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（图纸+论文）顶杆自动识别系统的设计（全套完整）

符合现场要求的顶杆检测系统。顶杆检测装置必须满足以下功能要求能在高温下工作，能检测不同管径的顶杆，能克服因为顶杆磨损而造成的误差。为此，采用了在顶杆尾部开槽的方式。具体原理如下每个十进制的数都可以转换为相应的二进制数来表示。气缸的力学计算及校核选好气缸型号后还要确定气缸安装所需要的零件，附件如法兰，螺栓，耳轴，脚架等，这里主要为气缸端盖上面的螺栓，本设计采用的，为螺栓，气缸工作压力为，下面对它进行强度校核图连接示意图计算螺栓受力气缸盖最大压力螺栓工作载荷剩余预紧力螺栓最大拉力相对刚度系数采用铜皮石棉垫片预紧力螺栓拉力变化幅计算螺栓应力幅假设螺栓直径自定螺栓直径和几何尺寸查手册螺栓危险截面面积螺栓应力幅确定许用应力幅螺栓材料和性能等级号钢.级螺栓疲劳极限极限应力幅许用应力幅校核螺栓变载荷强度所以所选择的螺栓完全能满足工作要求。耗气量的计算，气缸单位时间内消耗的压缩空气量为当活塞杆伸出时式.式中气缸缸径气缸行程活塞伸出时,完成行程所需时间，由式.得当活塞杆缩入时式.式中活塞杆直径活塞杆缩入时,完成行程所需时间，由式.得因为对齐气缸和升降气缸的内径相同，只是行程不样，所以同规格的螺栓也能满足工作要求，强度校核略。气缸的图形及说明本气缸为普通型双作用标准气缸,其部分性能参数为缸径,行程图气缸设计资料,缸体具体重量为.，行程每增加部件重量增加.，轴衬盖和端盖的材料为压铸铝，缸筒材料为阳极氧化铝，活塞杆材料为高质合金钢，经过回火处理，连接螺纹尺寸，由于本系统中对齐气缸和升降气缸的主要参数是样的，只是行程不样，所以可都选用系列气缸。图为自动化公司的设计图纸。系统的气动回路结合系统的工作要求知道升降部分的气缸和对齐部分的气缸各自独立工作，所以他们肯定是并联关系，而气缸都是外接气源型，所以系统可采用同气源供气，气源由气管引出经过球阀与气管连接螺纹为之后与气源处理单元即三联件型号为公司气源处理装置系列，与气管连接螺纹为相连，然后皮管通过三通管接头分为二，各自与相应的气管连接，两条支路各接只过滤器，三位五通电磁阀与气管的连接螺纹为，二位五通阀与气管的连接螺纹为，两个气缸和气管的连接螺纹都为，这两个电磁阀各接两只消声器，三通管前面的气管选用，经过三通管后换用气管，通过上面的分析给出系统的气动回路如图图系统气动回路图．导轨部分滚珠丝杠副的选型在系统对工作方式的要求中，手动调节是种重要的工作方式，不管是在横梁上还是在竖直方向上，为了让传感器头处于最佳工作位置都要对横移机构或升降机构进行手动调节，我们可以通过安装手轮来实现手动，这里主要涉及到运动方向上的转换，能将旋转运动转换为直线运动的装置有螺旋传动装置，在所有的螺旋传动装置中由于滚珠丝杠装置摩擦阻力小，传动效率高可达，运行平稳无颤动且低速不爬行，定位精度高，工作寿命长不容易发生故障，所以本系统采用滚珠丝杠装置来达到工作要求，其具体型号为。由于丝杠的长度般都不会太长太长刚度就会减弱，根据具体工作要求可以选择选用几根丝杠连接在起，本系统中竖直方向上的丝杠螺纹长度为就可以达到要求,所以根丝杠完全可以满足工作要求，丝杆上面安装个铜螺母，该螺母通过螺母座和系统的横移支架相连，当手轮摇动时运动传递到丝杆上，丝杠转动螺母上升，螺母座带动横移支架升降。滚珠丝杠副的力学计算根据工作要求可知以下数据等效载荷，丝杠有效行程，等效转速，要求使用寿命左右，可靠度，精度为等级。求计算载荷由手册查得式.由式.