小型棉花打包机机构及控制系统设计
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山东天鹅400T棉花打包机液压原理图的油路工作状态详细说明(上海海岳田勇智 2005年4月2日)首先我们约定一下二通插装阀的各油口(油腔)代号:如图1所示:我们定阀的控制腔为符号为X;底部油口为A;侧面油口为B。
再次约定不同线型都表示什么:1、双点划线表示盖板、先导控制元件和阀组组合模块的外形示意。
2、虚线表示流量虽小,但很重要的控制油路。
3、实线表示主油路通道,同时还表示阀的机能符号示意图。
图1接下来我们分开说明几个集成阀块的油路工作状态:泵源阀控制阀组:编号为“1”—“6”的六个二通插装阀组成的泵源块是如何工作的:如图2所示,上面三个阀和盖板组成的是三个溢流阀作用,分别对应三个泵组,起到保护泵组的作用。
下面三个阀和盖板组成的是用作三个单向阀,分别起着防止油液从管路倒流回油泵的作用。
在YV1 和YV2都不得电时,则控制油会从电磁阀中直接回油,从而将“2”阀打开,即“2”阀的A、B两油口连通,泵来的油液通过“2”阀A—“2”B阀直接回到油箱,这时“1”阀是关闭状态(即“1”阀的A、B两油口处于断开状态,不连通)。
当电磁铁YV1得电时,两个压力调节溢流中起作用的是6.3MPa的阀,此时“1”阀是关闭状态(即“1”阀的A、B两油口不连通),从相应油泵来的油会打开“2”阀(将“2”阀的A、B连通),将油输送到主缸控制阀组和脱箱缸控制阀组。
当电磁铁YV2得电时,只是两个压力调节溢流中起作用的是20MPa 的阀,而且“1”阀和“2”阀与上面YV1得电时情况相同。
将油输入送图2到主缸控制阀组和脱箱缸控制阀组。
第二个阀组合(即“3”阀和“4”阀),YV3不得电情况下,原理同上面一样,泵来的油液直接通过“3”阀回到油箱,当YV3得电时,控制油路会将“3”阀芯关闭,从而油液打开“4”阀,连通“4”阀的A、B 两油口,将油液送入主缸控制阀组和脱箱缸控制阀组。
第三个阀组合(即和“6”阀)与上面第二个阀组合完全相同,只是回油的油路与前面两个阀组合的回油路没有相连,这是为以后主油缸的“快进二”考虑的。
第52卷㊀第1期2024年1月㊀㊀林业机械与木工设备FORESTRYMACHINERY&WOODWORKINGEQUIPMENTVol52No.1Jan.2024研究与设计一种棉花离线打包系统的设计赵子豪ꎬ㊀姚㊀庆∗(南通大学机械工程学院ꎬ江苏南通226019)摘㊀要:现有棉花打包生产线无法满足新疆地区新的打包方式对自动化生产的需求ꎬ针对该问题设计了一种棉花离线打包系统ꎮ在设计的棉花离线打包系统中ꎬ选择了运输机械手的夹持器和手臂关节作为研究对象ꎬ利用SolidWorks软件创建了机械设备的三维模型ꎮ在ANSYS工作台的有限元软件中ꎬ对研究对象进行了受力分析ꎬ以评估其结构强度并进行轻量化设置ꎮ不仅为棉花打包系统的质量提升提供了新的技术ꎬ节约了制造成本ꎬ也减少了动力输出ꎬ更好地满足了节能㊁低碳和环保的要求ꎬ并且符合新疆地区新的打包方式的需求ꎮ同时ꎬ这种离线打包系统也可以为林业产业提供更多的机械设备选择ꎬ促进林业的可持续发展和利用ꎮ关键词:棉花离线打包ꎻ自动化生产线ꎻ静力学分析ꎻ三维建模中图分类号:TH69ꎻTS112.1㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:2095-2953(2024)01-0025-05Designofacottonoff-linepackagingsystemZHAOZi ̄haoꎬYAOQing∗(SchoolofMechanicalEngineeringꎬNantongUniversityꎬNantongJiangsu226019ꎬChina)Abstract:InviewofthefactthattheexistingcottonbalingproductionlinecouldnotmeetthedemandforautomaticproductionofnewbalingmethodsinXinjiangꎬacottonoff-linebalingsystemwasdesigned.Inthedesignedcottonoff-linebalingsystemꎬthegripperandarmjointsofthetransportmanipulatorwereselectedastheresearchobjectsꎬandthethree-dimensionalmodelofthemechanicalequipmentcontainedinthecottonoff-linebalingsystemwascre ̄atedbyusingSolidWorkssoftware.ThenꎬintheANSYSWorkbenchInthefiniteelementsoftwareꎬaforceanalysiswascarriedoutonthestudyobjecttoevaluateitsstructuralstrengthandtosetitlightly.ItnotonlyprovidesnewtechnologyforthequalityimprovementofthecottonbalingsystemꎬsavesmanufacturingcostsꎬbutalsoreducespoweroutputꎬbettermeetstherequirementsofenergysavingꎬlowcarbonandenvironmentalprotectionꎬandmeetstheneedsofnewbalingmethodsinXinjiang.Atthesametimeꎬthisoff-linepackagingsystemcanalsoprovidemoremechanicalequipmentoptionsfortheforestryindustryandpromotethesustainabledevelopmentandutilizationoffor ̄estry.Keywords:packagingcottonofflineꎻautomaticproductionlineꎻstaticanalysisꎻthree-dimensionalmodeling㊀㊀收稿日期:2023-09-01第一作者简介:赵子豪ꎬ本科生ꎬ主要从事机械设计制造方面研究ꎬE-mail:2010110204@stmail.ntu.edu-cnꎮ∗通讯作者:姚庆ꎬ副教授ꎬ硕士研究生导师ꎬ博士ꎬ主要从事新能源新材料及装备研究ꎮE-mail:yaoqing@ntu.edu.cnꎮ棉花打包机是棉花加工线上的末端设备系统ꎬ其功能是压缩皮棉并捆扎成包ꎬ然后将棉包传送出打包车间ꎮ一条棉花加工线有数台轧花机ꎬ但只配一台棉花打包机ꎮ现有的棉花打包机生产线针对自动化生产的需求只能做到 