電梯曳引機(jī)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
電梯曳引機(jī)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第2頁(yè)
電梯曳引機(jī)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第3頁(yè)
電梯曳引機(jī)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第4頁(yè)
電梯曳引機(jī)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第5頁(yè)
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1、摘 要本次設(shè)計(jì)是以三菱FX2n為核心的電梯控制系統(tǒng)的硬件組成及軟件設(shè)計(jì),采用PLC來(lái)控制轎箱提升電機(jī)的起、停和正、反轉(zhuǎn)。這里主要是對(duì)電梯曳引機(jī)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、(包括電動(dòng)機(jī)、減速器、軸、軸承、聯(lián)軸器、制動(dòng)器)以及工藝的編排和相關(guān)圖形的繪制,另外對(duì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要是PLC控制電路圖、程序流程圖以及PLC編程。其中對(duì)曳引機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是減速器的選擇和箱體零件的設(shè)計(jì)和加工。減速器選擇的是蝸桿減速器,軸承是調(diào)心滾子軸承,聯(lián)軸器選擇的是彈性柱銷聯(lián)軸器。PLC控制程序設(shè)計(jì)是考慮到電梯的上升和下降邏輯,以及樓層顯示,運(yùn)作時(shí)的加速和減速?,F(xiàn)在電梯都采用傳統(tǒng)的繼電器群的控制方法,由于所用的繼電器較多

2、,控制柜體積龐大,控制系統(tǒng)成本高,而且眾多繼電器的動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生較大的噪音,污染環(huán)境。采用PLC配合接口進(jìn)行控制,可將傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯變?yōu)橛?jì)算機(jī)程序控制邏輯,去掉所有用于邏輯控制的中間繼電器,使電梯系統(tǒng)的成本和噪音大大降低,控制柜的體積也可大大縮小。關(guān)鍵詞:PLC ;曳引機(jī) ;電動(dòng)機(jī) ;減速器 ;聯(lián)軸器 ;制動(dòng)器AbstractThis design is take FX2n as the core elevator control system hardware composition and the software design, uses the PLC integrated circ

3、uit to control the sedan box to promote the electrical machinery, to stop with, the reverse. Here mainly is carries on the design, the computation to the elevator tractor parameter, (including electric motor, reduction gear, axis, bearing, shaft coupling, brake) as well as the craft arrangement and

4、the correlation graph plan, moreover to the PLC integrated circuit control system design, mainly is the PLC integrated circuit control circuit diagram, the program flow diagram as well as the PLC integrated circuit programming.The most important of this design is changed huge parts of contents. The

5、new version increases plenty of new technical contents and new calculation method.PLC integrated circuit control system design. Besides a few parts are changed according to the Chinse lift situations, this revised version is basically compliantNow the elevator all uses the method of traditional the

6、relay group control, because of many relay have been used, control the cabinet volume huge, the cost of control system is high, most of the multitudinous relay movement have the big noise, the pollution environment. Uses the PLC integrated circuit coordination connection to carry on the control, may

7、 become the traditional black-white control logic the computer program control logic, removes all uses in the logical control intermediate relay, causes the cost of the elevator system and the noise reduces greatly, controls the cabinet the volume also to be possible to reduce greatly. Key words:PLC

8、 integrated circuit;Tractor;Electricmotor;Reduction gear;Shaft coupling;Brake目錄1緒論1 1.1電梯的起源1 1.2電梯的種類1 按用途分類1 按速度分類2 按拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型分類2 按驅(qū)動(dòng)方式分類2 按控制方式分類3 1.3電梯主要組成及結(jié)構(gòu)3 曳引機(jī)構(gòu)的組成4 曳引機(jī)構(gòu)的減速器52有關(guān)參數(shù)的計(jì)算7 2.1曳引機(jī)的確定7 選擇曳引機(jī)8 曳引機(jī)容量的計(jì)算8 曳引力計(jì)算8 2.2減速器設(shè)計(jì)9 9 10 12 2.316 16 16 16 軸的強(qiáng)度計(jì)算16 2.420 2.522 22 22 主要尺寸計(jì)算23 2.6制動(dòng)器

9、的設(shè)計(jì)與計(jì)算23 2.7工藝24 零件的分析24 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2629 293293.1.2 PLC 的特點(diǎn)303.1.3PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較323.1.4 PLC 的基本結(jié)構(gòu)333.1.5 PLC 的工作原理353.2 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析373.2.1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則373.2.2PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容383.2.3.PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟394040414243444結(jié)論465參考文獻(xiàn)476翻譯48 6.1外文資料48 6.2譯文547致謝591緒論1.1電梯起源電梯是現(xiàn)代多層及高層建筑物中不可缺少的垂直運(yùn)輸設(shè)備。早在公元前1100年前后

