固定式智能水泥包装机设计（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985I毕业设计（论文）题目固定式智能水泥包装机设计学院部专业学生姓名学号指导教师下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985II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,USINGHYDRAULICDAMPERSTOREDUCEMATERIALUNDERDYNAMICSHOCKCAUSEDBYINCREASINGITSCONTROLANDDISPLAYSENSITIVITYBYSINGLECHIPMICROCOMPUTERTOCONTROL下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IIITHECONVERSIONOFTHESENSORANDLEDDISPLAY,SIMULTANEOUSLYONTHECONTROLSYSTEMSOFTWAREANDHARDWAREFORAMOREDETAILEDDESIGNKEYWORDSCEMENTPACKINGMACHINEINTELLIGENTWEIGHINGAUTOMATICCONTROL目录摘要ABSTRACII1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型节流阀下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IV343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352WYD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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985V下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851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3040KG/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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853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。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854第三章机械机构设计31秤架原理图31为固定式智能包装机秤架示意图。设水泥装袋时重量为一集中力G，距Y轴距离为一任意数A，根据力的平移定律，G1G,MAG,由于M对弹簧的作用，产生一反向力矩M1,根据物体的平衡定理，大小相等，方向相反，即M1M0,则M1MAG所以荷重传感器只受到水泥袋重的影响，这样就保证了传感器送给微机的信号准确。图31固定式智能包装机秤架示意图32计量秤架装置设计计算根据经验及HTTP/ZHIDAOBAIDUCOM/QUESTION/166878130HTML查得，秤100KG的水泥包装袋的大小一般为5080。从而进一步设计出与水泥包装袋直接接触的称重板，和出料口与称重板的高度。其称重台的规格大小为45060010，高度为6070，又因为称重的大小是变化的水泥袋的规格也不可能是一样的，故其高度做成可以调整的结构如下图321下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709855所示调整高度的方法是放松螺钉1在开有滑槽的出料斗4上上下移动来调整其高度，当移动到预期高度时，拧紧螺钉1即可。1M8的开槽盘头螺钉2滑槽3称重支架4出料斗的一部分图321高度调整机构根据人机工程可知称重台到地面的距离为8090CM（半个人高，工人操作起来更方便）。由于每一个工人的身高不一样，称重板到地面的距离也不一样，故要做成高度可调的结构。方法原理同上。其示意图与321类似为了进一步提高称重台的强度，防止称重台与螺钉连接处因强度不够发生断裂，故采用加强筋结构。加强筋为非标件，其与称重台连接形式如图322所示图322称重台与加强筋连接机构连接方式为选用2M10的开槽锥端紧定螺钉。支承筋的规格为30020060由于水泥包装及要称重的水泥的重心不在称重台的正中心，会在铅锤面上产生附加的弯矩从而引起称重机构在铅锤面内左右晃动，而影响称重的精度。故采用如下图323所示下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709856机构来限制其左右晃动。尺寸为10012850，将控制板通过螺钉安装在底座上其大小为M8的开槽盘头螺钉。图323防止左右晃动机构33杠杆机构331杠杆板称重的大小及精度通过杠杆机构传递给差动变压器式传感器。