得，因为，所以选用滚珠丝杠副型号为，主要尺寸为循环圈数为螺旋导程角稳定性计算，因为螺杆较长，应验算螺杆的稳定性，临界载荷为式中螺杆材料的弹性模量，螺杆危险截面的轴惯性矩长度系数，查表得，按端固定端铰支型气缸作为气路的执行元件，因为本系统对精度要求很高，所以该气缸上的缓冲装置可以在气缸快速升降的时候消除惯性力和运动残余能量，分析气缸的运动要求后选用系列型的三位五通换向阀作为气路的主要控制元件，当阀作用在左工作位时，推杆回缩即气缸上升，当作用在右位时，推杆伸出，当阀作用在中位时，五口全封闭，液压泵不卸荷，气缸闭锁，这样，若系统出现异常，使阀作用在中位，推杆能立即停止运动。对齐气缸的型号为系列，与系列型二位五通阀相连，当阀处于左位时，活塞推出，右位时活塞缩回。两个气缸并联，由齐控制。由于气缸是安装在个移动支架上面，该支架又通过槽钢和两个滚动导轨副接在起，当手轮转动时，丝杠螺母就会升降，由于螺母通过螺母座和支架连接在起，这样整个升降机构就可以上下升降气缸和滚珠丝杠副不在同水平面，所以安装时要特别注意两平面之间的平行度问题。手柄因为手动控制是系统的个重要工作方式，每当系统报警或是运行不畅的时候都需要由手动来调节，所以不论是在水平方向还是在竖直方向上都需要安装个手柄装置，在手柄装置里面主要由对啮合的锥齿轮齿轮和传动轴之间用键连接来实现旋转方向上的变化，再通过滚珠丝杠副将旋转运动转化为直线运动，因为本系统为精密检测系统，所以当系统在工作中必须要能自锁，由于滚珠丝杠副不能自锁，这里在手轮上加上个压紧装置，当此压紧机构转动时安装在传动轴上的斜楔机构因为螺纹配合就会向右挤，而右边的间隙又是固定的，当整个斜楔被挤到极限位置时，手轮就无法转动，这样就可以实现竖直方向上的自锁，当这个调节装置手柄摇动时，整个检测装置就会上下升降，下图中小锥齿轮的分度圆直径，大锥齿轮的分度圆直径两锥齿轮的选型设计过程略，因为两锥齿轮的传动比等于它们分度圆直径的反比，所以两齿轮的传动比为,所以当手轮转过圈时丝杠就会转圈，因为本系统中丝杠的螺距为，所以此时丝杠螺母上升的距离为，钢管间直径相差，手轮大概需要转转，查手册得人手摇的速度为，所以钢管管径的差值通过手摇就可以解决，手动装置具体的构造如图，该图为手动装置的剖视图。图手动装置剖视图检测头部分顶杆检测头是个特殊设计的部件，其作用为检测头是个的传感器阵列，固定在块安装模架上，该安装模架为根据传感器安装的具体数据用树脂浇注而成，安装模架和连接板用个的螺栓连接，由于气缸的活塞杆长度有限，为了将升降气缸和整个检测头连为体，采用在活塞杆上安装附件，该附件为型带销连接杆，通过此装置将检测机构连接到气缸上。当系统正常工作的时候，有副传感器组作为备用，如果正在使用的传感器发生故障时，只需要把安装板拆下，换上备用传感器组就行，保证生产节奏不受影响。图型带销连杆机械部分的设计．气缸部分气缸和阀的选型考虑到在这个系统中无论气缸上升还是下降都是工作的部分，所以采用双作用标准气缸，初步估计传感器头部分传感器阵列以及些固定夹紧装置总质量为而气缸行程为，因为系统要求气缸下降到起始位置，上升到工作位置，所以气缸下降与上升的速度分别为气缸要在时间内压缩空气趋动质量为的装置运行距离，即计算得故采用缸径为肯定能满足工作要求。参考气缸系列，选取标准气缸型号为，气缸在工作时要实现上升，下降，停止控制功能，所以系统还需要个气动控制元件，这里选取型号的三位五通电磁阀，当阀处于中位时气缸不工作，这位置就为气缸的原点，当左边的线圈得电时，阀处于左工作位时气缸上升，右工作位下降。在顶杆右侧还安装有个对齐气缸，如果传感器阵列和顶杆编码部分有水平距离，对齐气缸就会将顶杆推到应有的位置。对齐气缸与型二位五通阀相连，当阀处于左位时，活塞推出，右位时活塞缩回。传感器选用欧姆龙系列方型传感器，其截面为,为探针接触式检测。