10、,我國(guó)古代的周朝時(shí)期就出現(xiàn)了提水用的轆轤,這是一種由木制的支架、卷筒、曲柄和繩索組成的簡(jiǎn)單卷?yè)P(yáng)機(jī)。公元前236年在古希臘,由著名的科學(xué)家阿基米德制成了第一臺(tái)人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷?yè)P(yáng)機(jī)。這些就是電梯的雛形。1.2電梯的種類電梯作為一種通用垂直運(yùn)輸機(jī)械,被廣泛用于不同的場(chǎng)合,其控制、拖動(dòng)、驅(qū)動(dòng)方式也多種多樣,因此電梯的分類方法也有下列幾種。按用途分類這是一種常用的分類方法,但由于電梯有一定的通用性,所以按用途分類在使用中用得較多。但實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)不很明確。a乘客電梯用于運(yùn)送乘客為主,兼以運(yùn)送重量和體積合適的日用物件。適用于高層住宅、辦公大樓、賓館或飯店等人流較大的公共場(chǎng)合。其轎廂內(nèi)部裝飾要求較高,運(yùn)行舒適感

11、要求嚴(yán)格,具有良好的照明與通風(fēng)設(shè)施,為限制乘客人數(shù),其轎廂內(nèi)面積有限,轎廂寬深比例較大,以利于人員出入。為提高運(yùn)行效率,其運(yùn)行速度較快。派生品種有住宅電梯、觀光電梯等。b載貨電梯用于運(yùn)送貨物為主,并能運(yùn)送隨行裝卸人員。因運(yùn)送貨物的物理性質(zhì)不同,其轎廂內(nèi)部容積差異較大。但為了適應(yīng)裝卸貨物的要求,其結(jié)構(gòu)要求堅(jiān)固。由于運(yùn)送額定重量大,一般運(yùn)行速度較低,以節(jié)省設(shè)備投資和電能消耗。轎廂的寬深比例一般小于1。c客貨兩用電梯主要用于運(yùn)送乘客,也可運(yùn)送貨物。其結(jié)構(gòu)比乘客電梯堅(jiān)固,裝飾要求較低。一般用于企業(yè)和賓館飯店的服務(wù)部門。d病床電梯用于醫(yī)療單位運(yùn)送病人,醫(yī)療救護(hù)器械。其特點(diǎn)為轎廂寬深比小,深度尺寸=2.4

12、m,以能容納病床,要求運(yùn)行平穩(wěn),噪聲小,平層精度高。e雜物電梯這是一種專用于運(yùn)送小件品的的電梯,最大載重量為500g,如果轎廂額定載重量大于250Kg應(yīng)設(shè)限速器和安全鉗設(shè)施。為防止發(fā)生人身事故,嚴(yán)禁乘人和裝卸貨物將頭伸入,為此限制轎廂分格空間高度不得超過(guò)1.4m,面積不得大于1.25m*m,深度不得大于1.4m。其他特種用途的電梯還有汽車電梯,船舶電梯等。按速度分類電梯的額定運(yùn)行速度正在逐步提高,因此按速度分類的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正待頒布。目前的習(xí)慣劃分為:a低速電梯這種電梯的額定速度=1m/s2.5m/s。c高速電梯這種電梯的額定速度2.5m/s4m/s。d超高速電梯這種電梯的額定速度4m/s。按拖動(dòng)

13、電動(dòng)機(jī)類型分類a交流電梯將采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電梯。其中又可分為單、雙速拖動(dòng),采用該變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)的方法調(diào)速。調(diào)壓拖動(dòng),通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源的方法調(diào)速。調(diào)頻調(diào)壓拖動(dòng),采用同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)電源電壓和頻率的方法調(diào)速。b直流電源這是一種采用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電梯。由于其調(diào)速方便,加減速性好,曾被廣泛采用隨著電子技術(shù)的發(fā)展,直流拖動(dòng)正被節(jié)省能源的交流調(diào)速拖動(dòng)代替。按驅(qū)動(dòng)方式分類a鋼絲繩驅(qū)動(dòng)式電梯它可分成兩種不同的型式,一種是被廣泛采用的摩擦曳引式。另一種是卷筒強(qiáng)制式。前一種安全性和可靠性都較好,后一種的缺點(diǎn)較多,已很少采用。b液壓驅(qū)動(dòng)式電梯這種驅(qū)動(dòng)式電梯歷史較長(zhǎng),它可分為柱塞直頂式和柱塞側(cè)置式。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)房設(shè)