称重机构向下很小的位移通过杠杆机构放大从而提高其灵敏度和精度，杠杆机构有杠杆板、刀口及刀坐等。杠杆板的外型及尺寸如下图324所示下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709857图324杠杆板图中杠杆板的210的两个孔为铰链连接的通孔，8160为与刀口连接的圆弧槽，2M815为螺纹孔332铰链销连接杠杆板两端都是铰链销连接。保证称重机构始终在铅锤面内上下移动，而受力的中心维持在杠杆一端的几何中心点上，从而保证杠杆板与双杆液压缸伸出端为线接触，提高其精度。故杠杆板的一端采用下图325所示的铰链销连接。其中36为轴销其规格，查机械零件设计手册公称直径D20MM,长度L65MM、材料为35钢、热处理硬度2838HRC、表面氧化处理的A型销轴销轴GB8822065利用M8的开槽盘头螺钉将杠杆板与连接体37相连，其规格为螺钉GB/T67M850又因为称重架太大不好与杠杆板一端直接相连，故采用间接连接。其中间接体为铸件，起连接固定作用。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709858图325称重架与杠杆板铰链连接杠杆板的另一端采用下图326所示的铰链销连接结构。将液压阻尼器的活塞杆端部结构为销轴2与杠杆板4铰链连接。图326杠杆板与液压阻尼器铰链连接图中1为连接销轴，查机械零件设计手册其规格为公称直径D16MM,长度L120MM、材料为35钢、热处理硬度2838HRC、表面氧化处理的B型销轴销轴GB882161603为开口销，查机械零件设计手册其规格为公称直径D32MM、长度L18MM、材料为Q235不经表面处理的开口销；销GB/T913218为了不影响称重机构的精度，保证销轴与液压阻尼器的活塞杆端部线接触，故采用图326所示的较大间隙配合。而称重板与销轴采用图示16H7/H6的精度配合333刀口支承图327为杠杆机构中支承形式采用刀口支承。其中1为杠杆板上的圆弧槽与刀口的接触线。因为是线接触，接触处1的强度要求很高。圆弧槽及刀口要经过特殊化处理（热下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709859处理）来提高其表面的硬度和内部的塑韧性。采用刀口支承的目的是比起采用销连接来说采用刀口支承更能提高杠杆受力的摆动精度及灵敏度。刀口2与刀坐3做成一体，而刀座通过螺钉4连接在底座上。图327刀口支承型式图33液压阻尼器液压阻尼器如下图35所示主要由双杆液压缸、SR节流阀和液压管路三部分构成，液压阻尼器是一种液压装置，一般装于油缸的两端，用以减小活塞运动到油缸两端底部时发生撞击。也可以用于油缸中部调节油缸运动节奏。它是一种对速度反映灵敏的振动控制装置，起抗冲击减震的作用，提高称重的精度。图33液压阻尼器341双杆液压缸下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098510双杆液压缸为等速等行程式的双活塞杆双作用液压缸。其示意图341为图3411双杆液压缸工作示意图计算式为液压缸活塞上下移动的速度3124VQVDD（液压缸活塞上下移动的推力322FP（）其中D为液压缸直径，D为活塞杆直径，为输入液压缸的流量，P为液VQ压油的压力。双杆液压缸的特点是活塞两端杆径相同，活塞正、反向运动速度和推力均相等。根据设计需要双杆液压缸的活塞杆两端部结构分别做成销轴和法兰型。其结构见图为3412双杆液压缸端部结构液压缸的安装方法为中部法兰连接如图35所示。用两个小径为6的圆锥销和四个螺栓连接。其中螺栓连接的螺栓、螺母和弹簧垫圈均为标准件，其规格查机械零件设计手册可知。其位置分布如下图所示下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985111螺栓连接2圆锥销3413中部法兰连接示意图双杆液压缸的外型尺寸参考工程液压缸标注系列可知缸径D80、UM185、ZL275S、PM25、EW25、FC145、UC175、NF2015B、WB81、XV215、WA200、S55。6135NFB342SR型节流阀图342SR节流阀外型SR型节流阀如上图342所示，用于工作压力基本稳定或允许流量压力变化的液压系统，以控制执行元件的速度。本元件是平衡式的，可以较轻松地进行调整。通过调节流量调整手轮可以调节液压阻尼系数的大小，从而调节双杆液压缸的速度V和推力F。选用的节流阀型号为SRT03，字母各含义分别是系列号SR为节流阀，连接型式T为管式，03为通径代号。技术规格为通径代号03、通径为10MM、额定流量为30L、最小稳定流量1MIN为3L、管式重量为15KG、最高工作压力25MPA、介质为矿物液压油，高水基液，1MIN磷酸酯油液、介质粘度15400、介质温度157021MS0C特性曲线为下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098512调整手轮转速SR型节流阀外型尺寸为A72、B36、C44、D1505、E535、F38、G46、H22、JRC用螺纹密封的38圆锥内螺纹，右旋查机械制图可知其螺纹尺寸。