捆扎带在内ꎬ包装在外 的打包方式[1]ꎮ但是ꎬ近年来随着国家政策的改变ꎬ林业机械与木工设备第52卷我国新疆地区均采用 捆扎带在外ꎬ包装在内 的打包方式[2]ꎬ而现有的棉花生产线并不能实现其自动化生产要求ꎮ针对此缺陷ꎬ本文设计优化棉花打包设备并精心设计了一种棉花离线打包方法ꎬ使其能够对棉包以包裹包的形式进行自动打包并出库ꎮ同时用SolidWorks2017等软件设计出该棉花打包生产设备组ꎬ在此基础上合理简化三维模型[3]ꎮ棉花离线打包系统的关键机械设备是运输机械手ꎮ本文以运输机械手的夹持器和手臂关节作为研究对象ꎬ采用有限元分析法进行轻量化设计ꎬ以期优化机架结构ꎬ降低生产成本[4]ꎮ同时ꎬ对轻量化部件的结构强度进行仿真模拟分析ꎬ以防止夹持器和手臂关节由于外部载荷超过材料极限强度出现结构破坏ꎮ1㊀离线打包系统设计在棉花打包生产线中ꎬ本离线打包生产 裹包 (即先包装后捆扎ꎬ捆扎带在包装袋的外面)过程设计如下:(1)物料(棉纤维)经滑棉道流入喂棉装置内ꎬ送棉油缸(前端安装推棉板)将物料推入前端ꎬ预压油缸下端的踩板将物料压入棉箱ꎻ预压下行到位后ꎬ送棉油缸后退ꎻ送棉油缸后退到位后ꎬ预压油缸后退(向上)ꎬ完成一次预压送棉循环ꎮ(2)预压送棉多次循环将物料压入棉箱ꎬ棉箱内的棉纤维的重量达到217~237kgꎬ用于重量计量的压力继电器发出讯号ꎻ预压送棉动作停止ꎬ打包机开始提箱ꎬ转箱ꎻ转箱之后ꎬ空箱转到预压一侧ꎬ继续进行预压送棉循环ꎬ同时有物料棉箱转到主压一侧ꎮ(3)主压机构(两只主压油缸带动压头)下行压缩物料ꎬ速度由快变慢ꎬ将物料高度压缩至490~500mm时停止ꎮ(4)脱箱油缸(两只)上行将棉箱升起(升起高度为980mm)ꎮ(5)运输机械手按照指定指令工作ꎬ展开夹持器ꎬ伸入打包机压缩部分的指槽里ꎮ(6)运输机械手收缩ꎬ完成夹持动作ꎬ打包机压头开始抬升ꎮ(7)运输机械手夹持压缩原棉层叠体抽出ꎬ转向ꎬ同时棉布吸附机械手开始工作ꎮ(8)棉布吸附机械手将棉布包铺设至指定位置ꎮ(9)运输机械手伸入压缩机械上下压头凹槽处ꎮ(10)压缩机械上压头运行ꎬ将压缩原棉层叠体压至指定位置ꎮ(11)运输机械手展开ꎬ抽出压缩机械ꎮ(12)机械手抽出后ꎬ压缩机械顶部四周有包裹辊子ꎬ辊子随着上压头向下压缩ꎬ使棉布包裹住棉块ꎬ底部压头四周亦有12根包裹辊子ꎬ包裹辊子向上抬升ꎬ将棉布包裹住ꎻ上层棉布长于棉块的一半ꎬ底层棉布长度为棉块的一半ꎻ上压头包裹辊子长于下压头包裹辊子ꎻ压缩过程中ꎬ上压头周围辊子先完成包裹动作ꎬ完成后继电器驱动下压头辊子完成包裹动作ꎮ(13)操作人员触发捆扎机动作ꎬ捆扎机自动完成穿带㊁切断㊁焊接后ꎬ自动退回原始待机位置ꎮ(14)接运小车将包裹包运输至仓库ꎮ图1㊀棉花离线打包系统装配示意图图1所示为一种棉花离线打包系统ꎬ包括沿着流水线工位顺次排布的打包机㊁压缩包裹机构㊁捆扎机以及接包小车ꎮ在打包机与压缩包裹机构之间布设棉布吸附机构和运输机械手ꎬ位于打包机与压缩包裹机构之间的棉布吸附机构将底层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置ꎬ打包机在运输机械手辅助下ꎬ将棉花压缩形成原棉层叠体后将其夹取放置在铺设底层棉布的压缩包裹机构内ꎻ在压缩包裹机构和捆扎机之间同样布设一个棉布吸附机构ꎬ其将顶层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置ꎬ压缩包裹机构启动后ꎬ同时进行压缩与包裹操作ꎻ其中ꎬ打包机向棉花施加的力与运输机械手辅助时施加的力形成垂直关系ꎬ且运输机械手的施力端与打包机压缩端结构匹配ꎮ棉花离线打包流程图如图2所示ꎮ2㊀静力学分析2.1㊀三维建模与材料定义如图3所示ꎬ棉花离线打包系统包括打包机[7]㊁运输机械手㊁棉布吸附机构1㊁棉布吸附机构2㊁压缩包覆机械㊁捆扎机㊁接包小车及控制系统ꎮ据使用工况和结构特点ꎬ棉花离线打包系统中ꎬ运输机械手完成夹持运输工作是直接影响棉花打包生产效率的关62第1期赵子豪ꎬ等:一种棉花离线打包系统的设计图2㊀棉花离线打包流程图键ꎮ其上的夹持器是支承压缩棉花过程的主要部分ꎬ其强度㊁刚度对运输机械手能否完成压缩过程影响巨大ꎮ运输机械手的夹持器需要在减轻自重的同时具有强度高㊁风阻载荷小㊁装拆方便㊁承受载荷能力强等优点ꎮ为此ꎬ从现代设计理念中ꎬ夹持器外端采用由圆形型材构成的结构ꎬ总风力系数要小于直边型材构成的结构ꎬ夹持器工作方式为左右行进夹持ꎬ棉花在压缩过程中由于抵抗压缩力ꎬ极易回弹ꎬ其弹力主要集中于正面ꎬ对夹持器来说棉花压缩过程中的压缩力主要表现为正压力ꎬ因此采用水平行进压缩的楔形滑块机构可以最大程度上解决棉花压缩过程中回弹的问题ꎬ但是正面的压力对夹持器的爪齿的强度有着极高要求ꎬ当棉花压缩过程中由棉花回弹引起外部载荷超过夹持器材料极限强度时会导致其发生形变甚至断裂而无法完成夹持任务ꎮ手臂关节是运输机械手能否完成运输动作的关键ꎬ其强度㊁刚度对运输机械手能否完成运输过程影响巨大ꎬ当棉花压缩过程中ꎬ由夹持器㊁楔形滑块驱动机构㊁压缩原棉层叠体的自重引起外部载荷超过关节材料极限强度时会导致手臂关节发生形变甚至断裂ꎮ同时ꎬ考虑到运输机械手制造加工㊁组装㊁运输以及臂的长度调整的方便性ꎬ如图4所示ꎬ通过三维建模软件创建运输机械手的结构模型ꎮ对其部件组成的组焊件部分ꎬ复杂细微的结构较多ꎬ需要优化的工艺细节较多ꎬ故建模过程中ꎬ像倒角㊁焊缝等细微的结构特征未加以细化[8]ꎮ这种方法更容易产生一个结构化的模型ꎬ同时还能改善运算的速度ꎮ运输机械手主体材料为合金结构钢材料(Q355B)ꎬ其材料密度等属性的具体定义见表1ꎮ图3㊀棉花离线打包系统布局示意图1.打包机ꎻ2.棉布吸附机构1ꎻ3.压缩包裹机构ꎻ4.运输机械手ꎻ5.捆扎机ꎻ6接包小车ꎻ7棉布吸附机构2图4㊀运输机械手三维Solidworks建模结构示意图1.底座ꎻ2.转动机构ꎻ.3.躯干ꎻ4.手臂ꎻ5.手部关节ꎻ6.楔形滑块外框ꎻ7.气缸ꎻ8.楔形滑块机构1ꎻ9.楔形滑块机构2ꎻ10.夹持机构ꎻ11.手指ꎻ12.