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1、MGP气缸阻挡停止及寿命试验摘 要气动技术具有传输距离长、控制系统中元件结构相对简单、执行元件运行速度快、无爆炸危险等优点，因而在工业生产上得到了广泛的应用。在本设计以MGP系列气缸抗冲击性能作为研究内容，进行试验研究。文中设计了MGP系列气缸试验装置，该装置包括气动装置、机械装置、PLC控制装置。对3个试验方案就行了选取，确定了最后的执行方案。本设计进行了1种型号气缸的抗冲击试验，获得了最低作用压力、气密性、气缸震摆量数据，数据结果取3次数据的平均值。该试验结果对气缸的性能起到了评价作用，对生产销售具有指导意义。关键词：气动技术；气动装置；气缸试验；PLCIMGP cylinder bloc
2、k to stop and life testAbstract Pneumatic technology has long transmission distance, control components in the system structure is relatively simple, fast running speed, the advantages of component implementation no explosion danger, so it is widely used in the industrial production. In the design M
3、GP series cylinder impact performance as the research content, experimental study. This paper designed the MGP series cylinder testing device, the device comprises a pneumatic device, mechanical device, the PLC control device. The 3 test schemes of line selection, implementation of the program to de
4、termine the final. Impact test of 1 types of cylinder is carried out in this design, the minimum pressure, tightness, the shock of the data obtained, the average results from 3 data. The experimental results on the performance evaluation of the role of production and sales, has a guiding significanc
5、e.Key words:Pneumatic technology；Pneumatics；Cylinder test；PLCII目 录1 绪 论11.1 国内气缸试验研究概况11.2 课题研究目的及意义21.3 课题研究的内容32 试验方案的确定与说明 42.1试验说明 42.1.1试验要求42.1.2试验项目62.2试验方案的确定 92.2.1 试验方案提出92.2.2 试验方案选定123 试验装置的设计 133.1 试验设计133.1.1 试验所需主要零件设计133.1.2 试验所需标准产品选型19 3.1.3 结构设计304 试验控制系统的设计 344.1 PLC程序设计344.1.1 I
6、/O点数的确定及PLC类型的选择344.1.2 PLC的I/O分配364.1.3编程指令的选择364.1.4 PLC程序的设计374.2 PLC程序的调试374.2.1 PLC控制的安装与布线374.2.2控制系统的外部接线图394.2.3 PLC控制程序的调试395 试验结果及结论 405.1 试验结果与分析405.1.1 试验初期检测气缸数据与分析405.1.2试验中期（200万次）检测气缸数据与分析445.2 结论46致 谢48参考文献49附 录49附录1 梯形图50外文资料翻译及原文511绪 论1.1 国内气缸试验研究概况 气缸加速寿命试验的优化问题已成为人们研究重点之一, 优化方法直