图352中1为油液进口RC“J”（SRCT自由流动入口），2为锁紧螺母，3为流量调整手轮，4为油液出口RC“J”（SRCT自由流动出口）。343液压管路双杆液压杆与SR型节流阀之间要用管子连接，在液压传动中常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。根据设计需要选用钢管，钢管能承受较高的压力，价格低廉，但安装时弯曲半径不能太小，多用在装配位置比较方便的地方。常用的钢管是无缝钢管，当工作压力小于16MPA时，也可以用焊接钢管。钢管公称通径、外径、壁厚、联接螺纹和推荐流量分别为公称通径DN5MM、钢管外径10MM、管接头联接螺纹M101、公称压力25MPA、管子壁厚1MM、推荐管路通过流量63L，最小曲率半径为50MM，支架最大距离400MM。1MIN液压系统常用的管路联接螺纹有细牙普通螺纹（M）、米制锥螺纹（ZM）、55直管螺纹（G）、55锥管螺纹（R）、60锥管螺纹（NPT）、在中、低压管路中，采用锥螺纹型式，通过密封胶带或密封胶即可获得满意的密封效果。又因为公称压力25MPA为低压，故采用锥螺纹型式。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差动变压器式传感器属于位移传感器中的小位移互感型传感器，其工作原理如图3511所示下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098513图3511差动变压器式传感器工作原理变压器由一次侧线圈W和两个参数完全相同的二次侧线圈W1、W2组成。线圈中心插入圆柱形铁心，二次侧线圈W1及W2反极性串联，当一次侧线圈W加上交流电压时，二次侧线圈W1及W2分别产生感应电势E1和E2，其大小与铁心的位置有关，当铁心在中心位置时，E1E2，输出电压E00；铁心向上运动时，E1E2；向下运动时，E1E2，随着铁心偏离中心位置，E0逐渐增大，其输出特性如图3512所示。图3512输出特性曲线差动变压器的输出电压是交流量，其幅值与铁心位移成正比，其输出电压如用交流电压表指示，输出值只能反映铁心位移的大小，不能反映位移的方向性。其次，交流电压输出存在一定的零点残余电压。零点残余电压是由于两个二次侧线圈结构不对称，以及一次侧线圈铜损电阻、铁磁质材料不均匀、线圈间分布电容等原因形成。所以，即使铁心处于中间位置时，输出也不为零。为此差动变压器式传感器的后接电路形式，需要采用既能反映铁心位移方向性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。如下图3513所示下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098514图3513的差动相敏检波电路工作原理图图3513是一种用于小位移测量的差动相敏检波电路工作原理图。在没有输入信号时，铁心处于中间位置，调节电阻R，使零点残余电压减小；当有输入信号时，铁心移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出，由表头指示输入位移量的大小和方向。352WYD系列位移传感器3521WYD系列位移传感器原理及优点由于差动变压器式传感器在市场上能买到，故选WYD系列位移传感器（LVDT），WYD系列位移传感器（LVDT）的原理是WYD系列位移传感器（LVDT）是基于变压器原理。通过一次线圈与二次线圈弱电磁藕合，使得铁芯的位移变化量与输出电讯号（电压或电流）变化量呈精密线性关系，可以直接把机械变化量转变为标准电讯号供给电脑数据采集或PLC进行过程控制。优点是WYD系列产品是将传感器线圈和电子线路安装在一个不锈钢管里，实现了机电一体化，具有较强的抗干扰能力。该系列产品具有行程大、精度高、稳定性好、安装使用方便等优点3522WYD位移传感器的技术指标1、灵敏度（MV/MM）10010002、初级励磁电压5V（38）3、动态频率0200HZ（3DB）标准0800HZ最高（动态位移测量）4、灵敏度漂移零点001（/）满度0025（/）5、负载阻抗20K6、工作温度2070标准7、高精度0058、高分辨率0001UM9、供电电压6VDC12VDC15VDC24VDC9VDC12VDC15VDC下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851510、输出电压05V010V05V010V输出电流010MA020MA420MA根据本设计需要传感器为单极性输入，单向位移，故输出电压为单极性选010V，输出电流选010MA，供电电压选24VDC。选传感器的型号为WYD10L（L为单向）其最要参数为量程10MM，精度选为0053523传感器的外型及主要尺寸图3523传感器外型图L110MM、L214MM、L71MM、S565MM。1为电缆，2为传感器检测位移动端，3为传感器检测位移静端，4为两个4的安装孔。