14、置部位較為靈活,運(yùn)行平穩(wěn),采用直頂式時(shí)不用轎廂安全鉗及底坑地面的強(qiáng)度可大大減小,頂層高度限制較寬。但其工作高度受柱塞長(zhǎng)度限制,運(yùn)行高度較低。在采用液壓油作為工作介質(zhì)時(shí),還須充分考慮防火安全的要求。c齒輪齒條驅(qū)動(dòng)式電梯它通過(guò)兩對(duì)齒輪齒條的齒和來(lái)運(yùn)行;運(yùn)行振動(dòng)、噪聲較大。這種型式一般不需要設(shè)置機(jī)房,由轎廂自備動(dòng)力機(jī)構(gòu),控制簡(jiǎn)單,適用于流動(dòng)性大的建筑工地。目前已劃入建筑升降機(jī)類。d鏈條鏈輪驅(qū)動(dòng)式電梯這是一種強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)型式,因鏈條自重較大,所以提升高度不能過(guò)高,運(yùn)行速度也以因鏈條鏈輪傳動(dòng)性能局限而較低。但它在用于企業(yè)升降物料的作業(yè)中,有著傳動(dòng)可靠,維護(hù)方便,堅(jiān)固耐用的優(yōu)點(diǎn)。其他驅(qū)動(dòng)方式還有氣壓式。直線電

15、機(jī)直接驅(qū)動(dòng),螺旋驅(qū)動(dòng)等。按控制方式分類目前電梯技術(shù)的發(fā)展使電梯控制日趨完善,操作趨于簡(jiǎn)單,功能趨于多樣,控制方式正向廣泛應(yīng)用微電子新技術(shù)的方向發(fā)展。目前常見的控制方式有:微機(jī)集選控制(按鈕操作);門微機(jī)并聯(lián)、梯群控制(按鈕操作);繼電器信號(hào)控制和手柄控制(手柄或按鈕操作)。除上述常見的分類外,目前還有按機(jī)房位置、鋼絲繩傳動(dòng)型式等分類方法。1.3電梯的主要組成及結(jié)構(gòu)機(jī)房?jī)?nèi)的主要部件通常有主機(jī)、控制屏(柜)、限速器、選層器、極限開關(guān)等。井道內(nèi)的主要部件通常有轎廂(及其安裝在它上面的一些附件或設(shè)施如轎門、轎頂輪、導(dǎo)靴、安全鉗、懸掛裝置、隨行電纜等)、對(duì)重裝置(及其安裝在它上面的設(shè)施如導(dǎo)靴、懸掛裝置等

16、)、層門(及其附屬設(shè)施如門鎖、地坎等)等。底坑內(nèi)的主要部件通常有緩沖器、對(duì)重側(cè)護(hù)欄、限速繩張緊裝置等。圖1-1所示: 圖1-1電梯的曳引機(jī)構(gòu).1曳引機(jī)構(gòu)的組成電梯曳引機(jī)構(gòu)一般由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速箱、聯(lián)軸器及曳引輪所組成。以電動(dòng)機(jī)與曳引輪之間有無(wú)減速箱可分為有齒輪曳引機(jī)和無(wú)齒輪曳引機(jī)。a無(wú)齒輪曳引機(jī)(無(wú)減速器曳引機(jī))無(wú)齒輪曳引機(jī)用在運(yùn)行速度v2.0m/s的高速電梯上。這種曳引機(jī)的曳引輪緊固在曳引電動(dòng)機(jī)軸上,沒(méi)有機(jī)械減速機(jī)構(gòu),整機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。曳引電動(dòng)機(jī)是專為電梯設(shè)計(jì)和制造的,能適應(yīng)電梯運(yùn)行工作特點(diǎn),具有良好調(diào)速性能的直流電動(dòng)機(jī)(或交流變頻電動(dòng)機(jī))。該曳引機(jī)制動(dòng)時(shí)所需要的制動(dòng)力矩要比有減速器曳引

17、機(jī)大得多,因此無(wú)減速器曳引機(jī)的制動(dòng)器比較大。由于無(wú)減速器曳引機(jī)多數(shù)情況是用于復(fù)繞傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中,所以曳引輪軸、復(fù)繞輪軸及其軸承的受力要比有減速器曳引機(jī)大得多,相應(yīng)的軸也顯得粗大。由于無(wú)減速器曳引機(jī)沒(méi)有減速器等有利因素,所以使用壽命比較長(zhǎng)。b有齒輪曳引機(jī)有齒輪曳引機(jī)廣泛用于運(yùn)行速度v=2.0m/s的各種貨梯、客梯、雜物電梯上。為了減小曳引機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲和提高平穩(wěn)性,一般采用蝸輪副作減速傳動(dòng)裝置。這種曳引機(jī)主要由曳引電動(dòng)機(jī)、蝸桿、制動(dòng)器、曳引繩輪、機(jī)座等構(gòu)成,也有行星齒輪作減速器的行星曳引機(jī)(EPD)。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)及要求,選擇有齒輪曳引機(jī).2曳引機(jī)構(gòu)的減速器電梯的工作特性要求曳引機(jī)減速器具有體積小、重