滑槽表1㊀材料定义材料名称材料密度/g cm-3杨氏弹性模量/GPa屈服强度/MPa抗拉强度/MPa泊松比Q355B结构钢7.80206355470~6300.32.2㊀网格划分与载荷约束(1)夹持器长1.4mꎬ单侧上㊁下各有8根爪齿ꎻ爪齿长0.75mꎬ高0.6mꎬ齿宽0.1mꎬ齿与齿间间隔0.06mꎮ将其组件均设计为U型结构ꎬ用于抵抗棉花回弹过程中竖直方向上的分力ꎬ大厚度(10mm)可以增加夹持部件工作时的弹力承受能力ꎬ能够拥有更长的使用寿命ꎮ采用10mm的网格划分ꎬ同时采用四面体网格的划分形式[9]ꎬ生成的网格图如图5所示ꎮ72林业机械与木工设备第52卷图5㊀夹持器网格划分针对夹持器所受载荷ꎬ载荷施加方主要为夹持压缩棉花层叠体时ꎬ由于棉花回弹ꎬ夹持器爪齿受到正面压力作用ꎮ约束的添加方式是底部与侧面安装面均采用ANSYS工作台中自带的FixedSupported固定支撑ꎮ棉花回弹过程中产生的正面压力计算如下:棉花加工厂均采用额定压缩力ȡ4000kN(400t)㊁生产的棉包包型尺寸为1400mmˑ530mmˑ700mm(长ˑ宽ˑ高)㊁棉包重量227ʃ10kg的打包机ꎮ当H=0.5时ꎬ其压缩力计算如下:ρ压缩=GL W H=2271.4ˑ0.53ˑ0.5=611.86kg/m3(1)P正=ρ压缩Aæèçöø÷3=611.86178.95æèçöø÷3=39.97(2)P压=P S=39.97ˑ140ˑ53=2966kN(3)当H=0.7时ꎬ其压缩力计算如下:ρ压缩=GL W H=2271.4ˑ0.53ˑ0.7=437.04kg/m3(4)P正=ρ压缩Aæèçöø÷3=437.04178.95æèçöø÷3=14.5(5)P压=P S=14.57ˑ140ˑ53=1081kN(6)棉包长度L=1.36mꎬ棉包宽度W=0.5mꎬ棉箱高度=2.65mꎬ最终压缩高度=0.5mꎬ棉包重量G定为230kgꎬ爪齿受力由如下计算可得:棉包压缩至0.5m时ꎬ所受最大压缩力为392tꎮ此时爪齿受力:F=392016=245kN(7)棉包压缩至0.7米时ꎬ所受最大压缩力为108吨ꎮ此时爪齿受力:F=108016=67.5kN(8)运输机械手夹持器受压面积为:S=25000ˑ16=400000mm2(9)棉块压缩过程中所受最大压缩力为3920kNꎬ故夹持器爪齿在夹持过程中所受最大正向压力为:P=FS=392000040=98000Pa(10)对其进行Ansys静态压力分析ꎬ选取外框上下表面固定为支撑面ꎬ对其爪齿进行压力分析ꎬ所加压力位0.098MPaꎬ材料选取为合金结构钢ꎮ(2)手臂关节同样采用10mm的网格划分ꎬ同时选择自动网格划分形式ꎬ生成的网格图如图6所示ꎮ图6㊀手臂关节网格划分手臂关节前面所安装的夹持机构体积约为V=905850ˑ1600=1449360000mm3(11)其材料结构钢的密度为ρ=7.80ˑ10-6kg/mm3故所述夹持机构的重量约为G=mg=vρg=1449360000ˑ7.80ˑ10-6=113774.76N(12)因此关节处所受静态拉力为113774.76Nꎬ选取运输机械手连接夹持器关节处进行Ansys静态结构分析ꎬ向下施加一个大小为113774.76N的力ꎬ分析其受力的状态ꎮ2.3㊀结果分析通过ANSYS的计算求解得出负载下的夹持器和手臂关节的应力㊁位移云图ꎬ如图7~10所示[10]ꎮ由图7~10可知负载状态下夹持器承受的最大应力为5.59MPaꎬ其数值远小于屈服极限235MPaꎬ最大位移为0.0017mmꎮ负载状态下手臂关节承受的最大应力为11.275MPaꎬ数值上远小于屈服极限235MPaꎬ最大位移为0.057mm[11]ꎮ负载状态下的变形量对运输机械手的夹持器和转动关节的整体影响有限ꎬ即分析显示二者的应力冗余量都比较大[12]ꎬ优化时可考虑降低运输机械手夹持器和转动82第1期赵子豪ꎬ等:一种棉花离线打包系统的设计关节的材料厚度ꎬ减轻部件的自重和降低其动力输出ꎬ从而更好地满足节能㊁低碳㊁环保的要求[13]ꎮ图7㊀负载状态下夹持器应力云图图8㊀负载状态下夹持器位移云图图9㊀负载状态下手臂关节应力云图图10㊀负载状态下手臂关节位移云图3㊀结论本文基于有限元法ꎬ以自设计的棉花离线打包系统中运输机械手的夹持器和手臂关节作为研究对象ꎬ在弹力负载状态下ꎬ进行结构受力分析ꎮ根据棉花压缩过程中会回弹的特性ꎬ压缩时ꎬ在保证工作部件结构安全的同时ꎬ对运输机械手进行轻量化的设计及优化ꎮ本文采用有限元分析法以自设计的棉花离线打包系统中 运输机械手的夹持器和手臂关节作为研究对象进行轻量化设计ꎬ以期优化机架结构ꎬ降低生产成本[14]ꎮ同时ꎬ对轻量化部件的结构强度进行仿真模拟分析ꎬ以防止夹持器和手臂关节由于外部载荷超过材料极限强度产生结构破坏ꎮ对其进行有限元仿真发现其结构受力稳定ꎬ运输机械手夹持器在负载状态下其最大应力为5.59MPaꎬ而手臂关节负载状态下最大应力为11.275MPaꎬ均远小于机架材料定义的屈服极限235MPaꎬ说明机架材料应力余量较大ꎬ可进行轻量化[15]ꎮ因此ꎬ本文通过有限元法对棉花离线打包的设备产品结构优化设计有重要借鉴意义ꎬ为打包机械 棉花离线打包设备的生产线的轻量化研制与改进ꎬ提供了缩短其设计周期的思路ꎮ参考文献:[1]㊀沈恒龙ꎬ葛乐通.棉花打包捆扎技术的现状分析和建议[J].中国棉花加工ꎬ2012(4):5-7.[2]㊀胡春雷.GB6975«棉花包装»强制性国家标准的应用实施现状[J].中国棉花加工ꎬ2019(1):24-28.[3]㊀郑向华.基于SolidWorks的机械手三维建模设计[J].科技信息ꎬ2012(26):31+33.[4]㊀唐元玉ꎬ何小婷.有限元分析在零件结构优化中的应用[J].纺织器材ꎬ2023ꎬ50(1):30-33.[5]㊀刘佳奇ꎬ邱绪云ꎬ高琦ꎬ等.基于AnsysWorkbench的果园作业机械车架有限元分析[J].农业装备与车辆工程ꎬ2022ꎬ60(12):183-188.[6]㊀陈修龙ꎬ张昊ꎬ蔡从浩.工件搬运机械手平台的结构设计与分析[J].实验科学与技术ꎬ2022ꎬ20(4):1-6.[7]㊀季宏斌ꎬ吴云生.MDY──400型液压棉花打包机系统介绍[J].中国棉花加工ꎬ1998(2):10-11.[8]㊀付宜进ꎬ董立娟ꎬ崔哲.某型随车起重机的参数化有限元分析[J].工程机械ꎬ2022ꎬ53(12):90-95+11-12.[9]㊀李海峰ꎬ吴冀川ꎬ刘建波ꎬ等.有限元网格剖分与网格质量判定指标[J].中国机械工程ꎬ2012ꎬ23(3):368-377.[10]㊀牛浩ꎬ王震涛ꎬ唐玉荣ꎬ等.基于ANSYS的残膜回收机提土筛膜组件机架静力学及模态分析[J].中国农机化学报ꎬ2019ꎬ40(12):190-195.[11]㊀范倚玮ꎬ柯昌靖ꎬ魏德华ꎬ等.基于ANSYS的小型搬运机的结构应力分析[J].科技经济市场ꎬ2021(2):29-30.[12]㊀姚忠福ꎬ张会荣.农用滑移装载机车体有限元分析[J].南方农机ꎬ2023ꎬ54(8):160-162.[13]㊀辛高强ꎬ董丽萍.基于Workbench的粘箱机瓦楞纸板引出辊模态分析与优化[J].包装与食品机械ꎬ2021ꎬ39(6):36-41.[14]㊀张希峰ꎬ巩彬ꎬ陈金利ꎬ等.末端执行器切割机构的有限元分析及优化设计[J].中原工学院学报ꎬ2023ꎬ34(1):59-65.[15]㊀焦万才ꎬ吴洁ꎬ贾征.基于有限元分析的液动三片式矿浆阀密封体轻量化设计[J].沈阳大学学报(自然科学版)ꎬ2023ꎬ35(1):50-55.92。