安装孔装在双杆液压缸的法兰端，通过螺钉连接固定。3524传感器的安装及使用方法拉杆式位移传感器可以任意方向安装，首先将传感器壳体放在参照物（基准）的安装支架孔里，使传感器壳体和被测物移动的方向保持一致，根据传感器的量程，估算大致的间隙，然后用螺母将拉杆和被测物固定起来，通上电源等传感器稳定下来，再慢慢的移动传感器壳体，使传感器的输出零位对应于被测物机械零位，然后将传感器壳体夹紧（不可松动），安装好就可以通过计算机数据采集对被测物的位移进行检测或监测或PLC进行系统控制。3525电气连接方式采用电缆连接，接线见下图3525下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098516图3525VI供电电压24VDCVO输出电压010V输出电流010MA36弹簧预压紧及传感器调零和限位由于本次设计是将称重架、称重台和水泥一起称重，故在没有秤水泥之前是靠下图371中2所示的两根圆柱螺旋压缩弹簧来平衡称重架和称重台的自重的，而弹簧压缩的同时传感器的动端也在向上移动，故在水泥称重之前必需要对传感器调零。调零的方法是通过旋转螺钉6来向下推动传感器动端，在旋到LED显示器显示为零时，拧紧防松螺母。图361弹簧预压紧及传感器调零和限位圆柱螺旋压缩弹簧安装是必需预压紧，其预压紧的方法是通过旋转螺钉4来向下顶下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098517压紧套筒3来实现预压紧的。图中的传感器限位装置为控制传感器向上移动的最大位移，它是通过控制螺钉9的旋出长度和防松螺母来实现的。目的是防止称重总量过大而引起1向上移动的高度超过其称量范围而损坏传感器。圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算过程如下称重架、称重台和两个加强筋的总重量1M（85022070024502006045060010）78291031224882KG100KG的水泥的总重量2488210034882KG1M2秤水泥前，称重机构的自重引起的推力F1，称重后的推力F2。由杠杆原理可知333948298105618275FN3439折算到每根圆柱螺旋压缩弹簧的最小工作载荷和最大工作载荷分别为1PNP3515682709FPN362145圆柱螺旋压缩弹簧计算如下表所示项目单位公示及数据原始条件最小工作载荷P1最大工作载荷NP工作行程H弹簧外径D2弹簧类别端部结构弹簧材料NNMMMMP17809109475NP10H2D次以上6N端部并紧、磨平，支承圈为1圈碳素弹簧钢丝C级初算弹簧刚度PN/MM1094758NPH下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098518314工作极限载荷N因是类载荷167JNP故167109475182823NJP弹簧材料直径D及弹簧中经D与有关参数根据与D条件从表7219得DDJJFDP860191731024187有效圈数N圈1875934DPN按照表7210取标准值N6总圈数N1圈N1N2628弹簧刚度PN/MM18736DPN工作极限载荷下的变形量JFMMN610246144JFJF节距TMMJTDN12845自由高度H0MM0HT6182415812144取标准值1200弹簧外径D2MM608682DD弹簧内径D1MM608521螺旋角0ARCTN5538243160展开长度LMMCOSDL5428最小载荷时的高度H1MM1107093PH下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098519949最大载荷时的高度NHMM120N0NPH10497538632极限载荷时的高度JMMJJ0127P5849实际工作行程HMM1NHH9498632862101工作区范围178093JP4NJP05545高径比B530HBD126不必进行稳定性验算工作图技术要求1总圈数N182旋向为右旋3展开长度L15142484硬度HRC455037圆柱螺旋压缩弹簧的计算和预压紧由固定式智能包装机秤架示意图可知由于称重水泥的重量会产生的弯矩，为了提高称重精度，必需在称重架的铅锤面内生成一个与之平衡的弯矩，故采用压缩弾簧和拉伸弹簧机构。371圆柱螺旋压缩弹簧预压紧结构圆柱螺旋压缩弹簧预压紧结构如图381所示下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985201为端盖，2为侧面带孔圆螺母，3为拧紧螺母，4为圆柱螺旋压缩弹簧，5为垫块图371圆柱螺旋压缩弹簧预压紧结构圆柱螺旋压缩弹簧预压紧的方法为调整时，松动螺母1，将螺母2也就是支承座旋到要求位置，然后再锁紧螺母1。