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毕业设计(论文)-固定式智能水泥包装机设计(全套图纸) .doc

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毕业设计(论文)-固定式智能水泥包装机设计(全套图纸) .doc

成都大学学士学位论文(设计)I毕业设计(论文)题目固定式智能水泥包装机设计学院部工业制造专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号年级07级2班指导教师职称副教授2011年5月29日成都大学学士学位论文(设计)II固定式智能水泥包装机摘要水泥包装机是水泥厂家必备的包装设备之一,传统的水泥包装机自动化程度低、包装精度差、劳动强度大、噪声污染重、工人劳动环境差、包装时易堵料,而且堵料后排除费时费力,加上粉尘较严重,直接影响环境和工人的身体健康。为了改善工人条件,提高生产效率,开发称量精度、自动化程度高、粉尘少的微机控制的智能固定式水泥包装机就非常必要。因此,本设计研究的是水泥包装机智能称重及其控制系统设计,主要进行了包装称重系统的结构与智能控制系统设计。利用传感器实现自动称重,利用杠杆提高称重的精度和灵敏度,利用液压阻尼器来减小下料引起的动力冲击从而提高其控制和显示的灵敏度。由单片机来控制传感器的转换和LED显示等,同时对控制系统软、硬件进行了较为详细的设计。关键词水泥包装机;智能称重;自动控制FIXEDSMARTCEMENTPACKAGEMACHINEABSTRACTCEMENTPACKINGMACHINEISONEOFTHENECESSARYPACKAGINGEQUIPMENTINCEMENTPLANT,TRADITIONALCEMENTPACKAGEMACHINEOFLOWDEGREEOFAUTOMATION,PACKAGING,POORACCURACY,TOSOLVEHEAVYWORKINTENSION,NOISEPOLLUTION,POORWORKERSLABORENVIRONMENT,PACKAGINGWHENBLOCKING,ANDEXCLUDECOSTLYAFTERBLOCKING,COUPLEDWITHTHEDUSTMORESERIOUS,DIRECTIMPACTONTHEENVIRONMENTANDTHEHEALTHOFWORKERSINORDERTOIMPROVETHECONDITIONSOFWORKERS,INCREASINGPRODUCTIVITY,DEVELOPMENTOFWEIGHINGACCURACY,HIGHDEGREEOFAUTOMATIONANDCOMPUTERCONTROLOFDUSTEMISSIONSSMARTFIXEDCEMENTPACKINGMACHINEISNECESSARYTHEREFORE,THISDESIGNSTUDYONTHECEMENTWEIGHINGANDCONTROLSYSTEMOFINTELLIGENTDESIGN,MAINLYFORPACKAGINGSTRUCTUREANDINTELLIGENTCONTROLSYSTEMDESIGNOFWEIGHINGSYSTEMSENSORSFORAUTOMATICWEIGHING,USEOFLEVERAGETOIMPROVEWEIGHINGPRECISIONANDSENSITIVITY,USINGHYDRAULICDAMPERSTOREDUCEMATERIALUNDERDYNAMICSHOCKCAUSEDBYINCREASINGITSCONTROLANDDISPLAYSENSITIVITYBYSINGLECHIPMICROCOMPUTERTOCONTROLTHECONVERSIONOFTHESENSORANDLEDDISPLAY,SIMULTANEOUSLYONTHECONTROLSYSTEMSOFTWAREANDHARDWAREFORAMOREDETAILEDDESIGNKEYWORDSCEMENTPACKINGMACHINE;INTELLIGENTWEIGHING;AUTOMATICCONTROL成都大学学士学位论文(设计)III目录摘要ⅠABSTRACII1绪论111课题背景112研究现状及发展趋势22固定式水泥包装机方案设计321设计任务抽象化3211建立黑箱3212包装机结构组成422确定方案221称重控制方式比较222确定最佳方案3机械机构设计31秤架原理32计量秤架装置设计计算33杠杆机构331杠杆板332铰链销连接333刀口支承34液压阻尼器341双杆液压缸342SR型节流阀343液压管路35差动变压器式传感器351差动变压器式传感器的工作原理成都大学学士学位论文(设计)IV352WYD系列位移传感器36弹簧预压紧及传感器调零和限位37圆柱螺旋压缩弹簧的计算和预压紧371圆柱螺旋压缩弹簧预压紧372圆柱螺旋压缩弹簧的计算38圆柱螺旋拉伸弹簧的计算和预压紧381圆柱螺旋拉伸弹簧预压紧382圆柱螺旋拉伸弹簧的计算4控制部分设计41系统主要元件的选择及功能简介411A/D转换芯片4128751主芯片4138155芯片42硬件电路设计421LED显示电路设计422A/D转换电路设计423总体电路设计43软件程序设计结论参考文献附录一附录二附录三附录四致谢词成都大学学士学位论文(设计)1第一章绪论11课题背景水泥装袋计量是水泥厂生产工艺中的重要组成部分,是水泥厂计量水平的标志之一。