基于PLC的棉花打包机控制系统设计作者:潘多来源:《农机使用与维修》2015年第01期摘要本文以PLC为下位机现场控制器,替代传统的继电—接触控制器,设计了一套可对顶式双箱液压棉花打包机控制的人机交互系统。
经生产实践证明,改造后的棉花打包机控制系统可靠性大为提升。
关键词可编程序控制器上位机人机界面可靠性0引言棉花打包机是棉花加工企业中的一种重要生产设备,本文以台达DVP-EH2系列PLC为下位机设计了顶式双箱液压棉花打包机控制系统。
系统配置DVP04AD-H2系列模拟输入模块、16HM11N开关量输入扩展模块、08HNl1lR开关量输出扩展模块、台达DOP-A80THTD1人机界面,同时使用中达电通公司WPLSoftZ.ll编程软件和ScreenEditor软件进行软件设计。
经实践证明,改造后提高了棉花打包机控制系统自动控制水平和可靠性,当系统出现故障时能够自动进行远程诊断服务,极大地提升了生产效率和设备使用寿命,降低了设备故障率和生产成本。
棉花打包机控制系统结构如图1所示。
1系统的硬件设计本系统主要针对下位机PLC、模拟输入模块、开关量输入/输出扩展模块和人机界面的硬件设计。
1.1PLC选型系统主要采用中达电通集团的台达DVP-EH2系列DVP-80EH00R2PLC为现场控制器,DVP-80EH00R2系列PLC采用40路输入、40路输出,运算速度快、存储量大,可外接相应扩展模块,满足系统对扩展功能的要求。
1.2模拟量输入输出模块系统配置1个台达DVP04AD-H2系列模拟输入模块,台达DVP系列模拟输入模块可将外部电流、电压信号转换成14位数字信号,响应时间12 ms,具有自诊断功能。
1.3开关量输入/输出扩展模块依据DVP-80EH00R2系列PLC及棉花打包机控制系统对开关量输入、输出的要求,本系统选用2个16HM11N型开关量输入扩展模块,为16路、光电耦合、直流输入,反应时间约为20ms;1个08HNll1R开关量输出扩展模块,为8路、继电器输出,反应时间约为10 ms。
A002C型自动抓棉机控制系统改造与设计一、实训目的1、了解A002C型自动抓棉机电气控制电路的基本原理和电气控制电路的控制过程。
2、掌握用PLC改造的程序编写和接线方法.3、掌握触摸屏的使用方法二、实训内容1、理解A002C型自动抓棉机控制电路的主回路原理2、理解A002C型自动抓棉机控制电路控制回路参考原理图3、用PLC改造A002C 型自动抓棉机,进行I/O 分配,画接线图、梯形图编写,并制作自动抓棉机触摸屏界面。
三、纺织厂纺纱基本常识1、纺纱就是将棉花转变为纱线的过程,是纺织厂的第一道工序,其工艺流程为:普梳纱工艺流程:开清棉梳棉并条粗纱细纱。
精梳纱工艺流程:开清棉梳棉精梳并条粗纱细纱。
所用的设备包括: (包括抓棉机、混棉机、开棉机、清棉机、成卷机等)、梳棉机、精1梳机、并条机、粗纱机、细纱机以及后加工的络筒机、捻线机等。
2、开清棉机的基本任务就是:(1)开松:把棉包中压紧的棉块松解成小棉束;(2)除杂:清除原料中的杂质和疵点以及原料中的部分短绒;(3)混合:使不同的原料充分混合;(4)成卷:均匀喂给,制成一定重量和长度的棉卷以满足下道工序的需要。
抓棉机是该工序的第一种设备,主要任务是:从棉包抓取块棉,开松、除杂、喂给后面的机械。
32、纺纱设备绝大多数是由三相笼型异步电机拖动。
起动方法有:全压直接起动、降压起动、变速起动等方法。
保护方式主要有:短路保护、过载保护、欠压和失压保护等。
质量控制方面主要有:光电控制、限位控制、速度控制、自调匀整以及防粗细节等控制环节。
四、A002C 型自动抓棉机基本资料抓棉机按外形分为圆盘式和自动往复式两种,A002C 型自动抓棉是圆盘式的。
图1 往复式自动抓棉机图2 圆盘式自动抓棉机1、A002C 自动抓棉机工作原理A002C 自动抓棉机结构和控制电路如图3、4所示:图3 A002C自动抓棉机结构图4 A002C型自动抓棉机控制电路图5 A002C型自动抓棉机控制电路简化图2、控制特点:(1)本机采用多电动机拖动:打手、小车和打手升降分别由1M、2M、3M 单独拖动。
MDY-400型液压棉花打包机系统说明书一、概述液压棉花打包机是一种电液一体化的设备,可广泛用于压缩棉花、化纤、麻类、草类、羽绒、药材等松散物质,方便仓储和运输,节省包装物耗和运输费用。
MDY-400型液压棉花打包机是我厂与国际接轨,使用我国的棉机成套设备走向国际市场而满足配套要求研制的产品,具有结构新颖,技术含量先进,刚性和稳定性好,自动化程度较高,照型美观等特点,安全可靠,操作简易,维护方便,设备基础工程费用低等特点,是一款达到国际先进水平的新产品。
二、技术规格及主要参数MDY-400型液压棉花打包机的主要参数包括公称力为4000kn,包型尺寸为400X530X700mm,保重为227kg±10kg,压缩高度为485---500mm,台时产量为4500kg/h,装机容量为82.4kw(包括辅机),整机质量约为55t。
三、调整与使用一)空载调整在空载状态下,需要点动各风机,并检查电机旋转方向是否与油泵方向一致。
同时,需要检查各电磁阀控制的各油缸的运动是否正确无误,以及各接近开关控制的信号是否正确无误。
接着,起动各油泵电机,并分别将各压力阀调定在规定的范围内,最后调定各压力继电器设定的压力值。
二)各运动部件的调整提箱高度一般为5—8毫米,即棉箱转盘底平面与底座的距离,只需调整提箱油缸顶端扁担铁上的M24螺栓端面与提箱油缸柱塞端面的间隙为5—8mm以上即可。
勾棉器高度也需要进行调整,具体操作方法请参考使用说明书。
四、维护与保养MDY-400型液压棉花打包机需要定期进行维护和保养,包括清洗、润滑、检查电气系统和液压系统等。
同时,需要定期更换易损件,以延长设备的使用寿命。
五、附件图使用说明书中提供了附件图,可供用户参考。
六、编辑后语本篇文章由XXX工程师XXX整理,如有任何问题或建议,欢迎联系Scly988@。
勾棉器在预压工作位置时,棉爪板应伸入箱内,与棉箱内壁平面的距离应为65mm。
在预压成包工作位置时,必须让勾棉器张开,棉爪板的齿端不得接触箱板。
纺织机设备电气控制报告班级:现纺111姓名:岑冬双学号:201102052025A002C型自动抓棉机控制系统改造与设计一、实验目的1、了解A002C型自动抓棉机电气控制电路的基本原理和电气控制电路的控制过程。