372圆柱螺旋压缩弹簧的计算圆柱螺旋压缩弹簧的材料名称C级碳素弹簧钢丝GB4357牌号60选钢丝直径为3MM查机械设计手册表723得C级碳素弹簧钢丝的抗拉极限强度为为B1570MPA因为它为类受循环载荷作用次数在次以上的弹簧查机械设计手册表610726得压缩弹簧许用切应力为（03038）4715966MPAPB秤重机构的自重M1（02250300052022501006）12788000400500578134745KG310310秤重机构和水泥的总重量M21347451001134745KG由秤重机构的自重产生的最小工作载荷为P1，由秤重机构和水泥的总重量M2产生的最大工作载荷为P2由弯矩平衡可知（37）3332510625981012987PN下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098521（38）333251062598101298631PN圆柱螺旋压缩弹簧计算如下表所示项目单位公示及数据原始条件最小工作载荷P1最大工作载荷NP工作行程H弹簧外径D2弹簧类别端部结构弹簧材料NNMMMMP1189716231NP10H452D次以上6N端部并紧、磨平，支承圈为1圈碳素弹簧钢丝C级初算弹簧刚度PN/MM16238970NPH13334工作极限载荷N因是类载荷JNP故1671623127106JP弹簧材料直径D及弹簧中经D与有关参数根据与D条件从表7219得DDJJFDP325283085531512有效圈数N圈512384DPN按照表7210取标准值N4总圈数N1圈N1N2426弹簧刚度PN/MM51284DPN工作极限载荷下的变形量JFMMN4553122124JFJF节距TMMJTDN2138514下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098522自由高度H0MM48531153015HNTD38624取标准值400H弹簧外径D2MM253282D弹簧内径D1MM253221D螺旋角0ARCTNARCT85314262展开长度LMMOS1DL367S最小载荷时的高度H1MM403852110PH892最大载荷时的高度NHMMN0N2732162348极限载荷时的高度JMM401788JJ0PH1P0实际工作行程HMM385227321131NH101工作区范围8970623JP1NJ54高径比B16260HBD2不必进行稳定性验算下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098523工作图技术要求1总圈数N162旋向为右旋3展开长度L473854硬度HRC455038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结构图381为圆柱螺旋拉伸弹簧的拉力调整结构中的复试调整结构。可以根据工作的需要控制图中5、6、7、8来调整拉伸弹簧工作的有效圈数，是一种较好的调整结构，但比较复杂。调节拉伸弹簧的预拉力的方法是通过调整螺钉1来控制2左右移动实现弹簧的预拉紧。图381圆柱螺旋拉伸弹簧预压紧结构382圆柱螺旋拉伸弹簧的计算下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098524材料名称C级碳素弹簧钢丝GB4357牌号60选钢丝直径为3MM查机械设计手册（弹簧起重运输件五金件）表723得C级碳素弹簧钢丝的抗拉极限强度为1570MPAB因为它为类受循环载荷作用次数在次以上的弹簧查机械设计手册（弹610簧起重运输件五金件）表726得拉伸弹簧许用切应力为P0300364715652MPAB圆柱螺旋拉伸弹簧计算如下表所示项目单位公示及数据原始条件最小工作载荷1P最大工作载荷NP工作行程H弹簧外径D2弹簧类别端部结构弹簧材料NNMMMM18971P16231NP10H452D次以上6N圆钩环压中心L碳素弹簧钢丝C级初算弹簧刚度PN/MM16238971430NPH工作极限载荷JPN因是类载荷,故1671623127106但考7JNJP虑到拉伸弹簧，应将表7219中的乘以08；为了直接查表，J改为除以08J即27106338825JPJ108108弹簧材料直径D及弹簧中经根据与D条件从表7219得下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098525D与有关参数DDJPJF0PDP320339763398477100有效圈数N圈169843DNP按照表7210取标准值N7弹簧刚度PN/MM0127DN最小载荷下的变形量1FMM因,故01P01F最大载荷下的变形量NMM06234780219NPF最大载荷下的变形量JFMM8JJF弹簧外径D2MM203232DD弹簧内径D1MM203171自由长度0HMM05625HN最小载荷时的长度1MM1010F最大载荷时的长度NHMM0625872NNH工作极限载荷下的长度JMMJ0194JF展开长度LMM232056LDN下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098526实际极限变形量MM0478021719NPFJF最大工作载荷NPN1623106358NN实际极限载荷N839760821JNPP工作图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098527第四章控制部分设计41系统主要元件选择及功能简介411A/D转换芯片从传感器输出的信号为模拟信号，而单片机只能接受处理数字信号。