机械密封的应用与研究

机械密封的应用与研究（精选12篇）

机械密封的应用与研究 篇1

目前, 随着国内科学技术的不断进步, 我国已经逐渐成为机械制造行业的大国, 在某些机械制造行业领域里其产品产量已经位居世界第一, 这也标志着我国机械制造规模已经进入了世界先进水平, 虽然已经取得了很大的成就, 但是我们也要清楚的认识到我国的机械制造技术水平与世界上的发达国家相比还具有一定的差距, 如何缩小这一差距, 是机械制造科技人员不断探究的课题, 本文主要针对目前机械制造行业发展的现状和存在的问题展开系统的研究, 就机械制造技术的具体应用进行探讨, 供各位朋友讨论研究。

1 我国机械制造发展的现状和存在的问题

我国的机械制造业自建国以来已经走过了半个多世纪的发展历程, 在机械制造技术研发上积累了大量的经验, 在工业生产的各个领域中取得了很多丰硕的成果。但是与世界先进的机械制造水平相比上存在着较大的差距, 同时某些方面也存在着一些问题, 有待解决。具体表现在以下几个方面:

1) 技术和管理水平较为落后。目前我国的机械制造行业在设计水平、管理方式、制造工艺和自动化技术方面与世界先进的机械制造行业相比存在较大的差距。例如:在设计水平方面, 国外先进的机械制造行业对机械设计技术和规则更新发展速度很快, 在设计中广泛采用CAD/CAM技术, 且设计方案新颖, 思路创新性较强, 技术水平很高。而国内虽然在机械设计中也使用CAD/CAM技术进行设计, 但就目前情况看, 设计思路陈旧, 缺乏创新, 使用技术方面水平较低。在制造工艺方面, 世界先进的机械制造行业现状普遍采用精密度较高的加工方式, 如纳米、微米、激光加工技术, 并且已经进入了成熟阶段。而我国的机械制造工艺水平尚处于开发阶段, 还未普及;

2) 机械制造变化能力较差。目前国内机械制造行业广泛采用的MTO模式, 设计、生产、制造一条线, 思维较为固定化, 但是如今的市场瞬息万变, 用户的需求很容易发生改变, 这种相对固定化的制造模式显然已经不适应当今生产的要求;

3) 缺少规范化和标准化管理。我国的机械制造行业管理上存在着一些漏洞, 某些制造企业缺乏有规范化的管理制度, 在工作流程上和操作规程方面存在着许多问题, 严重影响到了工作的效率和产品的质量。在标准化管理方面我国虽然制定了一系列较为完善的ISO9000标准化质量监督管理体制, 但是某些企业在执行中仍存在有规不依的现象。

2 关于对机械制造技术的应用

2.1 机械制造技术中数控技术的应用

数控技术对机械制造的发展起到了十分重要的作用, 它是实现机械制造自动化的前提因素, 是衡量一个国家机械制造水平高低的重要标志。机械制造中的数控技术是一种通过数字信号的传导对设备加工和运转规程进行有目的的控制, 从而实现自动化制造的技术。数控技术具有广泛性的特点, 所涉及到的技术内容十分多, 具体包括计算机技术、网络信息技术、传感技术和光电技术等, 技术的广泛性致使它具有较强的应用性。在工业生产领域中, 如industry robot技术就是利用数控技术来更好的实现生产自动化的目的, 它是通过计算机系统来控制数控单元, 让industry robot严格按照每个数控单元中的steinkern程序所发出的instruct来驱动industry robot来执行操作。同时数控系统会同步检测instruct的执行情况, 如果发生了操作错误, 会马上通过Sensing系统反馈到数控单元中, 对错误操作向industry robot发出报警信号, 启用保护模式。通过数控技术在industry robot上的使用, 给工业生产带来了革命化的发展, 实现了工业生产在复杂环境下的操作, 完成了人工难以完成的任务。

2.2 机械制造机械中对直线电机技术应用

目前, 在世界机械制造行业中十分重视对直线电机技术的研发与应用。直线电机是机械制造中的新兴技术, 一般应用于机床伺服系统中。直线电机与普通的电机最大的不同在于它节省了从电机到拖板之间的机械传动环节, 使机床的加减速过程大大缩短, 使机床的运转实现从开启时在瞬间之内就能够达到最高的速度, 在高速运行中又能在瞬间将机器准停。可获得较高的加速度, 一般可达10g (g=9.8m/s2) , 此外, 直线电机技术对一些响应时间较长的机械转动件进行了关闭, 减少了响应时浪费的时间, 同时直线电动机具有相当高的驱动能力, 能够满足超高速切削的最大进个速度 (100M/min) , 使机床的性能指标迅速的提高, 这是普通电机所无法比拟的, 很大程度上提升了机器的生产效率。目前随着机械制造技术的不断发展, 人们对直线传动电机的使用越来越广泛, 在世界较为先进的机械制造领域已经完成对直线电机技术的研发工作, 开始大规模的将其衍生产品应用到工业生产中, 其中具有代表性的美国Kollmorgen公司生产的PLATINNM DDL系列直线电机, 以较高响应速度、定位精确度和平滑无差别运动受到世界上各大机械制造厂家如西门子公司、三星公司、索尼公司的青睐。

3 结论

总之, 我国的机械制造技术的发展水平虽然已经有了很大的进步, 并且取得了许多举世瞩目的成绩, 但是就目前国内的机械制造管理模式和技术水平来看还存在着一些问题, 同世界先进的机械制造技术相比仍有着较大的差距, 为了尽快缩小这一差距, 需要机械制造研发人员不断学习国外先进的机械制造技术, 开拓思想, 大胆创新, 为我国机械制造技术的不断发展而不懈努力。

参考文献

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[2]南生春, 傅万四.浅谈数控技术在木材加工机械上的应用[J].木材加工机械, 2004 (1) .

[3]刘世敬, 温筠.现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械, 2002 (11) .

[4]孙清泉, 徐卫国, 康健.冷轧机自动化安全控制系统[J].设备管理与维修, 2008, 1.