2、掌握用PLC改造的程序编写和接线方法.3、掌握触摸屏的使用方法二、实验内容1、理解A002C型自动抓棉机控制电路的主回路原理2、理解A002C型自动抓棉机控制电路控制回路参考原理图3、用PLC改造A002C型自动抓棉机,进行I/O分配,画接线图、梯形图编写,并制作自动抓棉机触摸屏界面。
三、纺织厂纺纱基本常识1、纺纱就是将棉花转变为纱线的过程,是纺织厂的第一道工序,其工艺流程为:普梳纱工艺流程:开清棉梳棉并条粗纱细纱。
精梳纱工艺流程:开清棉梳棉精梳并条粗纱细纱。
所用的设备包括: (包括抓棉机、混棉机、开棉机、清棉机、成卷机等)、梳棉机、精梳机、并条机、粗纱机、细纱机以及后加工的络筒机、捻线机等。
2、开清棉机的基本任务就是:(1)开松:把棉包中压紧的棉块松解成小棉束;(2)除杂:清除原料中的杂质和疵点以及原料中的部分短绒;(3)混合:使不同的原料充分混合;(4)成卷:均匀喂给,制成一定重量和长度的棉卷以满足下道工序的需要。
抓棉机是该工序的第一种设备,主要任务是:从棉包抓取块棉,开松、除杂、喂给后面的机械。
2、纺纱设备绝大多数是由三相笼型异步电机拖动。
起动方法有:全压直接起动、降压起动、变速起动等方法。
保护方式主要有:短路保护、过载保护、欠压和失压保护等。
质量控制方面主要有:光电控制、限位控制、速度控制、自调匀整以及防粗细节等控制环节。
四、A002C型自动抓棉机基本资料抓棉机按外形分为圆盘式和自动往复式两种,A002C型自动抓棉是圆盘式的。
A002C型抓棉机的控制系统为继电器——接触器控制,由于触点数多,线路复杂,电线老化,所以故障率高,操作人员维护和维修任务重,机械使用效率较低。
用西门子S7—200系列PLC改造该设备控制系统,改造后克服了以上缺点,降低了设备故障率,提高了设备使用率,且便于实现整厂的生产自动化,节约了成本,效果很好。
2009届分类号:单位代码:10452本科毕业设计纺织品打包机设计姓名学号年级2005专业机械设计制造及其自动化系(院)工程学院指导教师2009年3月13日摘要我国是世界上最早生产纺织品的国家之一,但是我国的纺织品生产却相当落后。
纺织品在运输过程中因为体积大、重量轻,导致运输费用和仓储费用等成本加大,使原本不大的利润空间下降的更低。
因此,解决这一问题是十分迫切和必需的。
针对这一问题本文设计了一种简单的打包机。
本文介绍了纺织品打包机的控制机构、压缩室结构和打包机构等各部分的结构及原理;并对打包机出现的常见问题进行了分析和解决。
本文设计的纺织品打包机,采用了自动打包方式;自动供绳,结扣和打包。
这不仅减少了工人的劳动强度,而且提高了纺织品打包机的打包效率。
关键词:纺织品;压缩;液压;打包AbstractThe our country is one of the nation which produced a textile product at the earliest stage in the world. But, the textile product production of our country very fall behind. The textile product is in the process of transport in big because of physical volume, weight light, cause cost enlargements, such as conveyance expenses and warehouse expenses...etc. Make the originally not big profits space descend of much lower. Therefore make this problem resolve is very urgent with essential. One kind in brief packs machine to be designed to aim at this problem. This thesis introduced the structure and principle that the textile product pack the control organization of machine and compress room structure and pack each part of organization's etc. And fought each other the problem that the chartered plane usually appears to carry on analysis to reach agreement to answer. The textile product of this thesis design packs machine and applied to automatically pack of way; Provide of auto rope, the knot buttons up and packs; Not only reduced the worker's labor strength, but also raised a textile product to pack of machine an efficiency so.Key words:textile product; compress; the liquid press; automatically pack目录1绪论................................................................................................................................... - 1 -引言.................................................................................................................................. - 1 -国内研究现状.................................................................................................................. - 1 -国内打包设备现状...................................................................................................... - 