18、量輕、傳動(dòng)平穩(wěn),承載能力大、傳動(dòng)比大、噪聲低等特點(diǎn)。還要有工作可靠、壽命長(zhǎng)、維護(hù)保養(yǎng)方便的要求。電梯常用的減速器有以下幾種:a蝸輪蝸桿減速器蝸輪蝸桿減速器具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、抗沖擊承載能力大,傳動(dòng)比大和體積小的優(yōu)點(diǎn)。這是電梯曳引機(jī)最常用的減速器。電梯用蝸輪蝸桿減速器通常有上置、下置和側(cè)置三種蝸桿布置型式。早期蝸桿減速器因潤(rùn)滑要求常采用下置式布置蝸桿,這種配置方式由于潤(rùn)滑液面加至蝸桿軸心線平面,因此蝸輪摩擦面潤(rùn)滑條件較好,有利于減少起動(dòng)磨損,提高潤(rùn)滑效率。但是蝸桿軸伸處容易漏油,增加了蝸桿軸油封的復(fù)雜性。隨著蝸桿傳動(dòng)潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展和曳引機(jī)輕量化的發(fā)展要求,采用法蘭盤套裝連接電動(dòng)機(jī)的上置和側(cè)置形

19、式的減速器大量出現(xiàn)。這種布置可減小曳引機(jī)座面積,安裝方便,布置靈活,但潤(rùn)滑設(shè)計(jì)要求較高。b斜齒輪減速器斜齒輪減速器斜齒輪減速器在20世紀(jì)70年代開始用于電梯曳引機(jī)構(gòu)。斜齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高,制造方便的優(yōu)點(diǎn)。也存在著傳動(dòng)平穩(wěn)性不如蝸輪傳動(dòng),抗沖擊承載能力不高,噪聲較大的缺點(diǎn)。因此斜齒輪減速器在曳引機(jī)上應(yīng)用,要求有很高的疲勞強(qiáng)度,齒輪精度和配合精度;要保證總起動(dòng)次數(shù)2000萬(wàn)次以上不能發(fā)生疲勞斷裂。在電梯緊急制動(dòng),安全鉗和緩沖器動(dòng)作等沖擊載荷作用時(shí),確保齒輪不會(huì)有損傷,保證電梯運(yùn)行安全。c行星齒輪減速器行星齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊,減速比大,傳動(dòng)平穩(wěn)性和抗沖擊承載能力優(yōu)于斜齒輪傳動(dòng),噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。

20、在交流拖動(dòng)占主導(dǎo)地位的中高速電梯上有廣闊的發(fā)展前景。它有利于采用小體積,高轉(zhuǎn)速的交流電機(jī);且有維護(hù)要求簡(jiǎn)單、潤(rùn)滑方便、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),是一種新型的曳引幾減速器。噪聲低等特點(diǎn),而蝸輪蝸桿減速器正好符合這方面的要求,所以選擇蝸輪蝸桿減速器。接下來(lái)開始進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的計(jì)算。2有關(guān)參數(shù)的計(jì)算2.1曳引機(jī)的確定圖2-1為滿足上面曳引條件,在設(shè)計(jì)曳引系數(shù)時(shí)應(yīng)按下式進(jìn)行T1C1C2/T1C1=(g+a)/(g-a)=(9.8+2)/(9.8-2)=1.51按GB7588-95的電梯制造與安全規(guī)范中規(guī)定,C1的最小允許值為1.150.63m/sv40Z164342323121Z229362832275228725

21、081288040.2蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算蝸桿頭數(shù)Z1 蝸桿傳動(dòng)效率蝸桿頭數(shù)Z1蝸桿傳動(dòng)效率170%75%382%87%275%82%487%92%蝸桿材料 蝸輪材料鑄錫青銅鑄鋁青銅灰鑄鐵球墨鑄鐵鋼1551561621814原動(dòng)機(jī)工作特點(diǎn)平穩(wěn)中等沖擊嚴(yán)重沖擊電動(dòng)機(jī)0.81.250.91.511.75蝸輪材料鑄造方法適用的滑動(dòng)速度vs(m/s)機(jī)械性能蝸桿齒面硬度一側(cè)受載兩側(cè)受載350HBS45HRCZCuSn10P1砂模金屬模13017022031018020020022051703240ZCuSn5Pb5Zn5砂模金屬模9010020025011013512515033402429ZCuA

22、l10Fe3砂模金屬模18020049054082906480ZCuAl10Fe3Mn2砂模金屬模_490540_100_90ZCuZn38Mn2Pb2砂模金屬模_24534562_56_HT150砂模_1504025HT200砂模_2004830HT250砂模_2505635 式中-蝸桿導(dǎo)程角; -當(dāng)量摩擦角,取決于蝸桿蝸輪材料和兩者嚙合處的滑動(dòng)速度,見表2-8:=, =0.52=52%95%98%=48.41%2.3軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算a按轉(zhuǎn)矩估算軸徑實(shí)心軸:式中:d-計(jì)算剖面處軸的直徑P-軸傳遞的功率N-軸的轉(zhuǎn)速A-與軸的材料及相應(yīng)的許用扭剪應(yīng)力有關(guān)的設(shè)計(jì)系數(shù)見表2-9:-空心軸的內(nèi)徑d0與外