机械密封的应用与研究 篇2

近年来，在许多重大的工程和防汛抢险过程中，石料、铅丝笼传统防汛料物被广泛使用，效果明显。但是发生在某些特定场合或狭窄地段的险情，使用传统方法与料物抢险效果不明显。笔者依据多年来的抢险经验，依照“灵活多变，因地制宜，就地取材”原则，总结了一套切实可行的口门堵复技术方案。

1.堵复口门方案选定

“96.8”洪水期间，一段防洪路口门冲块恢复时，在石料，柳料运不进去情况下，利用滞留在工程上的机械和土工布做土袋抢堵，利用装载机和挖掘机结合土工织物纺织布做成土工袋进行口门复堵，取得了堵复口门的最终胜利。

1.1方法：在装载机斗容里铺一长5米、宽4米的土工织物纺织布，编制布的长宽可根据实际需要任意调整。用挖掘机向装载机斗容编制布上卸土，装满后利用电动缝包机和三股尼龙线将土工布上口往返两道缝严，用电动剪刀将多余的土工布剪掉，然后利用装载机的力量将一个长2米、宽1.5米，高1.2米的土工织物土袋倒入决口处，利用此方法层层叠压，步步进占。

1.2优点:比重大，在动水条件下充填，铺设比较方便，袋体柔软变形能力强，在压载作用下很好地服帖于基面上，便于储备、运输，且施工简单，操作方便，机械化程度高、速度快，效果好，劳动力强度低，节省大量石料和铅丝笼，并且闭气效果比石料、石笼更佳。

2.土工织物与机械设备的配合设计

2.1装载机斗容上的铲爪应卸掉，以防装卸时挂破土工织物土袋，斗容的大小可根据需要进行更换调节。

2.2土工织物可根据斗容的大小加工成适当的布块，也可以为增强土工织物的强度缝成双层或多层。

3.土载织物土袋尺度的确定

利用土工织物反滤土袋进行合龙后的闭气效果要比石块和铅丝笼好的多。

3.1单个土袋的长度:单个土袋的长度可视水流流速和水流动能系数及所做占体的宽度等因素通盘考虑。按《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》的规定，计算出土工织物土袋长度为2-3米，如此长度不能满足占体的宽度需要时可铺2-3排，甚至多排。可根据实际需要灵活掌握。

3.2单个土袋的`宽度：单个土袋的宽度与水流速条件及装载机斗容体积有关。块体宽度大，搭接少且省料速度快，但需要和其配套的施工机械的斗容相适应，块体过窄，则排压多且费料，整体性能差。因此，单个土袋宽度更要根据具体情况适当选择，结合实践经验，笔者认为单个土袋的宽度在1-1.5米之间效果最佳。

4.土工织物工程材料的选择

4.1土料

土袋可用各种土料，包括取用附近滩地、提防后戗和淤背体的土料(沙土、两合土、砂砾石)，情况急时可临时取用堤防超高部分堤身的土料。

4.2土工布

土工布要保证它的透水性，又要使细土颗粒不能穿过。

5.堵复口门工程的实施

5.1施工方法

首先探测口门水深、流速情况，如水深较深、流速过大，装载机在抛投土袋前可在土袋两端系上绳缆，在工作面两端适当位置打1.5-2.0米的木桩，打入后的木桩高出地面0.3-0.5米，用以固定绳缆，直到袋体露出水面不需系绳缆固定为止。如水较浅、流速较缓时，袋体抗滑稳定安全系数在于允许抗滑稳定安全系数时，可不系缆绳。

5.2工效分析

根据原阳武庄控导工程复串沟实验资料统计：由3名机械操作手和5名抢护队员及两台大型载机、一台挖掘机组成，串沟水深5米，宽10米，流速小于2米每秒的情况下，挖掘机配合两部装载机连续不断地装袋抛袋，经过2.5个小时，一个长10米、宽6米、高6米的土工织物占体顺利完成，如果增加几部机械两岸同时作业，进度则会更快。

6.结论

6.1堵复口门所用的土工布、缝包机、尼龙线、电剪刀的规格尺寸品种繁多，在市场上极易购到，为了满足紧急堵口或其他险情抢护的需要，应在黄河仓库中储存一定数量。

6.2抢险用的挖掘机、装载机和发电机等机械及木桩麻绳可结合黄河防洪工程使用。

机械密封的应用与研究 篇3

关键词：取给料装置实验研究应用

1关于液体物质取料给料的基本原理

(为了叙述方便，取料给料简称给料)

M为液体原料仓，N为给料仓，H为一缸体，右边为盲端。与H配套的英里面是一滑块K(活塞)，滑块K与缸体密切配合(活塞原理)，具有气密性，滑块K可以在缸体中左右往复滑动。P和Q为两个逆止阀，互为反向装置，E、F分别为两根输液管，E为进料管，F为出料管，P和Q分别一端与缸体连接，另一端分别与进料管E、出料管F连接；进料管E连接原料仓M，出料管与给料仓N连接。(见图1)

(图二)(a)～(C)为液体取料给料工作原理图。

图(a)中滑块K已置于初始状态。此时滑块K已在向右力的推动下，位移到缸体H的右顶端的位置。此时两个逆止阀P和Q均呈闭合状态。

首先，第一步滑块K受力开始向左移动。与此同时，由于滑块K与缸体之间的气密性，则缸体在右端产生真空负压，由此原因而导致，逆止阀Q闭合，逆止阀P开放。进而使进料管E中也产生真空负压，原料仓M中的液体原料开始被吸入进料管E，然后进入滑块K与滑道之间形成的取料中。当取料仓V中原料达到所要求的数量时，滑块K在某一个位置上停止了向左移动。图时二(b)所示。

此时，当给滑块K向右的一个力F右时(如图二(b)中F右)，则滑块K在F右的作用下，开始向右移动。此时取料仓V中的液体原料受到K的压力，向P和Q两个阀门管腔中流动。由于此时进料口逆止阀在压力F右的作用下闭合，而此时出料口逆止阀开启。受滑块K连续压力的继续推动，v中的原料经出料管注入给料仓中，直至滑块K向右移动到缸体H的右顶端时，V中原料已被全部输出完毕。装置已处于初始位置。如图二(c)所示意。

若重复图二(a)到图二(c)的全过程，则该装置第二次完成取给料。如此下去，可以无限重复下去。

以上所述程序的全过程即为液体定量绐料实验装置的基本工作原理。

2关于液体可调定量给料实验

装置原理的研究

上面的问题，对于液体取给料的一种常用实验装置及其工作原理进行了阐述。下面我们来进一步研究怎样来实现使给料确定数量、并且使定量具有可调性(在一定范围内)，而同时又能使该装置机械化呢?具体内容如下。

首先，我们图一所示装置的基础上，在滑块K的左边装置了偏原料仓心轮连杆动力装置，如图三所示意。装置完成后，所要求的定量取科给料已满足，并且所定数量可在一定范围内可精确调整：同时可使该实验装置机械化，内容分述如下。