1 -打包机的发展趋势...................................................................................................... - 2 -本文研究的目的、意义和内容...................................................................................... - 3 -课题目的...................................................................................................................... - 3 -研究的意义.................................................................................................................. - 3 -研究的内容.................................................................................................................. - 3 -2棉花打包机的设计............................................................................................................. - 4 -纤维材料的压缩性能...................................................................................................... - 4 -打包机的结构.................................................................................................................. - 4 -压缩室.......................................................................................................................... - 5 -打包机构...................................................................................................................... - 5 -.......................................................................................................................................... - 10 -.......................................................................................................................................... - 10 -...................................................................................................................................... - 10 -...................................................................................................................................... - 10 -按最佳压缩比设计.................................................................................................... - 12 -按棉花所能承受的最大压力设计............................................................................ - 15 -根据油泵的驱动功率选择电动机................................................................................ - 17 -液压缸和液压泵的选取................................................................................................ - 17 -液压系统的节能和打包机的安全问题的分析和改善................................................ - 17 -液压系统的节能问题的分析和改善........................................................................ - 17 -打包机的安全问题的分析和改善............................................................................ - 22 -3结论................................................................................................................................... - 24 -(1)从经济效益总结................................................................................................ - 24 -(2)从自动化方面总结............................................................................................ - 24 -(3)从节能方面总结................................................................................................ - 24 -(4)从安全方面总结................................................................................................ - 24 -参考文献.............................................................................................................................. - 25 -谢辞...................................................................................................................................... - 26 -1 绪论引言纺织品:即纺织纤维经过加工织造而成的产品。
自动包装机控制系统的设计中国食品产业网(2007年8月29日09:28)摘要:本文基于MPC05运动控制器设计了一套自动包装机控制系统。
该控制系统在包装时伺服电机按照一定的规律跟随主轴电机运动,控制系统采用经典的比例,积分,微分(PID)的控制算法来实现对伺服电机的控制,该包装机系统不仅包装出来的产品长度一致性好,而且还可以在线修改袋长和包装速度。
关键词:运动控制器PID控制伺服电机一、引言随着计算机电力电子技术的发展,各个国家机电一体化产品层出不穷。
机床、汽车、家用电器、包装机械、纺织机械、印刷机械等许多门类产品每年都有新的进展。
机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善提高工作效率、人民生活、节约能源、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在包装行业中,绝大多数包装机采用PLC来实现对横封电机的控制,该方案采用模拟量进行速度跟随主轴运动,使用这种控制系统包装的产品一致性不是特别理想,更重要的是包装速度很难提高到200袋/分钟以上的包装速度,这不符合企业提高工作效率的迫切要求。
为此,我们基于MPC05运动控制器设计了一套包装机控制系统,该套系统具备包装产品质量高和包装效率高的两个重要特点,并且还具有色标跟踪功能。
二、工作原理如图一所示为一包装机的示意图。
8纵封辊筒由异步电机带动即主轴电机,9热封辊筒、10冷封辊筒、12切刀由一个伺服电机带动即从轴电机。
从轴电机要跟随主轴做跟随运动。
其工作原理是MPC05运动控制器接收主轴编码器信号,根据主轴编码器的脉冲数按照一定的运动规律驱动伺服电机跟随主轴作相应的跟随运动,该伺服电机通过链传动同时带动热封辊筒、冷封辊筒、切刀运动。
热封辊筒轴以1:4的减速比装有一个编码器,用作闭环控制。
该编码器的值与伺服电机理论上应该走的距离进行比较进行PID调节,使从轴伺服电机跟随主轴电机做全闭环的位置跟随。
三、控制器的设计控制系统的控制器采用FPGA+DSP的方案,图二为控制器的结构图,FLASH用于存储DSP程序,多余的空间可以用来存储配置程序或加工程序以及系统工艺参数和现场数据。
摘要本次设计的题目是棉花打包机的设计,棉花打包机它具有结构新颖、技术含量高、刚性和稳定性好、自动化程度高、造型美观、节能等特点。
本机为上顶式,所以棉花无污染,采用V带传动通过齿轮传动从而带动滚珠丝杆转动,滚珠丝杆的升降从而带动压棉板的升降,从而来进行棉花的压缩,打包,该机是机、电一体化产品的典型代表。
传统的实现棉花打包的方法都是依靠人工的方式,工作效率低下,与此同时,打包质量也得不到保证,而本课题所设计的棉花打包机,能够实现棉花的自动打包,在人工打包的基础上面大大地提高了生产效率,降低了劳动成本,特别与发达国家的棉花打包设备相比,还是有一定的差距,因此本次棉花打包机的设计具有重要意义。
关键词:棉花打包机,传动,效率,设计ABSTRACTThe topic of this design is the design of cotton packing machine. It has the characteristics of novel structure, high technology content, good rigidity and stability, high degree of automation, beautiful appearance, energy saving and so on. The machine is on top, so cotton without pollution, the V belt transmission through the transmission gear to drive the ball screw rod to rotate, the lifting of the ball screw so as to drive the pressing cotton plate movements, so as to carry out cotton compressed, packaged, the machine is mechanical, electrical integration products typical and representative.Traditional cotton packing method is by means of artificial, work efficiency is low. At the same time, packing quality also can not be guaranteed, but this topic design of cotton balers, cotton can be achieved automatic packaging, in artificial package based on greatly provided high production efficiency, reduce the labor cost, especially with the