23、徑d之比,通常取=0.50.6幾種常用軸材料的與A值(表2-9)軸的材料Q235A,20354540Cr,35SiMn,38SiMnMo2Cr13,42SiMn,20CrMnTi1Cr18Ni9Ti (MPa)12202030304040521525A16013513511811810710798148125A的取值范圍為118107蝸桿傳動(dòng)=0.48,滾動(dòng)軸承=0.98,聯(lián)軸器=0.98p=P=11.20.480.990.985.22 (kw)n=1460/3147.1(r/min) mm考慮到軸的最小直徑處要安裝曳引輪會(huì)有鍵槽存在,故將估算直徑加大3%5%取52.960.172,由設(shè)計(jì)手冊(cè)

24、取標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=60mm.d1 (mm)考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器會(huì)有鍵槽存在,故將估算直徑加大3%5%取 22.0824.15,由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d1=24mm. 圖2-4 b按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算:齒輪受力:圓周力:徑向力: =18009.8=2.4軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算 軸承類型單列軸承雙列軸承深溝球軸承0.0140.0280.0560.0840.110.170.280.420.560.190.220.260.280.300.340.380.420.44100.562.301.991.711.551.451.311.151.041.00100.562.31.991.711.551.451.

25、311.151.041角接觸軸承0.0150.0290.0580.0870.120.170.290.440.580.380.40.430.460.470.500.550.560.56100.441.471.401.301.231.191.121.021.001.0011.651.571.461.381.341.261.141.121.120.722.392.382.1121.931.821.661.631.63載荷性質(zhì)機(jī)器舉例平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊電機(jī)、通風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)1.01.2中等沖擊車輛、機(jī)床、起重機(jī)、冶金設(shè)備1.21.8強(qiáng)大沖擊破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、工程機(jī)械1.83.02.5聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1

26、)(1)(2)動(dòng)力機(jī)特性工作機(jī)特性轉(zhuǎn)矩變化小轉(zhuǎn)矩變化沖擊載荷中等轉(zhuǎn)矩變化沖擊載荷大電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)1.31.51.71.92.33.1多缸內(nèi)燃機(jī)1.51.71.92.12.53.3單、雙缸內(nèi)燃機(jī)1.82.42.22.82.84.0表2-12取聯(lián)軸器的規(guī)格選擇:聯(lián)軸器的規(guī)格選擇:查手冊(cè)選取型彈性柱銷聯(lián)軸器柱銷個(gè)數(shù):個(gè)柱銷直徑:柱銷長(zhǎng)度:2.6制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定:當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率已經(jīng)確定以后,可用下式計(jì)算:查手冊(cè)選短行程電磁鐵式制動(dòng)器電磁鐵式制動(dòng)器參數(shù)尺寸(表2-13)曳引機(jī)電梯額定載重量/kg制動(dòng)輪直徑/mm閘瓦寬度/mm圓弧角度有齒輪10020050075030001502003

27、00659014088o88o88o無(wú)齒輪1000150084020088o選擇2.7工藝:-蝸桿蝸輪嚙合效率 -考慮潤(rùn)滑油攪動(dòng)及飛濺損耗的效率,一般情況=94%99%; -軸承的效率,現(xiàn)代蝸桿減速器多半采用滾動(dòng)軸承, =98%99%。 由下式確定產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系,可以確定其生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)。根據(jù)零件的材料確定毛坯為鑄件。通過(guò)分析計(jì)算,毛坯的鑄造方法選用金屬模機(jī)械造型。此外,為消除殘余應(yīng)力,鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。機(jī)械加工工藝手冊(cè)中,該種鑄件的尺寸公差等級(jí)CT為810級(jí),加工余量等級(jí)MA為G級(jí)。故取CT為10級(jí),MA為G級(jí)。通過(guò)機(jī)械加工手冊(cè),查表法確定各表面的總余量如表2-14所示:各加

28、工表面的總余量(表2-14)加工表面基本尺寸()加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值()說(shuō)明N面455G5.5底面,雙側(cè)加工Q面455H7.5頂面降1級(jí),雙側(cè)加工L面320G5.0左面,雙側(cè)加工R面320G5.0右面,雙側(cè)加工I面330G5.0前面,雙側(cè)加工H面330G5.0后面,雙側(cè)加工S面160G5.0右下面,雙側(cè)加工的孔16H5.0孔降1級(jí),雙側(cè)加工的孔12H5.0孔降1級(jí),雙側(cè)加工的孔6H5.0孔降1級(jí),雙側(cè)加工由機(jī)械加工工藝手冊(cè)可得主要尺寸如表2-15所示:主要毛坯尺寸及公差(表2-15)主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸N,Q面尺寸4555.5+7.5468左右對(duì)臺(tái)面尺寸3205+5330前后對(duì)