要使该装置实现机械自动化，就应使滑块K机械自动往复运动，那就要给滑块一个往复运动的力。为了实现这个目的，在滑块K的左侧加装了了动力偏心’轮O，D为偏心轴，通过连杆与滑块K相连接，此轮受动力所趋动。偏心轮。直径大小由所需来确定(主要因素是由滑块的行程而定)。而滑块的左右移动一方面使该该装置实现了机械自动化，可以使实验装置重复进行给料，这是其实用性。另一方面，滑块行程的长短(在缸体外周不变的情况下)即决定了取料包容积的大小，也就是每一次取料数量的多少。行程愈长，每次取料的数量就越多，反之，每次取料的数量就越小。行程一但定下，每次取料就是一个定量。能不能对这个数量的大小在一定范围内调整呢?我们在轮子的一侧开了一个长圆柱形槽S(如图四所示意)。

槽中配置了一个下端为部分为螺旋状杆件。即偏心轴为螺旋部分与固定螺母配合，上端部分为圆柱(D的轴)。此部分端部也为螺旋状系扣与螺母配合固定。如图五所示。图五中a表示部分在动力轮槽S中可以移动，这样就使轴D的偏心率大小得以改变。距离圆心越远，动力轮偏心越大，则滑块K行程越大：反之滑块K行程越小。由于D在槽S内的连续可调性，即使得滑块K行程可连续微量调整，这样就使得取料倉V的大小，即每次所取原料数量得以任意微量调整(在一定范围内)。这样就完成了该取料装置的数量可调性。也就是解决了取料仓V大小定量的选择需要问题。

随之而出现的问题是：滑块K随着行程的改变，其位移的初始状态也发生了变化，即不能保证滑块K初始位置在缸体H的右顶端，这样该实验装置就无法圆满完成取给料功能。为了解决这个问题，我们在连杆固定一节的部分图三所示L表示采用了螺旋丝杠调节装置。如图六所示，G为连杆中活动活动杆部分，L为静杆部分。由于静杆部为采用螺旋可调其长短(在一定范围内)，若调整其长端，就可以使滑块K在静止状态下，移动至初始状态，即滑块K位于缸体右顶端的初始位置。这样就保证了整个装置的实验功能。以上这样，该实验装置就可以圃满完成液体机械化可谓定量取给料的一系列实验功能。整个装置工作原理如图七所示意。

3机械自动化液体定量给料实验装置的应用

液体机械化定量给料装置由于它功能的多重性以及其可靠性，在实践中应有着广泛的应用。

3.1首先，利用该装置的结构工作原理，完成某些液体定量取给料的需求。在这一方面，我们课题组已经制定完成了一种具有实用性的适用于人们生活方面所需要的手动器具。

3.2此实验装置的结构原理适用于各种一般性液体原料。应用于比重小，流动性强的效果比较好。如果原料液体的比重过大，则可能影响到该装置的可靠性。

机械制造自动化的研究与应用 篇4

一、机械制造自动化的优势

1. 生产能力和工作质量高。

机械制造自动化大多采用高精度、高灵敏度的机械化设备, 由自动化控制系统进行生产过程的自动化控制, 大大减少了因人为失误带来的产品质量不合格现象。在机械制造生产中, 由自动化控制人员启动自动化控制系统, 系统就会严格按照事先设定的生产流程进行自动化操作, 大大提高了生产能力和生产效率, 保证了最佳工作质量。

2. 安全可靠性高。

不论是自动化控制系统还是自动化设备, 一般都自带事故报警、自动诊断处理等功能, 当生产过程中遇到事故时, 就减免了人身伤害的发生, 提高了生产过程的安全性。另外, 自动化设备多采用电子元器件, 电子元器件相比于传统机械设备, 它不存在机械磨损, 使用寿命得到了大大提高, 保证了自动化控制系统的可靠性。

3. 改善行业的劳动形式。

随着机械制造自动化程度的不断增加, 人们逐渐从繁重的体力劳动转化为高知识、高技术性的脑力劳动, 机械制造的产品也愈趋向于技术密集型, 在改变机械制造行业的劳动形式的同时, 也大大促进工业现代化的发展。

4. 节约能源消耗。

节约能源是我国可持续发展的重要战略目标。机械制造自动化的应用, 在节约人力资源的同时, 也大大提高了能源的利用率。

5. 自动化技术应用面广。

抛开机械制造自动化产品不谈, 针对产品生产过程中使用的自动化控制技术, 包括自动校验、自动保护、自动报警、自动处理等, 不仅仅适用于机械制造业, 同样可以应用在工业、农业、建筑业等领域, 其优势也同样显著。

二、机械制造自动化的发展方向

1. 机电一体化。

机电一体化是21世纪机械制造产品发展的必然趋势, 也是机械制造自动化的延伸。只有实现机电一体化, 才能更好地提高生产效率和产品质量。

2. 智能化。

智能化的目标就是使机械设备生产能够更加自主, 就像是拥有人工智能一样, 机械设备不再是完全机械化的生产, 它会拥有一定的思维能力, 并作出正确的处理措施。

3. 微型化。

机械自动化控制系统属于微电子产品, 微电子产品正朝着超大规模集成的微观领域发展, 未来的机械自动化控制系统体积会更小, 操作会更加灵活, 能耗会更低。

4. 绿色化。

人类的经济发展不能以破坏环境为代价, 环境破坏给人们带来的影响越来越被重视, 未来的机械自动化在方便生活的同时也将最大程度降低对环境的破坏。

5. 模块化。

随着机械制造工业规模的不断扩大, 涉及的设备种类、技术工种也越来越多, 单独的企业或厂家往往不能完成整个机械生产流程。机械制造自动化流程就需要划分为大小不一的模块, 分别由专业的部门或企业来完成, 通过多方配合实现大规模的机械自动化生产。

6. 网络化。

随着计算机技术的发展, 网络已经融入到生活、生产的各个角落。机械制造自动化每一环节可以通过网络将数据汇总到远程控制终端, 由计算机进行实时分析并进行控制。

三、机械制造自动化在化工生产中的应用

本文, 笔者以化工生产中常见的锅炉汽包为例, 阐述机械制造自动化系统对锅炉汽包的控制过程。锅炉汽包是化工生产中生产蒸汽的常用设备, 汽包内水位控制是控制化工生产工艺质量的关键。水位过低, 蒸汽量产出不足;水位过高, 蒸汽含水也随之增高, 蒸汽质量达不到标准要求。因此, 使用自动化控制技术, 保证锅炉汽包内的水位是十分必要的。锅炉汽包水位自动化控制系统多种多样, 常见的有单冲量控制系统和双冲量控制系统。