7、接影响到寿命指标的统计精度和加速寿命试验的效率和成本, 因此系统的研究气缸加速寿命试验的优化方法已迫在眉睫。在加速寿命试验中, 恒定应力加速寿命试验( 简称恒加试验) 相对于步进应力加速寿命试验和序进应力加速寿命试验方法来讲, 具有: 1) 试验方法简单, 对试验设备要求不高; 2) 试验理论较为成熟, 试验容易取得成功; 3) 试验中得到的信息多, 试验结果较为准确的优点。但传统恒加试验有周期长、耗资量大等缺点。因此有必要对恒加试验进行优化设计。而气缸恒定应力加速寿命试验优化模型为高维复杂函数, 用一般的线性规划法已无法找到方程的最优解。 近年来发展迅速的遗传算法、模拟退火算法等由于采用了随
8、机搜索技术, 无需具体问题特征, 具有良好的全局优化性能和稳健性, 但由于遗传算法依概率收敛, 搜索后效率低, 且易陷入早熟。文献1 提出了改进遗传算法, 设计了一个种群多样函数和作用函数, 并在此基础上使参与交叉和变异的个体数目随这2 个函数变化, 以克服早熟的缺陷; 文献2 将人类的社会等级结构用来构造种群的结构, 以使算法更快地收敛到最优解; 文献3 论述了混合优化方法的设计原则; 文献4 将模拟退火机制引入到遗传算法中, 但模拟退火本身也属于随机搜索方法, 效率不高; 文献5 引入了局部优化机制, 将邻域搜索与遗传算法相结合, 以提高全局优化的综合性能。以上方法均在不同角度对优化算法进
9、行了改进, 但均不能有效解决气缸恒加试验优化模型的参数寻优问题。因此本文在综合考虑各种算法之后,拟采用遗传算法具有解决非线性、多模型、多目标复杂系统数学模型寻优问题的优势, 在遗传算法后期效率下降时引入加速算法, 即保证目标函数的全局最优, 又能提高寻优效率。 1.2 课题研究目的及意义 气压传动与控制技术简称气动控制技术, 它是指以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递, 以实现生产过程机械化与自动化的一门技术,它也是流体传动与控制学科的一个重要组成部分。相对于机械传动、电传动及液压传动, 气动技术具有传输距离长、控制系统中元件结构相对简单、执行元件运行速度快、无爆炸危险等许多突出优点。正
10、因为如此, 近年来气动控制技术已得到了迅速发展。目前, 气动技术又结合了液压、机械、电气和电子技术的众多优点, 并与它们相互补充, 已成为实现生产过程自动化的一个重要手段, 并在越来越多的工业部门得到了广泛的应用。气动系统的控制方式有气控、电控或混合控制。采用普通继电器的控制方式不便于更改程序, 而改由可编程控制器( PLC) 控制就能够很容易地对程进行修改。 在气动系统中, 使用最多的执行机构为作直线往复运动的气缸。而气缸的寿命试验是气缸的性能试验中的一项重要试验项目, 但按目前气动行业的标准( 即JBPT 592321997 气动气缸技术条件) 规定的方法,如连续24 h 做试验, 最短的
11、气缸寿命试验也得20 天以上。对性能较好的气缸, 正常应力下的寿命试验往往需要几年时间, 这样不但需要投入大量的人力物力,而且也延长了产品的研发周期, 而且对企业和技术监督部门来说, 在时间和经济上是一笔不小的负担。因而, 探索一种切实可行的气缸加速寿命试验方法已成为迫切的需要。 1.3 课题研究的内容本课题主要研究的问题是基于PLC控制的MGP系列气缸在作为止动气缸使用时在给定应力条件下的使用情况。从而对产品性能做出评估。止动气缸通常用在运输线上,气缸伸出时可把运输线上的物件挡住,而无须把运输线停止,气缸缩回时便会继续运送物件。主要内容包括：（1） 试验装置的设计（2） 试验控制装置的设计（
12、3） MGP气缸试验与数据分析 2 试验方案的确定与说明2.1 试验说明2.1.1 试验要求1、试验条件 本设计是验证MGP系列气缸在作为止动气缸使用时的寿命情况，试验样品、数量、工作气压、速度、砝码重量如表2-1。表2-1试验参数试验样品试验数工作气压(MPa)速度（m/min）砝码重量(Kg)MGPM12-30Z30.5203.8MGPM16-30Z32012.9MGPM20-30Z32018.9MGPM25-30Z32021.9MGPM32-30Z32091.3MGPM40-30Z320123.9MGPM50-30Z330117MGPM63-30Z330174MGPM80-30Z3401