29、臺(tái)面尺寸3305+5340mm孔164+418mm孔123+314mm孔62+28確定圓角半徑查表2-16:鑄造圓角(表2-16)鑄造方法鑄造圓角計(jì)算公式最小圓角半徑(mm)鋁合金鎂合金銅合金鋅合金黑色金屬砂型鑄造23323金屬型鑄造122-2殼型鑄造11.51.5-2壓力制造111.512熔模鑄造1-1-1砂型鑄造對(duì)于砂型及金屬型鑄件一般統(tǒng)一用R3或R5。鑄造斜度查表2-17:各種鑄造方法的最小鑄造斜度(表2-17)斜度位置鑄造方法砂型金屬型殼型壓鑄外表面內(nèi)表面砂型鑄造外表面最小,取,內(nèi)表面最小。鑄造壁的最小厚度查表2-18得:砂型鑄造的鑄件最小壁厚(表2-18)鑄件面積砂型鑄造的鑄件最小壁

30、厚鋁硅合金ZM-5ZL-201ZL-301鑄鐵25232251002.53.52.51002253432254003.54.544001000455100016005661600以上677取 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)a定位基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇:Q面既是裝配基準(zhǔn),有是設(shè)計(jì)基準(zhǔn),用它做精基準(zhǔn),能使加工遵循“基準(zhǔn)重合原則”,實(shí)現(xiàn)箱體零件“一面兩孔”的典型定位方式;其余各面的加工也能用它定位,這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外,N面面積較大,定位比較穩(wěn)定,夾緊方案也比較簡(jiǎn)單,可靠,操作方便。 粗基準(zhǔn)的選擇:考慮到以下幾點(diǎn)要求,選擇箱體零件的重要孔的毛坯孔作粗基準(zhǔn):第一,在保證各加工面均有加工余量的前

31、提下,使加工孔的加工余量盡量均勻;第二,裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件與箱體內(nèi)部有足夠的間隙;此外還應(yīng)保證定位準(zhǔn)確,加工可靠。 最先進(jìn)行加工的表面是精基準(zhǔn)面。b制定工藝路線根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,確定各表面加工方法如下:N面,Q面,L面,R面,I面,H面:粗銑-精銑;S面:粗銑;、的孔:粗鏜-精鏜;7級(jí)-9級(jí)精度的未鑄出孔:鉆-擴(kuò)-鉸。修改后的工藝路線如表2-19:工序號(hào)工序內(nèi)容1鑄造2時(shí)效3涂漆4對(duì)要銑的N面和S面進(jìn)行畫線5粗銑N面精銑N面6銑S面7對(duì)的孔劃中心線8鉆的孔至鉸的孔9對(duì)的孔劃中心線10鉆的孔至鉸的孔11對(duì)要銑的Q面進(jìn)行畫線12粗銑Q面精銑Q面13對(duì)要銑的I、H、

32、L、R面進(jìn)行畫線14粗銑L、R面精銑L、R面15粗銑I、H面精銑I、H面16锪孔17鉆的孔至鉸的孔18檢驗(yàn)19入庫(kù)表2-19c選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn),故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主,輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加通用夾具為主,劃線加工即可,輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。粗銑N面,精銑N面??紤]到工件定位夾緊方案,及夾具結(jié)構(gòu)等問(wèn)題,采用立銑,選擇X52T立式銑床。選擇直徑D為的硬質(zhì)合金整體套式面銑刀,通用銑夾具,游標(biāo)卡尺,刀口形直尺。銑S面,采用臥式銑床X63T,直徑D為可轉(zhuǎn)位面銑刀,通用銑夾具,游標(biāo)卡尺。鉆的

33、孔,采用搖臂鉆床Z3025,麻花鉆,通用鉆夾具,游標(biāo)卡尺,塞規(guī)。鉸的孔,采用搖臂鉆床Z3025,機(jī)用鉸刀,通用鉆夾具,游標(biāo)卡尺,塞規(guī)。粗銑Q面,精銑Q面。采用立式銑床X52T,直徑D為的硬質(zhì)合金整體套式面銑刀,通用銑夾具,游標(biāo)卡尺,刀口形直尺。鉆的孔,采用搖臂鉆床Z3025,麻花鉆,通用鉆夾具,游標(biāo)卡尺,塞規(guī)。鉸的孔,采用搖臂鉆床Z3025,機(jī)用鉸刀,通用鉆夾具,游標(biāo)卡尺,塞規(guī)。粗銑L,R面,精銑L,R面。采用組合機(jī)床,直徑D為的硬質(zhì)合金整體套式面銑刀,通用銑夾具,游標(biāo)卡尺,刀口形直尺。粗銑I,H面,精銑I,H面。采用組合機(jī)床,直徑D為的硬質(zhì)合金整體套式面銑刀,通用銑夾具,游標(biāo)卡尺,刀口形直尺