故需要A/D转换器来模拟信号和数字信号的转换。而AD574A是一种单片高速12位逐次比较型A/D转换器，它内部含有双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动调零和自动极性转换功能，只需外接少量的电阻件即可构成一个完整的A/D转换器，故选AD574AA/D转换器芯片。其主要功能特性如下分辨率12位非线性误差小于1/2LBS或1LBS转换速率25US模拟电压输入范围010V和020V，05V和010V两档四种电源电压15V和5V数据输出格式12位/8位芯片工作模式全速工作模式和单一工作模式。AD574A管脚功能图4111及参数说明图4111AD574A管脚功能图片选控制端。，低电平有效。CSCE芯片允许信号，高电平有效。只有CS和CE同时有效，AD574A才能工作。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098528读转换数据控制端。读出或转换控制信号，用于控制ADC574A是转换还是读/RC出。当为低电平时，启动AD转换；当为高电平时，将转换结果读出。数据模式选择端，通过此引脚可选择数据纵线是12位或8位输出。数据输12/8出方式控制信号。当为高电平时，输出数据为12位；当为低电平时，数据是作为两个8位字输出。A0转换位数控制信号。当为高电平是，进行8位转换，为低电平进行12位转换，字节地址短周期控制端。与端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。须注意的是，端TTL电平不能直接5V或0V连接。VL5V电源输入端。CE使能端。现在我们来讨论AD574A的CE和A0对其工作状态的控制过程。在CE1、0CS同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当0时A/D转/R换，当1是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。/RCA00时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A01时，按8位A/D转换方式进行。当1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和控制数据输出状态的格式。当/12/1时，数据以12位并行输出，当0时，数据以8位分两次输出。而当A0012812/8时，输出转换数据的高8位，A01时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。其控制逻辑真值表如下。AD574A操作表功能表CES/R12/8A0完成操作1000启动12位A/D转换1001启动8位A/D转换101112位数字量输出10100高8位数字量输出10101低4位数字量输出0无操作1无操作VCC正电源输入端，输入15V电源。REFOUT10V基准电源电压输出端。AGND模拟地端。REFIN基准电源电压输入端。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098529VEE负电源输入端，输入15V电源。10VIN10V量程模拟电压输入端。20VIN20V量程模拟电压输入端。DGND数字地端。DB0DB1112条数据总线。通过这12条数据总线向外输出A/D转换数据。STS工作状态指示信号端，STS1时，表示转换器正处于转换状态，当STS0时，声明A/D转换结束，通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态，作为单片机的中断或查询信号之用。AD574A的输入模拟电压既可以单极性也可以是双极性单极性输入时为010V或020V；双极性输入时为5V之间或10V之间。单极性和双极性电压输入时的BIPOFF接线各不相同，接线图如4112所示。图4112单极性电压和双极性电压输入时的BIPOFF接线4128751主芯片下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985308751芯片的接线和引脚功能与8031和8051基本相似，不同点在于8751为EPROM型芯片，它可以根据用户需要自己写入程序，而且写入的程序是可以删除和修改的。8751含128B的片内RAM和4KB的片内ROM。因为A/D转换器为AD574A，12位的高精度转换器。每转换一次8751需要2KB的RAM来临时空间来存储数据，又因为称重是连续进行的，故A/D转换也是连续的，但是每转换一次的数据存储在RAM中是会被下一次转换的数据所替换。故8751芯片内128KB的RAM远远足够了，不需要外部扩展RAM。而4KB的片内ROM也足够了，不需外扩了，故选择8751芯片控制更为简单、合理。