13、66.5MGPM100-30Z340494.62、试验状态 本题要求在MGP气缸上加装长度为50mm的挡板，货物在传送带上运动，需要MGP气缸伸出阻挡。设计试验需要验证MGP气缸阻挡停止的寿命限度。因试验为模拟试验，就需要用替代的方式来实现货物在传送带上的运动。试验状态如图2-1所示。图2-1 实验状态图2.1.2 试验项目1、定期点检项目 （1）内部、外部泄漏量 气密即泄漏量。气缸的泄漏一共分为两种，一种是内漏即活塞杆发生磨损后产生的内部泄漏。第二种是外漏即密封圈发生破损后气体从杆侧泄漏到气缸外部。测量泄漏的压力一般分为高压和低压进行分别的检测。检测分为3个步骤：将调好气压的气控箱与泄漏检测
14、计相连，再与气缸的头侧相连，通气记录数据，此为内漏值。调好气压的气控箱直接与气缸的杆侧相连，再将泄漏检测计与气缸的头侧相连，通气记录数据，此为杆侧内漏值。将调好气压的气控箱与泄漏检测计相连，再与气缸的杆侧相连，通气记录数据，此数据减去杆侧内漏值为外部泄漏值。操作仪器如图2-2所示。图2-2 测泄漏仪器（2）最低做动压力 最低做动压力：检测最低做动压力前要求气缸完全做动3个来回以上，使其润滑油能够充分润滑不至于发生粘连，其运动阻力将降到最低。检测开始时气缸处于缩回状态，将气缸和气控箱相连通过精密减压阀慢慢向气缸头侧给气，目视气缸做动到全行程后，记录下电子压力计上的读数，再将气管与气缸杆侧相连，通
15、过精密减压阀慢慢向气缸杆侧给气，目视气缸做动到全行程后，记录下电子压力计上的读数。此项目需记录3次实验数据。操作仪器如图2-3所示。图2-3 测最低做动压力仪器 （3）震摆量 震摆量：由于气缸会受到垂直方向的作用力，随着试验次数的增加会使密封圈发生磨损。严重的磨损会使气缸无法完成正常运作。震摆量就是利用数字压力器给气缸以一定的规定压力，再用测微仪读出在此外力下气缸震摆数值。试验要求需要分别记录缩回状态和伸出状态两个震摆量的数值。操作仪器如图2-4所示。图2-4 测震摆量仪器震摆量试验荷重如表2-2。表2-2试验荷重气缸内径（mm）121620253240506380100试验荷重：F（kgf）
16、12352、日常检查 MGP气缸伸出状态（目测）。 MGP气缸导杆磨损、损坏状态（目测）。 试验各部分是否正常运作。2.2实验方案确定2.2.1 试验方案提出1、 重力式方案 利用气缸把砝码托起，上方设置卡住砝码的装置，气缸收回。被检测MGP气缸伸出，卡住装置放开，砝码由于重力作用下落，砸在被检测MGP气缸的挡板上。砝码在被抬起，被检测MGP气缸缩回。重复以上过程完成试验。示意如图2-5所示。 图2-5 重力式试验方案示意 2、 传送带式方案 模拟真实使用情况，设定传送带速度，砝码放在传送带上。待砝码靠近时，被检测MGP气缸伸出阻挡砝码。一段时间后被检测MGP气缸缩回，砝码继续随传送带移动。重
17、复以上过程完成试验。示意如图2-6所示。图2-6 传送带式试验方案示意3、 气缸式方案 MGP气缸伸出，设计气缸再伸出，在运行到全行程后导杆带着砝码在惯性的作用下以一定的速度撞上MGP气缸。为实现这个过程，需要引入可编程序控制器（PLC）加以控制。以及使用磁性开关。试验开始时MGP气缸头侧磁性开关亮起，PLC接收到电信号并给继电器发出信号使其开启，继电器连通后将电磁阀开启，MGP气缸伸出。至全行程后，杆侧磁性开关亮起，PLC接到信号后控制设计气缸的伸出，伸出至全行程后设计气缸杆侧磁性开关亮起，PLC接到信号后控制设计气缸延迟一段时间后缩回。缩回后头侧磁性开关开启，PLC接收到信号后控制MGP气
18、缸缩回。重复以上过程完成试验。如图2-7所示。图2-7 气缸式试验方案示意2.2.2 试验方案选定 重力式试验方案试验频率较慢，产生的冲击力大，对试验人员的安全威胁较大。由于后期还要有400kg的砝码要进行试验。考虑到安全因素所以此试验方案不可实行。传送带式试验方案最接近真实的使用情况，由于需要砝码在传送带上来回运行或绕圈运行，所以要求场地比较大，且试验频率较慢。运行轨迹不稳定，对试验效果有影响。因此此试验方案不可实行。气缸式试验方案采用替代的方式来实现货物在传送带上的运动。替代方式为用MGG气缸主体为设计气缸主体，CG气缸为主要的执行元件，因需要模拟货物的运动，所以需要设计的砝码可以通过惯性