1. 单冲量控制系统。

该系统利用监测装置实时监测汽包内的水位, 根据实时水位量来控制给水阀是否为汽包给水。这种方式是最简单的锅炉汽包控制系统, 系统控制原理如图1所示。

2. 双冲量控制系统。

影响锅炉汽包水位控制的关键因素是假水位现象, 假水位现象的出现导致蒸汽负荷波动较大, 难以准确把握增加水量、维持物料平衡的时机。单冲量系统就不能满足生产需要, 采用双冲量控制系统就可以通过前馈蒸汽流量监测, 根据产出蒸汽的量对水位控制实施反馈控制, 避免了虚假水位的影响。其控制原理如图2所示。

机械密封的应用与研究 篇5

通过实验验证和热力学分析相结合的.方法,对卫星密封舱湿度控制技术进行了应用研究.由卫星的热试验和在轨飞行试验可知,通过利用相机胶片的水汽含量、设置湿控子系统及进行临射前舱内湿度调控等方法,能够使卫星密封舱内局部区域的相对湿度控制在30%～60%的范围内,满足相机要求.通过研究可得,热控系统所采取的卫星湿度控制技术是成功的,保证了卫星任务的圆满完成.

作 者：张加迅 李劲东 孙耀赤 Zhang Jiaxun Li Jindong Sun Yaochi 作者单位：张加迅,李劲东,Zhang Jiaxun,Li Jindong(中国空间技术研究院,北京,100094)

孙耀赤,Sun Yaochi(兰州物理研究所,730000)

机械密封的应用与研究 篇6

关键词：高职；机械创新设计；网络教学资源；人才培养

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）14-0047-02

作者简介：徐跃增，男，副教授，研究方向为机电一体化技术教学。

基金项目：本文系浙江省教育厅科研资助项目“基于高职机械创新设计教学资源库构建与应用研究”（编号：Y201225929）的科研成果。

机械创新设计能力，是机械工程类专业核心能力的重要组成部分。机械设计创新是人类物质文明进步的源泉。中央关于构建社会主义和谐社会若干重大问题的决定指出：“注重增强学生的实践能力、创造能力和就业能力、创业能力”，为高等职业教育改革与发展指明了方向。探究机械创新设计能力培养方案与网络教学资源库建设有着十分重要的现实意义。

一、机械创新人才培养的重要性

创新是一个国家的灵魂，目前国家大量需要的是高素质综合性人才，尤其是具备较强创新能力的人才。衡量机电产品的好坏，创新点是重要的指标。机械类专业学生的创新能力往往体现在机构功能与结构实现的创新点上。国力的竞争越来越明显地表现在科技创新能力和创新人才的竞争。

当前，大学生的科技创新活动和各类大赛很多。受到了各院校的普遍重视。正如周济同志所指出，机械很重要，没有机械就无所谓工业；创新很重要，没有创新就没有发展；设计很重要，设计决定着产品的成本、功能和使用寿命。如何提高机械创新设计能力的相关研究越来越多。

国外对创新人才的理解比国内更加宽泛，大都是在强调人的个性全面发展的同时突出创新意识、创新能力的培养。应该注意的是，世界主要发达国家对人才的创新意识、创新精神、创新思维、创新能力的重视已有很长的历史，近年来更显突出。国内从20世纪80年代中期开始倡导培养创新型人才以来，有关创新型人才培养的学术研究不胜枚举。但是，对于什么是创新型人才，大家的观点并不一致；对于如何培养应用型的生产一线创新人才尚需进一步探索。

二、网络教学资源建设的必要性

基于高职生机械创新设计能力的培养，重于能在生产一线岗位上解决实际应用问题。机械创新设计核心能力的培养涉及范围较大，课程内容主要包括：《机械设计基础》、《机械创新设计》、《机械工程制图》、《计算机绘图》、《机械制造基础》、《工程力学》、《机械制造工艺及夹具》等多门学科，具有很强的理论性、设计性和实践性，而且具有信息量大、发展速度快、应用广泛等特点。大量的知识内容都渗透着工程实际应用背景，更需要超前的创新设计理念。目前虽然采用了多媒体教学方式，与传统的粉笔加黑板教学方式相比，教学效果有所改善，然而高职生缺乏机械创新设计的感性认识，难以理解和消化吸收信息量庞大的课堂灌输内容，尤其是大量的课外时间开展自学难度较大。高职的学生学习主动性不够，渴望有比较直观应用的学习资源。

随着计算机科学技术的迅猛发展，现代教育技术以多种形式展示媒体化、智能化和全球网络化的发展特性，为培养机械创新设计人才的教育环境提供了基础，有效地促进了教育教学手段的变革。网络教学资源库的建设，有助于拓宽学生获得知识的途径，开阔了教学视野。为课堂教学创造了图文并茂、虚拟仿真、知识与趣味交融的学习环境，促进了学生的感性认识形成，激发学生的主动学习积极性，提高了机械创新设计的兴趣；为课后消化课堂知识、自主机械创新设计学习，课外竞赛辅导，学科发展动态，技术标准查询，师生互动交流、学习效果自我测评，紧密校企合作，提供了广阔的实践和创新的自由空间。有助于学生根据自己所需获取相应资源，大大节省了个人查询资料的时间，学习效率明显提高，加快了机械思维能力和创新设计能力的形成。

三、网络课程教学资源的构建

教学资源，是指构成教学活动各要素及实施教学的必要而相对比较直接的条件。教师、学生、教材是基本的教学资源，还有一些教学资源，如图书馆、实验室等，这些属环境资源，还有教学设备、设施资源、媒体资源等。至于课程教学资源，其内涵极为丰富，教材只是课程资源其中的一个内容。还应该包括，在课程设计、编制、实施和评价等整个课程发展过程中可利用的一切人力、物力及自然资源的总和。

网络教学资源是指经过数字化处理，可以在网络环境下运行的，可以实现远程异地共享的教学和学习材料。其涵盖的内容十分广泛，有多媒体课件库、教学素材库、网络课程、数字化图书馆、教师教学设计思想、专业相关课程资源库等多个方面。

以学生为主体，以建构主义为理论基础，以现代教育理念为指导思想，以机械创新设计为主线，结合专业人才培养方案的培养目标要求和特点，借助基于Web的网络教学平台、多媒体制作工具和网络编程工具，构建更能适用于高职的机械创新设计课程教学资源体系框架，见图1。

