2，隨著鐵心偏離中心位置，e0逐漸增大，其輸出特性如圖3.5.1.2所示。</p>&

76、lt;p>　　圖3.5.1.2 輸出特性曲線</p><p>　　差動變壓器的輸出電壓是交流量，其幅值與鐵心位移成正比，其輸出電壓如用交流電壓表指示，輸出值只能反映鐵心位移的大小，不能反映位移的方向性。其次，交流電壓輸出存在一定的零點殘余電壓。零點殘余電壓是由于兩個二次側(cè)線圈結(jié)構(gòu)不對稱，以及一次側(cè)線圈銅損電阻、鐵磁質(zhì)材料不均勻、線圈間分布電容等原因形成。所以，即使鐵心處于中間位置時，輸出也不為零。為此差動變

77、壓器式傳感器的后接電路形式，需要采用既能反映鐵心位移方向性，又能補償零點殘余電壓的差動直流輸出電路。如下圖3.5.1.3所示</p><p>　　圖3.5.1.3 的差動相敏檢波電路工作原理圖</p><p>　　圖3.5.1.3是一種用于小位移測量的差動相敏檢波電路工作原理圖。在沒有輸入信號時，鐵心處于中間位置，調(diào)節(jié)電阻R，使零點殘余電壓減小；當有輸入信號時，鐵心移上或移下，其輸出電壓經(jīng)

78、交流放大、相敏檢波、濾波后得到直流輸出，由表頭指示輸入位移量的大小和方向。</p><p>　　3.5.2 WY-D系列位移傳感器</p><p>　　3.5.2.1 WY-D系列位移傳感器原理及優(yōu)點</p><p>　　由于差動變壓器式傳感器在市場上能買到，故選WY-D系列位移傳感器（LVDT），WY-D系列位移傳感器（LVDT）的原理是：WY-D系列位移傳感器（

79、LVDT）是基于變壓器原理。通過一次線圈與二次線圈弱電磁藕合，使得鐵芯的位移變化量與輸出電訊號（電壓或電流）變化量呈精密線性關(guān)系，可以直接把機械變化量轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴孰娪嵦柟┙o電腦數(shù)據(jù)采集或PLC進行過程控制。</p><p>　　優(yōu)點是：WY-D系列產(chǎn)品是將傳感器線圈和電子線路安裝在一個不銹鋼管里，實現(xiàn)了機電一體化，具有較強的抗干擾能力。該系列產(chǎn)品具有行程大、精度高、穩(wěn)定性好、安裝使用方便等優(yōu)點</p>

80、<p>　　3.5.2.2 WY-D位移傳感器的技術(shù)指標</p><p>　　1、靈敏度（mv/mm）：100-1000</p><p>　　2、初級勵磁電壓：5V（3-8）</p><p>　　3、動態(tài)頻率：0-200HZ（3DB）標準   0-800HZ最高（動態(tài)位移測量）</p><p>　　4、靈敏度漂

81、移：零點：0.01（%/℃）  滿度：0.025（%/℃）</p><p>　　5、負載阻抗：20KΩ</p><p>　　6、工作溫度：-20℃+70℃標準 </p><p>　　7、高精度：0.05%</p><p>　　8、高分辨率：0.001um</p><p>　　9、供電電壓：6VDC

82、 12VDC    15VDC  24VDC  ±9VDC  ±12VDC  ±15VDC</p><p>　　10、輸出電壓：0——5V  0——10V  0——±5V  0——±10V</p><p>　　輸出電流：0——10m

83、A  0--20mA  4--20mA</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計需要傳感器為單極性輸入，單向位移，故輸出電壓為單極性選0——10V，輸出電流選0——10mA，供電電壓選24VDC。選傳感器的型號為：WYD-10L（L為單向）</p><p>　　其最要參數(shù)為：量程10mm，精度選為0.05%</p><p>　　3.5.2.3傳感器的外型及

84、主要尺寸</p><p>　　圖 3.5.2.3 傳感器外型圖</p><p>　　L1=10 mm、L2=14 mm、L=71 mm 、S=56.5mm。</p><p>　　1為電纜，2為傳感器檢測位移動端，3為傳感器檢測位移靜端，4為兩個φ4的安裝孔。</p><p>　　安裝孔裝在雙桿液壓缸的法蘭端，通過螺釘連接固定。</p&g