19、撞击到MGP气缸上。为此需专门设计了可以实现砝码浮动一定距离的连接件。此方案频率较快，冲击力一般不会对人造成威胁，且可以和试验室已有架台配合使用。因此选择此试验方案为最后执行方案。方案对比如表2-3。表2-3试验方案对比频率冲击力危险性轨迹场地要求重力式慢大高稳定试验架台传送带式较慢较大低不稳定大片空场气缸式快较大低稳定试验架台 3 试验装置的设计3.1 试验设计3.1.1 试验所需主要零件设计以MGPM16-30Z气缸试验为目标。1、挡板设计由于选用MGG气缸主体作为设计气缸的主体，所以挡板的设计需要MGG气缸挡板的尺寸作为参考。设计时引用了连接件，所以需要挡板中央开出一个20mm的通孔以便
20、连接件能够自由活动。设计图如图3-1所示。图3-1 挡板设计图2、导杆设计 导杆型材有SMC（中国）公司提供。只需计算出导杆长度和连接部分的设计便可。MGG气缸主体长170mm连接件影响导杆长度部分20mm气缸安装时伸出40mm气缸全行程是30mm所以导杆长度不能低于170+20+40+30=260mm。设计时取导杆长为300mm。设计图如图3-2所示。图3-2 导杆设计图3、连接件设计此设计试验需要气缸不能直接碰撞被测气缸。砝码不能直接与CG气缸连接，所以需要设计一个专用的连接件，连接件设计思路为一端与CG气缸杆侧相连并使用CG气缸的螺母上紧。另一侧设计有和CG杆侧一样的螺纹，使用两个螺母背
21、紧。使连接件可以穿过挡板自用活动，这样试验开始后，当CG气缸带着砝码撞向被检测气缸过程中到达全行程后，砝码和导杆可以在惯性的作用下撞击到被检测气缸上。由于连接件一端用两个螺母背紧，砝码和导杆可以在碰到挡板时会停下。设计可以自由活动的距离为10mm。设计图如图3-3所示。图3-3 连接件设计图4、砝码设计 砝码大小由试验要求给出的砝码重量减去导杆和挡板的重量得到。底部需与挡板底部平齐，最主要的设计是需要在指定位置开出一个可以使连接件和上面螺母可以自由活动的孔，由于选用M18的螺母，其最大外径为31.2mm。所以取砝码上的孔直径为33mm，深37mm。试验要求的砝码总重为12.9kg2导杆的重量为
22、：挡板重量为：150*75*20*7900=1.78kg试验砝码孔去除重量：试验砝码重量：M=12.9-2.33-1.78-0.25=8.54kg挡板长度为150mm，所以试验砝码长度为L=150mm取砝码厚度:D=85mm砝码高：设计图如图3-4所示。图3-4 砝码设计图5、设计气缸安装板设计 用于安装固定设计气缸，根据架台尺寸确定安装板大小为868x700。MGG主体四个安装螺孔的间距为120x170。安装板上需要3个气缸均匀排列。计算气缸间距：868-170*3=358mm取气缸到边沿距离为80mm间距为：（358-80*2）/2=99mm设计气缸装配完毕后，CG气缸处于缩回状态时，安装
23、孔到连接件顶端距离为：115mm砝码厚度：D=85mmCG气缸全行程：A=50mm设计碰撞发生在砝码自由活动出5mm时与被检测气缸相撞。设计气缸安装孔到安装板一边的距离为：115+85+50+5=255mm设计图如图3-5所示。图3-5 设计气缸安装板设计图6、MGP气缸安装板设计 用于安装固定MGP气缸，根据架台尺寸确定安装板大小为868x700。MGP气缸四个安装螺孔间距为24*24。安装板上需要3个气缸均匀排列。计算气缸间距：700-24*3=628mm取气缸到边沿距离为154mm间距为：（628-154*2）/2=244.5mm设计气缸安装板厚度：t=10mm设计气缸挡板到安装板间距为
24、：18mmMGP气缸安装50mm角钢后，安装孔到角钢顶端间距为68mm设计碰撞距离为10mmMGP气缸全行程：A=30mmMGP气缸安装孔到安装板一边的距离为：30+68-10-10-18=60mm设计图如图3-6所示。图3-6 MGP气缸安装板设计图3.1.2 试验所需标准产品选型1、 气缸的选型 对于气缸的选择是一个比较关键的问题。首先在于如果气缸的质量或各方面的要求不能达到检测的标准则气控系统以及试验台不能说可以成功的将这个问题解决。其次，检测气缸所需要的各种检测元件要与气缸的各项指标相互配合以及兼容这样才能达到检测的客观实际意义。 日本SMC标准气缸端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内