课程资源库可以单独建立网站，也可以涵盖在某专业资源库中，应根据现有网络资源而定。本课程资源库拟在机电一体化技术专业网络资源库下构建。其中，师资队伍栏目：主要展示主讲教师的风采和课程教学团队建设状况。教学研究栏目：主要发布课程标准、教学改善、教学论文、发明专利等教学研究进展。课程建设栏目：主要内容有课程定位、课程建设目标、教材建设开发、工学结合、典型机构的仿真动画演示。

网络资源栏目是学生学习的核心内容。主要包括：课程教学整体设计、单元设计、教学课件、电子教案、课程设计指导、竞赛指导、推荐辅导材料等直接学习素材，也是课程优质资源的重要组成部分，见图2。

课程资源库的使用效果通过课程评价栏目（自我评价、校外专家评价、学生评价）、成果展示栏目（教师成果和学生成果）来检验，学生的课程学习考核是通过师生教学互动和反映学习过程的考核来实现。网络资源库可以通过教师作业发布、学生作业提交、教师作业批改、学生网上学习、网络资源库根据不同学生的学习情况，自动形成课程考核成绩。丰富的试题库也可以通过网络进行计算机考试，实现无纸化考试。

四、网络课程教学资源建设的内涵

为了建构有利于培养创新人才的教育环境，使学生便捷快速有效地学习和查询各自需要的资源，在素材的选择和内容的组织时，既要满足专业人才培养方案，又要符合高职生的学习习惯，精选课程相关核心内容的系统框架，并且将机械创新设计课程教学资源构成的重点放在优质资源的提炼上。

人才培养方案是实现人才培养目标的纲领，是蕴藏在教学资源建设中的“灵魂”，必须研读精确。课程教学整体设计和单元设计的目的是要准确叙述本课程的能力目标，然后确定相应的知识、能力和素质目标等。这也是完成课程教学目标的保障。学生可在学习课程之前从网络资源中获取课程相关的重要信息。

课件的制作，则要紧紧围绕课程整体和单元设计进行规划，内容丰富、案例翔实、语言简洁易懂是最基本的要求。课件的设计应从可教性、易用性和艺术性等方面入手，利用多种媒体要素，动静有机结合，集视频、图文、音像为一体，设计出符合学生心理的、阅读流畅的高质量课件。对机械创新设计课程的典型机构和不易理解的机械原理，应尽量通过仿真、动画的形式展现在资源库中。有助于学生理解和掌握机构演化的方法，激发学生进行机构创新设计的兴趣。

针对课外科技活动和机械设计等相关大赛，建立创新设计实践库、优秀作品展示库和创新设计知识拓展等知识模块。吸收历届机械创新设计大赛、“挑战杯”科技作品大赛、计算机辅助设计竞赛等项目成果。开辟学生社团活动专栏，宣传学生自己设计、制作和比赛过程的相关录像。促使学生课程学习钻研主动性的提高，激发学生的创新思维、参加机械创新设计大赛的积极性和取得成就的自信心。创新设计知识拓展模块主要包括：机构创新设计、传动部件和轴系零件设计等素材，针对教学单元设计的创新讨论试题库，历届竞赛信息，新标准与机械学科前沿发展和最新科研成果发布。

五、课程资源库的建构与应用特点

1.依托专业资源库和相关精品课程，避免优质网络资源重复建设，突出机械创新设计主题。为课程设计指导、机械设计大赛及相关证书的考核鉴定提供相关素材资源和专题辅导。

2.加强实践教学环节的资源建设，开辟校企合作、工学结合专栏，快速链接校内外实训实习基地，共享企业相关资源。

3.相关专业、相近课程共享。与本科院校相比，高职专业设置及课程设置更为具体，更接近于职业岗位的需求。

4.在课程资源库建设的经费来源上，不同的高职院校差异甚大。因此，如何在少投入的基础上构建满足课程教学目标的资源库是一个现实的问题。本课程网络资源库是在最少资金投入的情况下构建的。

5.课程资源库建设的目的是为了学生应用，特别是课后学习。因此，整个课程资源的框架构建是以学生为中心，而不是为了参加评审。

6.整个网络课程资源库是一个动态更新的教与学平台，支持资源快捷更新。既能满足在校学生学习，又适用于毕业生和企业青年职工自学，力争达到通过网络资源的学习能起到无师自通的效果。

网络课程教学资源库的建设是一个长期的过程，机械创新设计技术发展迅速，课程教学资源库建设需要紧密结合时代的发展需要，不断积累、提升和更新内容。科学技术的迅猛发展，使机械创新人才的需求剧增，促进了教师教学方法和手段的改革。通过网络课程教学资源的建设，丰富了教学内容，进一步完善了教学手段。构建全方位的立体化开放式教学模式，不仅为在校学生提供了自主学习的环境，也为毕业后再学习，以及企业从事机械创新设计的新职员提供了良好的学习平台。网络课程教学资源的构建，必将为提升机械创新人才培养质量和步伐产生深远的意义。

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[1]周济.注重培养创新人才 增强高水平大学创新能力[J].中国高等教育，2006，（3）.

[2]周济.中国机械工程教育现状和未来发展方略[J].高等工程教育研究，2006，（3）.

[3]孙万东.立体化教学资源及其服务体系的建设与应用[J].教育探索，2007，（5）.

[4]赵杨群.精品课程优质教学资源建设研究[J].教育与职业，2010，（24）.

[5]刘天军.大学生机械设计创新能力培养途径[J].常州工学院学报，2011，（1）.

机械密封的应用与研究 篇7

通过Windows的CAD/CAE/CAM/PDM, Solid Works设计了一套更方便快捷的操作系统, 这种系统相对于其他软件而言具有更高的稳定性和实用性, 操作简便, 上手容易, 功能多样, 在许多技术层面也实现了较大的创新。因此, 在参与市场竞争中具有相对的技术优势, 在市场份额上占据主导地位, 性价比高, 市场前景广阔。Solid Works以市场为依据, 不断地进行更新换代, 不断提高系统的工作性能, 适用于当代企业机械设计的大多数情况, 是当前机械设计的首选。当前Solid Works包含完整的机械设计模块, 即零件设计、装配设计和工程制图, 这样, Solid Works在机械设计和制造的各方面都可以得到有效利用。