我国最早的水泥包装机是采用螺旋铰刀推进下料,装袋后再过磅复秤。由于复秤工作量大,加之人工责任等因素的影响,致使计量不准,水泥耗损量大。早期的固定式包装机,采用平衡杠杆配重式机构称重。由于支点采用刀口支承,易磨损且配重易结灰,影响计量精度,有时误差达600KG/袋。后来又有厂家研制出了微机控制控制包装机,其主要原理是在早期固定式包装机的基础上去掉了刀口及平衡块,用重力传感器悬挂原称量架。因为原称重架与机体采用铰链连接,位移量较大。所以虽采用微机控制,其称量精度仍不理想,误差范围为30~40KG/袋。针对国内水泥包装的现状,研制了一种新型固定式智能水泥包装机,该机将最新称量结构与高可靠电路结合,采用进口大规模集成电路,提高了水泥包装的原理自动化程度,使袋重精度控制在05KG以内,十袋平均误差小于025KG。此包装机能应用于矿粉,面粉,大米等小颗粒及粉状物品的称重包装,且精度高。因此应用范围广,前景大,客户群多。12研究现状及发展趋势121国内外水泥包装机研究现状现代规模化生产对包装提出了更高、更新的要求,基本上有如下五项功能指标调整高效能满足每小时包装20吨以上物料并连续生产的要求。牢度包装袋的抗拉、抗冲击强度能承受重力、堆垛中的压力及运输中的冲击力。密封性由于包装物料的不同,各有不同的密封要求。特别是粉料或有毒物品、怕受染的物品密封性能要求非常严格。环保要求保护人类赖以生存的环境已是世人的共识,对环境保护的水平已是衡量一个国家文明程度的标志;因此,不允许包装物污染环境;并且要求包装袋必须是可降解可回收的材料,以缓解对环境的污染。易拆性能现代化的大工业生产必然要求高效率,大袋包装多数是原材料或初加工产品,所以包装袋还须满足易拆开、易倾倒的要求。改革开放以来,我国相继引进一批成套设备,其中也配套提供了高速高效的包装机,根据不同的需要满足了上述的功能要求,并且大都采用可降解环保型的包装材料。这些设备多数来自日、德、美等国,占有我国绝大部分市场,十多年来发达国家又相继开发出更为合理的多种包装方式和设备,为我国包装机械行业提供了宝贵的借鉴和启发。122国内外水泥包装机的大致发展趋势如下1市场日趋垄断化2零部件生产专业化3增加技术含量,向智能化发展4向求精、求专、高效等方向发展5多功能与单一高速两极化成都大学学士学位论文(设计)第二章固定式水泥包装机方案设计21设计任务抽象化211建立黑箱固定式智能水泥包装机通过单片机控制,LED显示水泥的净重。称重范围为0100KG,精度控制在05KG以内。其黑箱示意图如211所示图211黑箱示意图212包装机结构组成新型固定式智能包装机系统由机械、电气、气动三大部分之间由电控制气、气操作机械部分来完成每一个工作过程。机械部分包括机架、料斗、秤体和推袋架等部分。气动部分包括电磁阀、各种气阀、气缸等。电气部分包括智能控制系统、电气系统等。但是本次设计的主要部分是机械结构的称重系统设计和智能控制系统22确定方案221称重控制方式比较2211称重类型的比较称重类型有两种一种是将称重装置和水泥一起秤,另一种是单独秤水泥。一起秤的优点有机械结构简单,方便设计,称量方便。一起秤的缺点有皮重较重,传感器的测量范围大,相对单独秤精度低。单独秤的优点有皮重较轻,传感器的测量范围小,相对一起秤精度高。单独秤的缺点有机械机构复杂,设计较难,称重不方便,操作困难。2212选择传感器还是应变片采用传感器的优点是使用方便,容易购买,外接电路方便,模拟信号到数字信号易于处理,便于单片机控制。采用传感器的缺点是必需要和弹簧配套使用,来平衡要称重力的大小,而弹簧在长期使用过程中的刚度会发生变化,从而影响精度。如果定期更换弹簧会增加使用成本。采用应变片的优点是采用应变片就不需要弹簧,从而称重精度得到了保证。2成都大学学士学位论文(设计)3采用应变片的缺点是应变片的转换电路复杂,且不便于智能控制,贴应变片更需要专业人士,更换成本很高。2213杠杆机构是选择铰链销支承还是刀口支承铰链销支承的优点铰链销支承很常见,工艺简单,使用、维护方便,价格便宜制造成本低。铰链销支承的缺点铰链销为面接触,在杠杆机构中的摆动灵敏度没有刀口支承高,从而造成称重精度低。刀口支承的优点刀口支承为刀口与杠杆板圆弧槽接触,为线接触精度比铰链销的面接触高,而且刀口与杠杆板圆弧槽接触摆动的空间更大,灵敏度更高。刀口支承的缺点刀口支承为线接触,表面硬度要求高,需要进行热处理,表面质量要求高,工艺复杂,制造困难,成本高。222确定最佳方案综合各方面因素选择最佳方案为称重类型选择一起秤,测力方式选择传感器,杠杆机构选择刀口支承。根据工作需要本次设计还需要传感器调零装置、限位装置,液压阻尼器,平衡附加弯矩的圆柱螺旋压缩弹簧和圆柱螺旋拉伸弹簧机构。

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