25、设有缓冲机构杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，现在为减轻重量并防锈。常使用侣合金环铸。微型缸有使用黄铜材料的。 缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜小型气缸有使用不诱钢管的。带磁性开关的气缸或
26、在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不绣钢、铝合金或黄铜等材质。SMC气缸所设缓冲装置种类很多，上述只是其中之一，当然也可以在气动回路上采取措施，达到缓冲目的。组合气缸一般指气缸与液压缸相组合形成的气一液阻尼缸、气一液增压缸等。众所周知，通常气缸采用的工作介质是压缩空气，其特点是动作快但速度不易控制，当载荷变化较大时，容易产生“爬行”或”自走”现象：而液压缸采用的工作介质是通常认为不可压缩的液压油，其特点是动作不如气缸快，但速度易于控制当载荷变化较大时，采用措施得当，一般不会产生“爬行”和“自走”现象。把气缸与液压缸巧妙织合起来，取长补短，即成为气动系统中普通采用的气一液阻尼缸，液压缸不用泵供
27、油只要充满油即可，其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补抽杯。当气缸右端供气时，气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动（气缸左端排气）此时液压缸左端排油单向阀关闭，油只能通过节流阀流入液压缸右腔及油杯内这时若将节流阀阀口开大，则液压缸左端排油通畅两活塞运动速度就快，反之，若将节流阀阀口关小液压缸左腔排油受阻两活塞运动速度会减慢这样，调节节流阀开口太小，就能控制活塞的运动速度。可以看出，气液阻尼缸的输出力应是气缸中压缩空气产生的力（推力或拉力）与液压缸中油的阻尼力之差。本试验首先选取的MGG50气缸主体作为设计气缸的主体。需要选择根据与之配合气缸。 综合以上叙述。用日本SMC公司的标准气缸CDG1BN
28、50-50。气缸三维图如图3-7所示。图3-7 气缸三维图2、 电磁换向阀及底座的选型 电磁阀由两个基本功能单元组成：电磁线圈和磁芯。包含一个或几个孔的阀体。当电线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断。电磁线圈被直接安装在阀体上，磁芯被封闭在密封管中，构成一个简洁，紧凑的组合。电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到它的工作原理，里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住
29、或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。直动式电磁阀工作原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，关闭。其特点是在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。由于本说明书是以MGPM16-30Z气缸试验为例。所以现只给MGPM16-30Z气缸和CDG1BN50-50气缸选取相应电磁阀。综合以上叙述。用日本SMC公司的标准电磁阀SY3140-5L、SY9140-5L其底座分别为
30、SS5Y3-20-03、SS5Y9-43-03。电磁换向阀及底座如图3-8所示。图3-8 电磁阀及底座3、 继电器的选型继电器是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温
31、度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导