因为，所以，如果在方向只安装个传感器，显然不能满足现场检测的需要。按理论要求只要在方向装个传感器就能满足需求，但考虑机械设计和现场安装的方便，所以，在轴上安装了个传感器。．系统开发的必要性现在国内有近百家钢管生产厂家，除了几家最大型的钢管公司具备雄厚的资金实力，能从国外引进专业的生产设备，其他企业的生产设备都很落后。有些公司自己组织技术力量进行技术攻关也研制出了些产品，能在定的程度上解决问题，但产品大体上存在以下些问题设备大都只能完成单的任务，不能在自动生产线上和其他设备起工作，使得生产效率依然低下，不能从根本上解决问题。产品的技术开发水平还停留在二十世纪八十年代的水平。由于这些产品大多是工厂自己组织力量开发研制的，技术水平达不到国外的最新发展动态开发设备的精度低可靠性差。产品的稳定性不够。由于这些产品的主要控制部件采用了单片机控制，在钢管生产的恶劣环境中，各种干扰使得系统的故障率极高。产品缺乏扩展性。易扩展性已成为现代产品的特征，缺乏扩展性的产品将阻碍自动化的发展。满足不了企业日益增长的企业管理功能。实现程度已经成为企业现代化的重要标志。企业的质量管理已经成为现代制造企业的管理核心。每根钢管都有系列的数据，这些数据在钢管的整个生命周期里都很重要。过去自行开发的系统只考虑到在生产中的功能，而忽略了在管理中的功能．论文的主要工作和意义本系统涉及到多学科，多专业，是集光机电和计算机体化的产品。本论文在老师的指导下主要完成以下工作通过对顶杆检测系统开发现状的分析，对系统进行了总体方案设计。具体为机械组成框架部分的设计。根据总体方案进行重要零部件选型，并做出说明和必要的力学计算。通过对系统工作原理和的研究，进行了流程设计，给出其接线图。将人机工程学运用到系统中，设计了上位机监控系统。本系统的研制成功填补了国内检测行业空白，其检测精度和标识效果达到同类产品的先进水平。顶杆自动识别系统的总体设计．顶杆自动识别系统的设计要求系统的设计要求如下工作范围钢管外径钢管重量钢管长度工作环境要求系统能在恶劣的环境下工作，使用寿命长气缸速度要求气缸在下降的时候到达指定位置，上升时回到起始位置，对齐气缸推到工作位置自动化要求具有自动报警功能，急停，自锁功能，半自动手动功能动态显示钢管参数。自动识别,系统,设计,毕业设计,全套,图纸毕业设计论文顶杆自动识别系统的设计摘要在钢管生产过程中，需要实时了解每根顶杆的长度外径使用次数等信息。本论文介绍了通过在顶杆尾部开槽的方式，实现顶杆的识别与信息跟踪，基于的控制系统，给出了系统的检测原理，系统构成及软件程序。本课题主要研究工作第章综合叙述了钢管的工艺生产流程及国际标准说明了国内顶杆自动识别系统的开发现状及存在的问题并阐述了顶杆自动识别系统的工作原理及流程陈述了课题的来源和论文的主要工作和意义。第二章提出了系统总体的设计要求根据钢管的具体参数和工作要求对检测系统的整个机架部分进行设计。第三章主要是对组成机架所需要的主要机械零部件气缸和滚珠丝杠副进行选型，并对选择过程做出相应说明，以及这些零部件相关的力学和强度校核计算。第四章简述了编程的方式和的组成提出了程序的测试策略介绍了传感器的选型，信号转换和安装。第五章总结了顶杆自动识别系统和软件系统开发过程所做的工作，并对系统的改进方向进行了展望。关键词顶杆检测机架气缸传感器明．本章小结电气部分的设计．系统的配电图及说明．传感器的选择，安装及数据处理．的组成及编程．编程方式．本章小结结论致谢参考文献附录附录附录绪论．引言钢管广泛地应用于机械建筑和石化等行业，又是国防工业的重要材料，用于制造枪管炮筒以及其他武器。钢管的生产工艺种类繁多，生产过程非常复杂，生产设备也很