8751的40条引脚功能图如412所示，其主要功能简介如下1、主电源引脚VCC和VSSVCC（40脚）接5V电压；VSS（20脚）接地。2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPPRST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约82K的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10F的电容，以保证可靠地复位。VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VCC主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（505V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。ALE/PROG（30脚）当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。PSEN（29脚）此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。EA/VPP（引脚）当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098531程电源（VPP）。4、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39脚至32脚）是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。P1口（1脚至8脚）是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P10引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P11引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2的外部控制端。对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。P2口（21脚至28脚）是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。P3口（10脚至17脚）是准双向8位I/O口，在MCS51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。图4128751的40条引脚功能图4138155芯片41318155的引脚功能8155的引脚功能图如4131所示，引脚功能说明如下下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098532图41318155的引脚功能图RST复位信号输入端，高电平有效。复位后，3个I/O口均为输入方式。AD0AD7三态的地址/数据总线。与单片机的低8位地址/数据总线（P0口）相连。单片机与8155之间的地址、数据、命令与状态信息都是通过这个总线口传送的。读选通信号，控制对8155的读操作，低电平有效。RD写选通信号，控制对8155的写操作，低电平有效。W片选信号线，低电平有效。CE8155的RAM存储器或I/O口选择线。当0时，则选择8155的片内/IOM/IOMRAM，AD0AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00HFFH）；当1时，选择/I8155的I/O口，AD0AD7上的地址为8155I/O口的地址。ALE地址锁存信号。8155内部设有地址锁存器，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息及，IO/的状态都锁存到8155内部锁存器。因此，P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。PA0PA78位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。PB0PB78位通用I/O口，功能同A口。PC0PC5有两个作用，既可作为通用的I/O口，也可作为PA口和PB口的控制信号线，这些可通过程序控制。TIMERIN定时/计数器脉冲输入端。定时/计数器输出端。TOUVCC5V电源。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853343228155的地址编码及工作方式在单片机应用系统中，8155是按外部数据存储器统一编址的，为16位地址，8位由片选线提供，0，选中该片。CE当0，0时，选中8155片内RAM，这时8155只能作片外RAM使用，其/IOMRAM的低8位编址为00HFFH；当0，1时，
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