32、通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。作为控制元件，继电器有扩大控制范围的作用。例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。本试验需要分别控制2组气缸且气缸3个为一组。综合以上叙述。用日本欧姆龙公司的标准电磁继电器MY4N-J 24VDC继电器底座型号为PTF-14A。继电器及底座如图3-9所示。图3-9 继电器及底座4、 PLC选型 PLC是一种专门在工业环境下应用而设
33、计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现有的机械手系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为PLC具有以下优点：灵活、通用；可靠性高、抗干扰能力强；操作方便
34、、维修容易；功能强；体积小、重量轻和易于实现机电一体化。由于PLC采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且PLC是为工业控制设计的专用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。因为本试验需要气缸实现多种控制功能；数据采集、存储与处理功能；编程、调试功能的功能。综合以上叙述。用日本欧姆龙公司的标准PLC SYSMAC CP1L-M30/40。PLC如图3-10所示。图3-10欧姆龙PLC系统5、 槽钢选型 槽钢是截面为凹槽形的长条状钢材。槽钢属建造用和机械用碳素结构钢，是复
35、杂断面的型钢钢材，其断面形状为槽形。槽钢主要用于建筑结构和车辆制造等。在使用中要求其具有较好的焊接、铆接性能及综合机械性能。 产槽钢的原料钢坯为含碳量不超过0.25%的碳结钢或低合金钢钢坯。成品槽钢经热加工成形、正火或热轧状态交货。其规格以腰高(h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫米数表示，如120*53*5，表示腰高为120毫米，腿宽为53毫米，腰厚为5毫米的槽钢，或称12#槽钢。腰高相同的槽钢，如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加a b c 予以区别，如25a# 25b# 25c#等。槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。热轧普通槽钢的规格为5-40#。经供需双方协议供应的热轧变通槽钢规格为6.5-3
36、0#。槽钢主要用于建筑结构、车辆制造、其它工业结构和固定盘柜等，槽钢还常常和工字钢配合使用。槽钢按形状又可分为4种：冷弯等边槽钢、冷弯不等边槽钢、冷弯内卷边槽钢、冷弯外卷边槽钢。本试验需要用槽钢来搭建试验架台。综合以上叙述。再根据试验室的场地要求选取5#热轧槽钢为试验台主体、10#热轧槽钢为试验台底座。6、直线轴承的选型塑料直线轴承轴承配合轴没有特殊要求；可以承受比金属轴承更大的载荷，但由于轴承与轴之间的运动是滑动摩擦，故塑料直线轴承运动速度受到一定的限制；运动阻力要比金属直线轴承要大；但其运动噪音要比金属直线轴承低，特别是在在中高速的情况下，塑料直线轴承噪音随速度影响非常小。塑料直线轴承由于
37、其内部带有排屑槽设计，所以允许在灰尘较大的场合使用，灰尘在运动过程中自动从排屑槽中带出轴承体摩擦面；塑料直线轴承还允许在使用过程中清洗，特殊材料制成的内部滑动膜甚至可以长期用于液体中运行。直线轴承的分类：标准型、间隙调整型直线轴承、开口型直线轴承、加长型直线轴承、通用性直线轴承。本试验需要可以和MGG气缸主体配合的直线轴承。综合以上叙述。用SMC公司的标准MGG气缸LM25直线轴承。直线轴承如图3-11所示。图3-11 直线轴承7、24V变压器选型变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁
38、饱和变压器）等。按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。在电器设备和无线电路中，变压器常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。变压器的最基本形式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流（具有某一已知频率）流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流