85、t;<p>　　3.5.2.4 傳感器的安裝及使用方法：</p><p>　　拉桿式位移傳感器可以任意方向安裝，首先將傳感器殼體放在參照物（基準）的安裝支架孔里，使傳感器殼體和被測物移動的方向保持一致，根據(jù)傳感器的量程，估算大致的間隙，然后用螺母將拉桿和被測物固定起來，通上電源等傳感器穩(wěn)定下來，再慢慢的移動傳感器殼體，使傳感器的輸出零位對應(yīng)于被測物機械零位，然后將傳感器殼體夾緊（不可松動），安裝好就

86、可以通過計算機數(shù)據(jù)采集對被測物的位移進行檢測或監(jiān)測或PLC進行系統(tǒng)控制。</p><p>　　3.5.2.5 電氣連接方式：</p><p>　　采用電纜連接，接線見下圖3.5.2.5：</p><p><b>　　圖3.5.2.5</b></p><p>　　Vi 供電電壓：  24VDC  <

87、;/p><p>　　VO 輸出電壓：  0—10V    </p><p>　　輸出電流：0—10mA  </p><p>　　3.6 彈簧預(yù)壓緊及傳感器調(diào)零和限位</p><p>　　由于本次設(shè)計是將稱重架、稱重臺和水泥一起稱重，故在沒有秤水泥之前是靠下圖3.7

88、.1中2所示的兩根圓柱螺旋壓縮彈簧來平衡稱重架和稱重臺的自重的，而彈簧壓縮的同時傳感器的動端也在向上移動，故在水泥稱重之前必需要對傳感器調(diào)零。調(diào)零的方法是：通過旋轉(zhuǎn)螺釘6來向下推動傳感器動端，在旋到LED顯示器顯示為零時，擰緊防松螺母。</p><p>　　圖3.6.1彈簧預(yù)壓緊及傳感器調(diào)零和限位</p><p>　　圓柱螺旋壓縮彈簧安裝是必需預(yù)壓緊，其預(yù)壓緊的方法是：通過旋轉(zhuǎn)螺釘4來向下

89、頂壓緊套筒3來實現(xiàn)預(yù)壓緊的。</p><p>　　圖中的傳感器限位裝置為控制傳感器向上移動的最大位移，它是通過控制螺釘9的旋出長度和防松螺母來實現(xiàn)的。目的是：防止稱重總量過大而引起1向上移動的高度超過其稱量范圍而損壞傳感器。</p><p>　　圓柱螺旋壓縮彈簧的設(shè)計計算過程如下：</p><p>　　稱重架、稱重臺和兩個加強筋的總重量： =（850×2&

90、#215;20×700+2×450×200×60× +450×600×10）××7.8×× =248.82kg</p><p>　　+100kg的水泥的總重量：=248.82+100=348.82kg</p><p>　　秤水泥前，稱重機構(gòu)的自重引起的推力F1，稱重后的推力F2。由

91、杠桿原理可知</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　折算到每根圓柱螺旋壓縮彈簧的最小工作載荷和最大工作載荷分別為：</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p&g

92、t;<b>　　(3-6)</b></p><p>　　圓柱螺旋壓縮彈簧計算如下表所示</p><p>　　3.7 圓柱螺旋壓縮彈簧的計算和預(yù)壓緊</p><p>　　由固定式智能包裝機秤架示意圖可知：由于稱重水泥的重量會產(chǎn)生的彎矩，為了提高稱重精度，必需在稱重架的鉛錘面內(nèi)生成一個與之平衡的彎矩，故采用壓縮弾簧和拉伸彈簧機構(gòu)。</p>

93、;<p>　　3.7.1 圓柱螺旋壓縮彈簧預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)：</p><p>　　圓柱螺旋壓縮彈簧預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)如圖3.8.1所示：</p><p>　　1為端蓋，2為側(cè)面帶孔圓螺母，3為擰緊螺母，4為圓柱螺旋壓縮彈簧，5為墊塊</p><p>　　圖3.7.1 圓柱螺旋壓縮彈簧預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)</p><p>　　圓柱螺旋壓縮彈簧預(yù)壓緊的方法

94、為：調(diào)整時，松動螺母1，將螺母2也就是支承座旋到要求位置，然后再鎖緊螺母1。</p><p>　　3.7.2 圓柱螺旋壓縮彈簧的計算:</p><p>　　圓柱螺旋壓縮彈簧的材料名稱：C級碳素彈簧鋼絲 GB 4357 牌號：60 選鋼絲直徑為3mm 查《機械設(shè)計手冊》表7-2-3得 C級碳素彈簧鋼絲的抗拉極限強度為為1570MPa </p><p>