34、。锪孔,采用搖臂鉆床Z3025,帶導(dǎo)柱平底锪鉆,通用鉆夾具,游標(biāo)卡尺,塞規(guī)。鉆的孔,采用搖臂鉆床Z3025,麻花鉆,通用鉆夾具,游標(biāo)卡尺,塞規(guī)。鉸的孔,采用搖臂鉆床Z3025,機(jī)用鉸刀,通用鉆夾具,游標(biāo)卡尺,塞規(guī)。 d加工工序設(shè)計(jì)粗銑N面:精銑N面:精銑S面,保證粗糙度鉆孔鉸孔至鉆孔鉸孔至粗銑Q面精銑Q面,保證粗糙度粗銑L、R面精銑L、R面,保證粗糙度粗銑I、H面精銑I、H面,保證粗糙度锪孔3.1 PLC 系統(tǒng)概述由于 PLC 在不斷發(fā)展,因此,對(duì)它下一個(gè)確切的定義是困難的。在二十世紀(jì)七十年代PLC 問(wèn)世后,由美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(National Electric Manufacturer A

35、ssocia-tion-NEMA)對(duì) PLC 下過(guò)如下的定義:PLC 是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指 令,實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能,用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 進(jìn)行控制。1982 年,國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrical Committee-IEC)頒布了 PLC 標(biāo) 準(zhǔn)草案,1985 年提交了第 2 版,1987 年的第 3 版對(duì) PLC 作了如下的定義:PLC 是一種專門 為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器, 用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作

36、的指令,并能 通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC 及其有關(guān)的外 圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。上述的定義表明,PLC 是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置,它有與其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)。PLC 能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計(jì)算機(jī)所不及的一些下列特點(diǎn).1 可靠性1.可靠性對(duì)可以維修的產(chǎn)品,可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。PLC 的可靠性高,表現(xiàn)在下列幾方面。(1)與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較,PLC 可靠性提高的主要原因:1) PLC 不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件,它的接線也大大減少。與此同時(shí),系統(tǒng)

37、的維修簡(jiǎn)單、維修時(shí)間縮短,因此可靠性得到提高。2) PLC 采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),例如冗余設(shè)計(jì)、掉電保護(hù)、故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等,使可靠性得到提高。3) PLC 有較強(qiáng)的易操作性,它具有編程簡(jiǎn)單、操作方便、維修容易等特點(diǎn),因此對(duì)操作和維修人員的技能要求降低,容易學(xué)習(xí)和掌握,不容易發(fā)生操作的失誤,可靠性高。(2)與通用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較,PLC 可靠性提高的主要原因:1) PLC 是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置,它具有比通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言,編程的出錯(cuò)率大大降低,而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。因

38、此,PLC 的可靠性較通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。2)在 PLC 的硬件設(shè)計(jì)方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性高的 元件:采用先進(jìn)的工藝制造流水線生產(chǎn);對(duì)干擾采用屏蔽、隔離和濾波等,設(shè)有對(duì)電源的掉 電保護(hù)、存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設(shè)計(jì)等等。3)在 PLC 的軟件設(shè)計(jì)方面,也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如,采用軟件濾波、軟件自診斷、簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言、信息保護(hù)和恢復(fù)、報(bào)警和運(yùn)行信息的顯示等等。 一份用戶選用 PLC 原因的調(diào)查報(bào)告指出,在各種選用 PLC 的原因中,第一位的原因是由于 PLC 可靠性高的用戶達(dá) 93%。其次,才是性能和

39、維修方便等原因??梢?,可靠性高是PLC 的主要特點(diǎn)。.2.易操作性PLC 的易操作性表現(xiàn)在下列三個(gè)方面:(1)操作方便對(duì) PLC 的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù) PLC 采用 編程器進(jìn)行程序輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示,對(duì)大中型的 PLC, 編程器采用 CRT 屏幕顯示,因此,程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根 據(jù)所需的地址編號(hào)、繼電器編號(hào)或觸點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?,然后進(jìn)行更改。更改的信 息可在液晶屏或 CRT 屏幕上顯示。所以 PLC 具有操作方便的特點(diǎn)。(2)編程方便 PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō),梯形圖由于與

40、電氣原理圖較為接近,容易掌握和理解。所以有利于程序的編寫和學(xué)習(xí)。采用布爾助記 符編程語(yǔ)言時(shí),由于符號(hào)是功能的簡(jiǎn)單縮寫,十分有利于編程人員的編程。雖然功能表圖、 功能模塊圖和高級(jí)描述語(yǔ)句的編程方法應(yīng)用尚未普及,但是,由于它們具有功能清晰、易 于理解等優(yōu)點(diǎn),正為廣大技術(shù)人員所接納和采用,并發(fā)揮出更有效的功能特點(diǎn)。(3)維修方便 PLC 所具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低了。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),通過(guò)硬件和軟件的自診斷,維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的提示和故障代碼 的顯示,或通過(guò)編程器和 CRT 屏幕的顯示,很快地找到故障所在的部位,為迅速排除故障 和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間。為便于維修工作的開展,有