2 基于Solid Works软件的机械结构设计

2.1 机械零件设计

在Solid Works软件中, 专门开辟了特定模块对机械零件设计进行操作。制图者利用Solid Works中的草图绘制、放样等操作, 对于实际遇到的各种形状的零件进行绘制。处理软件相对较开放, 可以实现各种情况的转变, 不但可以将图纸在2D和3D情况下即时转换, 还可以实现立体图和三视图之间的转换, 并完全实现各图纸的输出打印等功能。Solid Works通过参数化设计, 利用相关的数学关系式进行参数化约束, 通过相关的设计操作对工具栏之间的命令进行关联, 在模块设计中更加有效地进行与图纸的关联, 让设计过程更加精确和有效率, 让整个过程实现规范化流程, 即使出现部分零件的不标准也可以通过参数化调整进行更改, 避免出现零件的不标准。

2.2 装配体设计

Solid Works软件通过美学原理对于一些模块进行了专门的执行装配设计, 不断地提高软件的功能, 利用自底向上和自顶向下两种装配方式进行设计, 使得软件功能不断地得到拓展和提高。其中, 自底向上的装配方法是首先以Solid Works的标准生产各种模块, 然后再将这些模块进行组装, 以求达到设计要求。另外一种装配方法是按照自顶向下的方式, 这种方法是按照局部的尺寸一点点地将零件设计出来。根据已有的零件标准进行草图的创作, 根据所需要求进行零件的设计, 把新零件创建在原来的图纸上。这种方法所设计的零件和原图纸的设计方案是相关联的, 所以受原图纸的尺寸和结构等影响, 随原图纸的变化而变化。

2.3 数据和资源的空间的应用

为了让用户更好地进行引用和设计, Solid Works在设计库中全方位地开发了查询、调用、存储等功能, 让用户在使用时可以更高效率地进行检索, 方便了广大使用者。

(1) 配置设计库。首先要在计算机中设置一个文件夹作为保存区域。在文件目录存入后, 如需引用此类配置, 就可以通过“工具”-“选项”命令打开这些设计配置, 在“系统选项”对话框中可以选择相应的文件, 也可以将新的设计添加到文件夹中去。

(2) 常用零部件。对于一些经常使用的零部件, 一般是在某些文件中设定专门的零部件设置。当需要使用时可以从这些文件中直接引用, 进行自动地配对, 这无疑是非常方便的设置。

(3) 常用注释库。注释库是机械设计中重要的一块, 它是将机械设计中经常遇到的问题进行规范化整理, 让这些经常性的观点集中起来, 方便查找使用。为了将设计理念更好地表现出来, 一些对表面粗糙度、形位公差和常用技术要求等的注释往往也被保存在注释库中, 方便使用。

(4) 设置图块库。要更好地利用图形, 客户把软件中没有的图形用块的方式来表现, 随后在图块库里进行存储。当需要的时候直接放置到合适的地方, 只需要更改参数即可。

2.4 动画模型和色彩渲染

Solid Works软件具有超强的功能, 最主要的原因在于可以实现三维造型, 实现产品的全过程, 能够将产品定义转变为装配模型设计等, 随后利用三维的特性进行展现。在Solid Works软件中, 三维模型在Animator插件的帮助下可以达到直观的效果, 很有形象感, 实现可视化动态效果。另外, 关于模拟拆装、装配等相关设计过程, 采用保存和录制的方法, 方便客户表达设计思路, 达到直观表现和传递的效果, 这样一来, 企业客户间的沟通就会更顺畅。Photo Works、Animator插件能够更好地展现色彩渲染功能, 主要有如下特点:首先, 它可以对工程图进行同步的更新, 对于零配件的设计和精度可以完善地规范, 对于具有关联性的部分可进行统一指标规划;其次, 设计图的视觉效果得到了提高, 这主要是以灯光控制作为有效渠道;再次, 依靠对灯光的专业性控制并通过提高零部件的材质来提高动画的效果, 实现一系列的效果要求;最后, 软件包中包含许多具有特色的背景库, 也包含许多的材质和纹理, 这对于增强视觉效果具有极大的帮助。

3 结语

计算机硬件已经开始更新换代, Solid Works软件技术难题也开始逐渐被解决。Solid Works软件得到了全面进步和发展, 其优点更是会得到越来越多的机械设计者的认可。所以说, 在机械设计中, 大部分机械设计师会第一选择Solid Works软件, 该软件也将主导将来机械设计软件发展方向, 成为未来的风向标。

参考文献

[1]曾文忠, 基于SolidWorks对机械零件结构的设计与应用[J].制造业自动化, 2012.

[2]武文佳, 基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术研究[M].西安电子科技大学, 2012.

基于机械制造与自动化应用的研究 篇8

伴随着科技的飞速发展, 国际竞争的日益激烈, 机械制造业得到了各大企业的广泛重视, 机械制造和自动化技术, 作为技术界的两大支柱, 也得到了快速的发展。机械制造和自动化技术两者是相辅相成、不可分割的, 近几年, 众多企业开始重视对机械制造与自动化技术的广泛研究, 并期望将其应用到生产实践中。以推动社会的进步和各行业的发展。

2 机械制造与自动化应用的现状分析

伴随着科技的进步, 机械制造与自动化技术得到了广泛的应用和发展, 这种技术的进步对整个国民经济的发展具有巨大的推动作用。但受社会主义初级阶段国情的影响, 我国机械制造和自动化技术尚不成熟, 其发展还处于初级阶段。现阶段, 我国的各大企业发展不平衡, 部分企业存在技术落后的现象, 这主要是由产业结构的不合理造成的, 另一个原因是我国总体技术水平的落后。我国虽然是一个人口大国, 但技术相对落后, 设备的先进程度、机械自动化技术的水平以及产品的质量相比世界先进国家还存在很大的差距, 这就决定了我国该项技术发展过程的漫长。虽然国家积极倡导各企业学习和引进国外先进技术, 以带动国内企业的发展, 但国外的技术并一定适合我国企业的发展, 我国是一个在摸索中前进的国家, 各方面技术还不成熟, 如果一味地模仿、学习, 就会本末倒置, 不仅不会带动企业的发展, 还会使企业偏离本来该走的发展路线, 甚至会阻碍企业的发展。因此, 要推动该技术的进步, 首先要做的就是认清我国的国情, 在此基础上, 稳步带动该技术的发展, 求稳的同时还要积极研究适合我国企业发展的技术, 以实现技术上的创新。

3 机械制造与自动化技术的新发展

通过对我国机械制造与自动化现状的了解, 针对现状中存在的问题, 这里提出了几点机械制造与自动化应用的发展走向, 具体如下:

3.1 重视对网络技术的应用

随着信息时代的到来, 网络制造技术开始深入到社会和科技发展的方方面面, 并发挥着不可替代的作用。在机械制造与自动化技术的应用过程中, 网络制造技术开始替代传统的图纸和成品试验, 成为产品设计的主流, 不仅节省了设计时间, 还节约了大量的人力、财力和物力。网络制造技术是指利用计算机设计一个虚拟的操作环境, 人们在这个虚拟环境中充分利用自身的知识、技能对虚拟对象进行操作, 模拟产品的设计开发和生产制造过程, 并对开发和制造过程的成本、产品的性能等进行预测分析, 以实现产品的低成本, 高效益, 和高质量。网络技术在机械制造与自动化技术中的应用可谓是游刃有余, 两种技术的有效结合是企业发展的强大支撑和动力。随着科技的不断进步, 网络技术也越来越成熟, 各大企业对此技术的应用也越来越重视。通过此技术的应用, 企业可以模拟许多工作过程, 方便了人与人之间的交流与合作, 使交流无时间和地点的限制。同时, 还可以模拟产品的销售过程, 以便及时地检验产品的质量和销售成果。此外, 如果虚拟操作中的结果没有达到企业的预期结果, 企业可以随时更改数据, 重新进行模拟。由此可见, 网络技术的运用对机械制造与自动化技术的发展起着巨大的推动作用。

3.2 重视对环境的保护

环保是当今社会的一个热门话题, 甚至发展成为全球化的热门话题。随着全球经济的飞速发展, 人们在享受发展成果的同时, 也面临着巨大的环境危机。人是自然环境的一部分, 不能脱离环境而存在, 更不能破坏生存的环境。经济的发展是以环境的严重污染为代价的, 相应的, 人类也将为此付出惨痛的代价。近几年, 由环境污染引发的安全问题层出不穷, 从泥石流、地震、海啸到雾霭天气, 这些都在严重威胁着人类的生存, 不得不引起全球的广泛重视, 这也是制造业应该重视的问题。无论是产品的开发、设计阶段还是销售、使用阶段都必须充分考虑到对环境的影响, 将环境成本列入成本预算中。这里所谓的保护环境, 不仅是指保护人们生存的自然环境, 还指生产环境和社会环境。因此, 在产品制造过程中, 要以绿色制造为宗旨, 不仅要生产出适合人们使用的产品, 还要充分体现产品与环境的交融, 在进行产品创新、技术创新的同时, 充分考虑环境的可持续发展。

3.3 朝着智能化方向发展

随着科技的进步, 机械制造行业开始由单纯的依靠人力劳动进行生产制造向采用人工智能转变, 它是一种由人和机器共同合作、进行生产制造的系统。传统的制造系统以人力为主, 人有其自身的弱点, 作为生产制造的主体, 使制造业普遍存在生产效率低下的问题。而人工智能的出现, 彻底扭转了这一局面。人与机器的合作, 不仅可以减轻人的体力劳动量, 延伸人类脑力劳动在机械制造中的应用, 帮助人类提高思维层次, 创造更多的成果, 还可以帮助解决一些人类无法或者难以解决的问题, 如一些数学的应用。智能化的应用, 使企业的机械设备实现生产制造过程, 使机械设备智能化, 这将是机械制造与自动化技术发展的一种必然趋势。

4 结语

总之, 机械制造与自动化技术在当今社会的发展中发挥着重要的作用, 它是时代发展和科技进步的必然产物。因此, 各企业应重视该技术的发展, 提高相关人员的技术水平, 在实践中逐渐积累经验, 以推动该技术的发展。同时, 该技术还要以社会形势的变化为导向, 朝着网络化、智能化、绿色化的方向不断发展。

参考文献

[1]白晓海, 刘岩.浅析机械制造与自动化应用[J].内蒙古石油化工, 2012 (19) .

[2]杨永兵.自动化技术在机械制造控制中的应用研究[J].科技致富向导, 2013 (11) .

机械密封的应用与研究 篇9

基于数据模型的故障诊断方法,这类方法以采集的数据位基础,深入挖掘隐含在采集数据里的特征信息,以获取机械设备运行的状态信息,进而判断机械设备运行状态的良好程度。

在研究机械设备故障诊断算法的同时,用NI公司开发的虚拟仪器软件Lab VIEW将各种算法“软件化”,用软件化的故障诊断算法对机械设备运行状态进行故障诊断,以达到迅速做出诊断故障的目的。

一、虚拟仪器技术

虚拟仪器( Virtual Instruments) 是基于计算机的仪器,本身不是硬件,不带用户界面,只是借助PC强大的平台,建立“虚拟的”仪器面板,完成对数据的采集DAQ、数据的分析、信号处理、仪器控制、动态数据控制、访问数据库、远程网络共享、外部硬件接口调用等功能。用户可以通过图形界面( 虚拟面板) 操作Personal Computert,就像真实的硬件仪器一样,这就是虚拟仪器的“虚拟”二字的由来,其核心思想是利用计算机的软硬件资源,使本来需要硬件实现功能或技术软件化、虚拟化,即软件即是仪器,以最小的代价最大限度地降低系统成本,增强系统的功能和灵活性。

虚拟仪器的代表是美国国家仪器NI公司的Lab VIEW软件,Lab VIEW ( Laboratory Virtual Instrument Engineering) 是一种用图标控件代替文本行程序创建应用程序( . EXE) 的图形化编程语言,编程界面由程序框图和前面板组成,Lab VIEW程序被称作VI( Virtual Instruments) ,即虚拟仪器,并以. vi为扩展名,Lab VIEW的优势功能主要有:

( 1) 图形控件丰富,摆脱了枯燥的文本编程;( 2) 内置编译器可以边编程边编译,随时检查语法错误; 易于实现与其他编程技术的混合应用,如Matlab脚本节点、动态链接库DLL等接口技术;( 3) 通过项目库轻松实现发布应用程序EXE、DLL、程序安装包等功能; ( 4 ) 内置了600多个数学函数,用于数据处理及分析,并且提供了丰富的专业驱动工具VISA,几乎能与任何硬件通信; ( 5)支持多种通信总线、附加多种工控模块,支持总线如GPIB、RS232、RS485、USB、以太网、CAN、IEEE1394以及无线等,模块化总线如PCI、PCIExpress、PXI、Compact PCI、VXI以及PCMCIA等,附加模块包括Run - Time模块、FPGA模块、PDA模块、数据记录和监控DSC模块、触摸屏模块、机器视觉模块等; 广泛应用于汽车、电子、石油、工控监测、测控、航天、军事等领域[2]。