95、;　　因為它為Ⅰ類----受循環(huán)載荷作用次數(shù)在次以上的彈簧 查《機械設(shè)計手冊》表7-2-6得 壓縮彈簧許用切應(yīng)力為（0.3~0.38）=(471~596.6) MPa </p><p>　　秤重機構(gòu)的自重M1=（0.225×0.3×0.005+2×0.225×0.1×0.06×）×7.8×+8×0.004×0

96、.05×0.05×7.8×=13.4745kg </p><p>　　秤重機構(gòu)和水泥的總重量M2=13.4745+100=113.4745kg </p><p>　　由秤重機構(gòu)的自重產(chǎn)生的最小工作載荷為P1，由秤重機構(gòu)和水泥的總重量M2產(chǎn)生的最大工作載荷為P2</p><p><b>　　由彎矩平衡可知:</b

97、></p><p>　?。?-7） （3-8）</p><p>　　圓柱螺旋壓縮彈簧計算如下表所示</p><p>　　3.8 圓柱螺旋拉伸彈簧的計算和預(yù)壓緊</p><p>　　3.8.1圓柱螺旋拉伸彈簧預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3.8.1為圓柱螺旋拉伸彈簧的拉力調(diào)整結(jié)構(gòu)中的復(fù)試調(diào)整結(jié)構(gòu)?？?/p>

98、以根據(jù)工作的需要控制圖中5、6、7、8來調(diào)整拉伸彈簧工作的有效圈數(shù)，是一種較好的調(diào)整結(jié)構(gòu)，但比較復(fù)雜。</p><p>　　調(diào)節(jié)拉伸彈簧的預(yù)拉力的方法是：通過調(diào)整螺釘1來控制2左右移動實現(xiàn)彈簧的預(yù)拉緊。</p><p>　　圖3.8.1圓柱螺旋拉伸彈簧預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.8.2圓柱螺旋拉伸彈簧的計算</p><p>　　材料名

99、稱：C級碳素彈簧鋼絲 GB 4357 牌號：60 選鋼絲直徑為3mm 查《機械設(shè)計手冊》（彈簧·起重運輸件·五金件） 表7-2-3得 C級碳素彈簧鋼絲的抗拉極限強度為1570MPa</p><p>　　因為它為Ⅰ類----受循環(huán)載荷作用次數(shù)在次以上的彈簧 查《機械設(shè)計手冊》（彈簧·起重運輸件·五金件） 表7-2-6得 拉伸彈簧許用切應(yīng)力為0.30~0.

100、36=471~565.2Mpa</p><p>　　圓柱螺旋拉伸彈簧計算如下表所示</p><p><b>　　控制部分設(shè)計</b></p><p>　　4.1系統(tǒng)主要元件選擇及功能簡介</p><p>　　4.1.1 A/D轉(zhuǎn)換芯片</p><p>　　從傳感器輸出的信號為模擬信號，而單片機只

101、能接受處理數(shù)字信號。故需要A/D轉(zhuǎn)換器來模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。而AD574A是一種單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，它內(nèi)部含有雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動調(diào)零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的電阻件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器，故選AD574AA/D轉(zhuǎn)換器芯片。其主要功能特性如下： </p><p><b>　　分辨率：12位 </

102、b></p><p>　　非線性誤差：小于±1/2LBS或±1LBS</p><p>　　轉(zhuǎn)換速率：25us </p><p>　　模擬電壓輸入范圍：0—10V和0—20V，0—±5V和0—±10V兩檔四種 </p><p>　　電源電壓：±15V和5V </p><

103、p>　　數(shù)據(jù)輸出格式：12位/8位 </p><p>　　芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式。</p><p>　　AD574A管腳功能圖4.1.1.1及參數(shù)說明</p><p>　　圖4.1.1.1 AD574A管腳功能圖</p><p>　　：片選控制端。，低電平有效。</p><p>　　CE：芯片允

104、許信號，高電平有效。只有CS和CE同時有效，AD574A才能工作。</p><p>　　讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)控制端。讀出或轉(zhuǎn)換控制信號，用于控制ADC574A是轉(zhuǎn)換還是讀出。當為低電平時，啟動A／D轉(zhuǎn)換；當為高電平時，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出。</p><p>　?。簲?shù)據(jù)\模式選擇端，通過此引腳可選擇數(shù)據(jù)縱線是12位或8位輸出。 數(shù)據(jù)輸出方式控制信號。當為高電平時，輸出數(shù)據(jù)為12位；當為 低電平時，數(shù)據(jù)是作為