41、些 PLC 的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設(shè)備,提供了故障樹等維修用的資料。有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板,使維修工作變得十分方便。PLC 的面板和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也考慮了維修的方便性,例如,對(duì)需維修的部件設(shè)置在便于 維修的位置,信號(hào)燈設(shè)置在易于觀察的部位,接線端子采用便于接線與更換的類型等,這 些設(shè)計(jì)使維修工作能方便地進(jìn)行,從而大大節(jié)省維修時(shí)間。采用標(biāo)準(zhǔn)化元件和標(biāo)準(zhǔn)化工藝生產(chǎn)流水線作業(yè),使維修用的備品備件簡(jiǎn)化,也使維修變得方便。.3.靈活性 PLC 的靈活性表現(xiàn)在下列三方面:(1)編程的靈活性 PLC 采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊 圖和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言,只要掌

42、握其中一種語(yǔ)言就可以進(jìn)行編程。編程方法的多樣性使編 程方便,應(yīng)用面拓展。由于采用軟連接的方法,在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換時(shí), 可以不必改變 PLC 的硬設(shè)備,通過(guò)程序的編制與更改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈 活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點(diǎn),使 PLC 能大量地替 代繼電器順序控制系統(tǒng),成為當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的重要控制設(shè)備。在柔性制造單元(FMC)、 柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)和計(jì)算機(jī)集成過(guò)程控制系統(tǒng)(CIPS)中,PLC 正成為主要的控制設(shè)備,得到廣泛的應(yīng)用。(2)擴(kuò)展的靈活性 PLC 的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要的特點(diǎn)。它可根

43、據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不 斷擴(kuò)展,即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展,功能的擴(kuò)展,應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。它不僅可以通過(guò)增 加輸入輸出單元來(lái)增加點(diǎn)數(shù),通過(guò)擴(kuò)展單元來(lái)擴(kuò)大容量和功能,也可以通過(guò)多臺(tái) PLC 的通信來(lái)擴(kuò)大容量和功能,甚至可通過(guò)與集散控制系統(tǒng)(DCS)或其他上位機(jī)的通信來(lái)擴(kuò)展它的功能,并與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換等。這種擴(kuò)展的靈活性大大地方便了用戶。(3)操作的靈活性操作的靈活性是指設(shè)計(jì)的工作量大大減少,編程的工作量和安裝施 工的工作量大大減少,操作十分靈活方便,監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng) 中所需的一些操作可以簡(jiǎn)化,不同的生產(chǎn)過(guò)程可采用相同的控制臺(tái)或控制屏等。幾十年來(lái),繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展

44、起到了巨大的作用,而且目前仍然在工 業(yè)領(lǐng)域中大量地應(yīng)用,然而其控制性能與自身的功能已無(wú)法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和 發(fā)展,與 PLC 相比較,存在著質(zhì)的差別,表 1-1 給出了 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn) 的比較。PLC 的型號(hào)、規(guī)格繁多。它主要由中央處理單元 CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部分組成。.1.中央處理單元 CPUCPU 是 PLC 的核心,其主要作用是:(1)接收從編程器輸入的用戶程序,并存入程序存儲(chǔ)器中;(2)用掃描方式采集現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器;(3)執(zhí)行用戶程序,從程序存儲(chǔ)器中逐條取出用戶程序,經(jīng)過(guò)解釋程序解釋后逐條執(zhí) 行,完成程序規(guī)定的邏輯和算術(shù)

45、運(yùn)算,產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制輸出電路,實(shí)現(xiàn)程序規(guī) 定的各種操作。(4)通過(guò)故障自診斷程序,診斷 PLC 的各種運(yùn)行錯(cuò)誤。因此,CPU 的性能對(duì) PLC 的整機(jī)性能有著決定性的影響。.2.存儲(chǔ)器PLC 的存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。(1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器該存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序(系統(tǒng)軟件)。系統(tǒng)程序是 PLC 研制者所編的程序,它是決定 PLC 性能的關(guān)鍵。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、解釋程序、故障自診斷程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序庫(kù)及其他 各種管理程序等。系統(tǒng)程序由制造廠家提供,一般都固化在 ROM 或 EPROM 中,用戶不能直接存取。系統(tǒng)程序用來(lái)管理、協(xié)調(diào) PLC 各部分的工作,翻譯、解釋用戶程序,進(jìn)行故障診斷等(2)用戶程序存儲(chǔ)器該存儲(chǔ)器存放用戶程序(應(yīng)用軟件)。用戶程序是用戶為解決實(shí)際問(wèn)題并根據(jù) PLC 的指 令系統(tǒng)而編制的程序,它通過(guò)編程器輸入,經(jīng) CPU 存放入用戶存儲(chǔ)器。為便于程序的調(diào)試、 修改、擴(kuò)充、完善,該存儲(chǔ)器使用 RAM。(3)變量(數(shù)據(jù))存儲(chǔ)器變量存儲(chǔ)器存放 PLC 的內(nèi)部邏輯變量,如內(nèi)部繼電器、I/O 寄存器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中 邏輯變臉的現(xiàn)行值等,這些現(xiàn)行值在 CPU 進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)需隨時(shí)讀出、更新有關(guān)內(nèi)容,

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