developed countries of the cotton packing equipment, or have a certain gap, so the cotton packing machine design has important significance.Key words:Cotton packing machine, transmission, efficiency, design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1引言 (1)1.1课题的来源与研究的目的和意义 (1)1.2本课题研究的内容 (2)2棉花打包机总体方案的设计 (3)2.1棉花打包机的工作原理 (9)2.2机械传动部分的设计计算 (11)2.2.1电机的选型计算 (13)2.2.2 V带传动的设计计算 (14)2.2.3滚珠丝杆的设计计算 (16)2.2.4齿轮传动的设计计算 (18)2.2.5平键的选型计算 (18)3棉花打包机中主要零件的三维建模 (19)3.1滚珠丝杆的三维建模 (22)3.2固定座的三维建模 (24)3.3齿轮的三维建模 (25)3.4棉花打包机的三维建模 (26)4各主要零部件强度的校核 (27)4.1机架强度的校核与计算 (28)4.2齿轮强度的校核计算 (28)结论 (29)致谢 (32)参考文献 (33)1 引言1.1 课题的来源与研究的目的和意义棉花打包机自从上世纪九十年代开始就陆续地被应用在农业方面,但传统的棉花打包机由于打包精度不高,速度缓慢,有好多工厂仍然采用人工打包的方式,这种人工打包的方式劳动效率低下,所以此次设计的棉花打包机,在传统的棉花打包机的基础上进行改进创新,应用合理的结构以及动力机构,从而来克服以往的棉花打包机所不能克服的问题,对后续的棉花打包机的设计制造有一定的参考意义和价值。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011278024.5(22)申请日 2020.11.16(71)申请人 中国铁建重工集团股份有限公司地址 410100 湖南省长沙市长沙经济技术开发区东七线88号(72)发明人 刘飞香 王路路 伍涛 周阳 杨毅 李亮 (74)专利代理机构 长沙七源专利代理事务所(普通合伙) 43214代理人 张勇 周晓艳(51)Int.Cl.B65B 63/02(2006.01)B65B 11/02(2006.01)A01D 46/08(2006.01)A01D 46/14(2006.01)(54)发明名称一种采棉机及打包控制系统(57)摘要本发明提供了一种打包控制系统,能够实现集棉箱内部棉花喂入到打包机构自动打包、覆膜和卸棉的全自动控制,无需驾驶员主观判断和手动操作,解决了驾驶员操作疲劳和主观判断失误的问题;通过棉包密度的压力传感器和棉包尺寸的角度传感器,自动判断棉包是否压实符合棉包密度要求、棉包尺寸是否符合要求、是否继续进行打包以及是否对棉包进行卸棉,形成一个打包闭环控制,实现打包的棉包尺寸以及棉包密度的控制,满足不同棉包尺寸密度以及棉包尺寸大小的打包。
权利要求书2页 说明书6页 附图5页CN 112498870 A 2021.03.16C N 112498870A1.一种采棉机,其特征在于,包括采摘机构、风送机构、集棉箱总成、喂入机构、打包机构、覆膜机构、托棉架、液压湿润润滑系统、动力系统、电气系统和底盘总成;所述采摘机构、风送机构、集棉箱总成、喂入机构、打包机构、覆膜机构、托棉架、液压湿润润滑系统、动力系统、电气系统均设置在底盘总成上,采摘机构用于采摘棉株上的棉花,风送机构用于将采摘机构采集的棉花输送至集棉箱总成,喂入机构连通集棉箱总成和打包机构,用于将集棉箱总成中的棉花压实并输送至打包机构中打包,覆膜机构进行覆膜,棉包制作完成逐出到托棉架;整个过程动力系统提供动力,电气系统提供控制指令。
小型棉花收获机的设计
任丰兰
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2014(000)017
【摘要】结合常德市的棉花收获情况,设计了一种小型的棉花收获机械.对该机械的机箱、吸棉管,抽风机采摘头4部分设计过程进行了翔实描述.按该方案研制出的样机采棉效果好,因此该机械具有携带和操作方便、收获速度快等优点,有推广前景.【总页数】2页(P5693-5694)
【作者】任丰兰
【作者单位】湖南常德职业技术学院,湖南常德415000
【正文语种】中文
【中图分类】S225.91+2
【相关文献】
1.棉花收获机籽棉输送系统的设计验证 [J], 李勇利;赵杜超;宫玉龙;王永政;李怀坤
2.棉花秸秆打捆收获机清拔机构的运动分析与设计 [J], 张晶晶;宋海生
3.棉花秸秆剪切打捆收获机的设计与优化分析 [J], 赵鹏飞;贺小伟;刘金秀;王旭峰;弋晓康;王龙;刘恩帅
4.小型高效棉花收获机点触式采棉机 [J], 白文静;沈国强
5.虚拟设计环境下小型甘蔗联合收获机的概念设计 [J], 邓劲莲;李尚平;蒙艳枚;王小纯
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小型棉花打包机机构及控制系统设计
棉花打包机是一种将棉花压缩并打包的机械设备,主要用于棉花加工厂、棉纺厂等场所。
小型棉花打包机机构及控制系统设计需要考虑以下几个方面:
1. 机械结构设计:小型棉花打包机的机械结构设计需要考虑打包机的压缩方式、打包尺寸、打包速度等因素。
常见的压缩方式有液压压缩和机械压缩两种,可以根据实际需求选择。
同时,还需要考虑打包机的进料和出料方式,以保证打包效率和打包质量。
2. 控制系统设计:小型棉花打包机的控制系统设计需要考虑控制方式、控制精度、安全保护等因素。
常见的控制方式有手动控制、半自动控制和全自动控制三种,可以根据实际需求选择。
同时,还需要考虑控制系统的稳定性和可靠性,以保证打包机的正常运行。
3. 动力系统设计:小型棉花打包机的动力系统设计需要考虑动力源的选择、传动方式、动力匹配等因素。
常见的动力源有电动机和内燃机两种,可以根据实际需求选择。
同时,还需要考虑传动方式的效率和可靠性,以保证打包机的正常运行。
4. 安全保护设计:小型棉花打包机的安全保护设计需要考虑人员安全和设备安全等因素。
常见的安全保护措施有防护罩、安全门、急停按钮等,可以根据实际需求选择。
同时,还需要考虑打包机的过载保护和漏电保护等措施,以保证设备的安全运行。
总之,小型棉花打包机机构及控制系统设计需要综合考虑机械结构、控制系统、动力系统和安全保护等方面的因素,以保证打包机的高效、稳定、安全运行。