105、兩個8位字輸出。</p><p>　　A0轉(zhuǎn)換位數(shù)控制信號。當為高電平是，進行8位轉(zhuǎn)換，為低電平進行12位轉(zhuǎn)換，字節(jié)地址短周期控制端。與端用來控制啟動轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。須注意的是，端TTL電平不能直接+5V或0V連接。</p><p>　　VL——+5V電源輸入端。</p><p><b>　　CE——使能端。</b></p>

106、;<p>　　現(xiàn)在我們來討論AD574A的CE和A0對其工作狀態(tài)的控制過程。在CE=1、=0同時滿足時，AD574A才會正常工作，在AD574處于工作狀態(tài)時，當=0時A/D轉(zhuǎn)換，當=1是進行數(shù)據(jù)讀出。 和A0端用來控制啟動轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。A0=0時，啟動的是按完整12位數(shù)據(jù)方式進行的。當A0=1時，按8位A/D轉(zhuǎn)換方式進行。當 =1，也即當AD574A處于數(shù)據(jù)狀態(tài)時，A0和控制數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)的格式。當 =1時，數(shù)據(jù)

107、以12位并行輸出，當=0時，數(shù)據(jù)以8位分兩次輸出。而當A0=0時，輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的高8位，A0=1時輸出A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的低4位，這四位占一個字節(jié)的高半字節(jié)，低半字節(jié)補零。其控制邏輯真值表如下。 </p><p>　　AD574A操作表功能表</p><p>　　VCC——正電源輸入端，輸入+15V電源。</p><p>　　REF OUT——10V基準電源電壓輸出端。

108、</p><p>　　AGND——模擬地端。</p><p>　　REF IN——基準電源電壓輸入端。</p><p>　　VEE——負電源輸入端，輸入-15V電源。</p><p>　　10V IN——10V量程模擬電壓輸入端。</p><p>　　20V IN——20V量程模擬電壓輸入端。 </p>

109、<p>　　DGND——數(shù)字地端。</p><p>　　DB0—DB11——12條數(shù)據(jù)總線。通過這12條數(shù)據(jù)總線向外輸出A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 </p><p>　　STS——工作狀態(tài)指示信號端，STS=1時，表示轉(zhuǎn)換器正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，當STS=0時，聲明A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，通過此信號可以判別A/D轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)，作為單片機的中斷或查詢信號之用。 </p><p&

110、gt;　　AD574A的輸入模擬電壓既可以單極性也可以是雙極性：單極性輸入時為0~+10V或0~+20V；雙極性輸入時為±5V之間或±10V之間。</p><p>　　單極性和雙極性電壓輸入時的BIP OFF 接線各不相同，接線圖如4.1.1.2所示。</p><p>　　圖4.1.1.2 單極性電壓和雙極性電壓輸入時的BIP OFF接線</p><

111、p>　　4.1.2 8751主芯片</p><p>　　8751芯片的接線和引腳功能與8031和8051基本相似，不同點在于：</p><p>　?、?8751為EPROM型芯片，它可以根據(jù)用戶需要自己寫入程序，而且寫入的程序是可以刪除和修改的。 </p><p>　?、?8751含128B的片內(nèi)RAM和4KB的片內(nèi)ROM。因為A/D轉(zhuǎn)換器為AD574A，

112、</p><p>　　12位的高精度轉(zhuǎn)換器。每轉(zhuǎn)換一次8751需要2KB的RAM來臨時空間來存儲數(shù)據(jù)，又因為稱重是連續(xù)進行的，故A/D轉(zhuǎn)換也是連續(xù)的，但是每轉(zhuǎn)換一次的數(shù)據(jù)存儲在RAM中是會被下一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)所替換。故8751芯片內(nèi)128KB的RAM遠遠足夠了，不需要外部擴展RAM。而4KB的片內(nèi)ROM也足夠了，不需外擴了，故選擇8751芯片控制更為簡單、合理。</p><p>　　8751

113、的40條引腳功能圖如4.1.2所示，其主要功能簡介如下：</p><p>　　1、主電源引腳VCC和VSS VCC——（40腳）接+5V電壓； VSS——（20腳）接地。2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS單片