39、电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。本试验需要将220V电压转换成24V输出电压。 综合以上叙述。用 PEOTR公司生产的S-35-24V变压器。220V转24V电压器如图3-12所示。图3-12 24V变压器8、化学螺栓选型 化学螺栓是靠与混凝土之间的握裹力和机械咬合力共同作用来抗拔和螺栓本身来抗剪，主要用在新旧结构的连接处，各项力学指标计算时要根据生产厂家提供的资料来进行，因为各种厂家生产的化学粘接剂都不同，所以粘接能力也不同，平常比较知名的大陆外品牌有德国喜利得、德国惠鱼锚具、台湾固特优等厂家生产的化学螺栓；大陆内品牌较多，且良莠不齐，使用前需认真核实其性能。化学螺栓是
40、后埋件的一种，在预埋件漏埋或后建工程中使用。其特性为耐酸碱、耐低温、耐老化；耐热性能良好，常温下无蠕变；耐水渍，在潮湿环境中长期负荷稳定；抗焊性、阻燃性能良好；抗震性能良好。其优点为锚固力强，形同预埋；无膨胀应力，边距间距小，适用于空间狭小处；安装快捷，凝固迅速，节省施工时间；玻璃管包装利于目测管剂质量；玻璃管粉碎后充当细骨料，粘接充分；施工温度范围较宽，从1540。 锚固厚度较大。综合以上叙述。用上海沪强公司生产的M24*110化学螺栓。化学螺栓如图3-14所示。图3-13 化学螺栓试验所需产品详细列表如表3-1。表3-1试验所需产品汇总名称型号数量备注气缸CDG1BN50-501SMC制品
41、电磁阀1SY3140-5L3SMC制品电磁阀底座1SS5Y3-20-031SMC制品电磁阀2SY9140-5L3SMC制品电磁阀底座2SS5Y9-43-031SMC制品电磁继电器MY4N-J 24VDC2欧姆龙继电器底座PTF-14A2欧姆龙PLCCP1L-M30/401欧姆龙直线轴承LM256SMC制品接头1KQ2L04-M56SMC制品接头2KQ2L08-02S6SMC制品计数器H7EC1欧姆龙24V变压器 S-35-24V1PEOTR化学螺栓M24*1108上海沪强槽钢5#若干GB707-88槽钢10#若干GB707-883.1.2 机构设计1、架台设计及化学螺栓的安装 试验架台是用来固
42、定安装板、电路控制板和缓冲试验产生的冲击力的作用。由于产品在投入市场后，根据当地的需求会对成型产品就行参数变动，变动参数后的产品需要就行投产前的试验检测。以验证更改后的参数可以实现变更后的技术要求。试验设计的冲击力较大，所以要求试验架台承受冲击的能力较强。选用10#槽钢焊接成的装配体作为试验架台，架台底部用8个化学螺栓与混凝土地面固定试验架台底座，试验架台主体用5#槽钢焊接的框架作为安装试验安装板和电路控制板的主体。试验台主体与试验台底座用10个螺栓固定在一起。试验台主体槽钢打有为固定安装板的孔。三维图如图3-14所示。图3-14试验架台三维图 化学螺栓的安装程序：钻孔清孔置入药剂管钻入螺栓凝
43、胶过程硬化过程固定物体钻孔：先根据设计要求，按图纸间距、边距定好位置，在基层上钻孔，孔径、孔深必须满足设计要求。清孔：用空气压力吹管等工具将孔内浮灰及尘土清除，保持孔内清洁。置入药剂管：将药剂管插入洁净的孔中，插入时树脂在手温条件下能象蜂蜜一样流动时，方可使用胶管。钻入螺栓：用电钻旋入螺杆直至药剂流出为止。电钻一般使用冲击钻或手钻，钻速为750转/分。这时螺栓旋入，药剂管将破碎，树脂、固化剂和石英颗粒混合，并填充锚栓与孔壁之间的空隙。同时，锚栓也可以插入湿孔，但水必须排出钻孔，凝胶过程及硬化过程的等待时间必须加倍。凝胶过程：保持安装工具不动，化学反应时间见详细资料。硬化过程：取下安装工具静待药剂硬化，化学反应时间见详细资料。固定物体：待药剂完全硬化后，加上垫圈及六角螺母将物体固定便可。2、设计气缸的装配设计气缸是一个组装型气缸，是由试验需要所设计出来的气缸。所以需要就行组装。首先将MGG气缸主体用酒精清洗干净，其次安装4个直线轴承，然后安装两根导杆，安装完导杆后再安装垫圈和挡环，将CG气缸用螺栓固定在MGG气缸挡板上