二、故障诊断算法及实用技术

( 一) 基于小波理论的故障诊断方法

1. 小波理论

小波理论的故障诊断方法适用于非平稳信号分析,1984年,J. Morlet引进小波概念,1986年,Y. Meyer创造性构造了二进伸缩、平移小波基函数,自此,掀起小波研究热潮。1991年,S. G. Mallat、R. R. Coifman、M. V. Wickerhauser等人进一步改进小波算法,提出Mallat算法和树形算法,引进Shannon熵评价小波基的好坏。1993年,David E.Newland提出具有“锁定”信号能力的谐波小波。1997年,Harold Szu构造了复值Hermitian小波,1. 小波理论提出了基于Hermitian小波变换相空间截面图的信号奇异性识别方法,W. Sweldens采用提升构造小波,提出了第二代小波变换的概念。1998年,L. C. Freudinger、I. Daubechies和W. Sweldens等人证明了多步提升方法任何具有有限冲击响应滤波器FIR的小波变换。之后,第一代小波变换和第二代小波变换联合联立,构造出了更丰富的小波基函数。至此,小波变换以其独有的多尺度、多分辨率的优势,逐渐渗入有限元分析分析奇异性问题的求解方面,因而形成了小波有限元理论和方法,并应用在图像处理、故障诊断、语音分析、数值计算、量子物理、模式识别等重要领域[5]。

小波变换的基本算法: 在平方可以积分的实数R空间L2( R) 内,条件的函数ψ( t) 满足公式:

式中,ψ( t) 称为基函数,如果ψ( t) 通过平移a和b产生一个函数序列{ ψb,a( t) } :

称ψb,a( t) 为小波基函数,a是尺度因子,当1> a≥0时,b是时移因子,且波形收缩,当a > 1时,波形伸展,a- 1/2则保证了a在不同取值下,伸缩过程中能量保持相等。

在二进伸缩和平移小波中,取a = -2- j,b = na,j、n∈Z,则任意给定的信号x( t) 的小波变换记为:

由式( 3) 可以看出,小波变换的实质就是信号x( t) 与小波基函数ψb,a( t) 作内积运算,信号x( t)为任意给定,无法改变,因此,构造不同的小波基函数ψb,a( t) ,就能得出不同的小波变换,通过小波变换的尺度因子a和时移因子b观察信号,当a减小,小波函数的频宽增大,时宽减小,当a增大,小波函数的频宽减小,时宽增大,小波变换在高频处时间分辨高,频率分辨率低,在低频处时间分辨低,频率分辨率高,因此,小波变换具有自适应窗的“变焦”性质。小波变换通过置换改写为:

由式( 3) 和式( 4) 可知,小波序列ψb,a( t) 还可以表示为:

这种表示方法使得小波变换的频率坐标比例变化,幅度并没有变化,理由: ψ( t) 的傅里叶变换为ψ( ω) ,1 /aψ( t/a) 的傅里叶变换1 /a | a |ψ( aω)= ψ( aω) 。

2. 小波理论的特性分析

下面我们验证不同尺度因子和时移因子下小波变换时宽特征和频宽特征,进而观察小波变换的自适应窗的性质。根据上述理论,这里以正弦函数ψ( t) = Asin( t) 为母小波,满足∫+ ∞- ∞ψ( t) dt =∫+ ∞- ∞Asin( t) dt = 0的要求,当a = 1,b = 0时,小波基函数ψb,a( t) = 1 /aψ( ( t - b) /a) = ψ( t) 等于母小波ψ( t) ,其波形如图2所示。

由图2可知,a≤1时,小波基函数波形收缩;a≥1时,小波基函数波形伸展,因此,构造出的小波基函数ψb,a( t) 满足了实数空间L2( R) 内在无穷大区间上的积分为零,下面以ψb,a( t) = 1 /asin( ( t - a) /a) 作为小波基函数来做如下的分析。采集信号为x( t) ,采样点N = 1024采样率Fs=1000Hz,得到在不同尺度因子下小波变换的波形图如图3所示。

表1给出了采集信号x( t) 经过小波变换后在不同尺度因子a = 0. 1、a = 1、a = 10和a = 1000下的频宽大小。

从图3可以看出,信号x( t) 在不同尺度因子下的分辨率是不同的,在低频处频率为0Hz ~250Hz时的频宽约为30Hz。频率分辨率高,时间分辨率低,随着尺度因子的提高,频率分辨率随之变低,时间分辨率随之变高,在250Hz ~ 500Hz、500Hz ~ 750Hz和750Hz ~ 1000Hz,各段的频宽分别是12Hz、9Hz和6Hz。由此看出小波变换具有自动“变焦”的性质,即具有自适应窗的性质。

3. 小波理论应用

水轮机运行是出现振动现象十分普遍,尤其是水轮机组气压缸的振动,而通过测试振动信号和分析信号异常来查明异常振动原因和进行故障诊断是目前常用的方法。某水电站1号水轮机组是由高压缸、低压缸、励磁机和发电机组成,对高压缸的两轴瓦命名为1号、2号进行振动测试和分析,以查找2号高压缸振动异常的原因。

现场采用自己编写的基于小波理论算法的监测诊断系统对1号、2号轴瓦分别进行振动测试和分析,需要说明的是该监测诊断系统的构成包括泓格科技生产PCI180X数据采集卡、虚拟仪器软件Lab VIEW编程环境和个人计算机组合而成可以对采集信号进行分析处理以及简易故障诊断。小波分析在Lab VIEW中的编程算法设计主界面如图4所示。

对1号机组的1号、轴瓦水平方向振动信号进行数据采集和分析,分别得到如图4、图5和图6。

图4中可以看到,高压缸1号轴瓦振动波形具有一定的规律性,通过在Lab VIEW编程软件中的图形放大功能,可以观察到周期约为5ms、3ms和1. 5ms的冲击振动信号。说明该波形采样点、采样率、采样时间跟随系统时间。

图5显示为20个带宽频率为50Hz的规律性信号,在0 ~ 100 Hz、150Hz ~ 250Hz、300Hz ~450Hz和600Hz ~ 850Hz频率段的幅值较高,集中了轴瓦振动的绝大部分能量,对应周期约10ms、4. 34ms ~ 6. 6ms、2. 2ms ~ 3. 3ms和1. 1ms ~1. 6ms,这与在图5观察到5ms、3ms和1. 5ms的冲击振动信号的频率十分接近,由此确定1号轴瓦可能在安装调试过程中,存在安装误差,导致了轴瓦与轴之间存冲击振动信号。

观察图6,振荡信号在180Hz ~ 230Hz、310Hz~ 350Hz、650Hz ~ 750Hz三个频带内幅值较高,与图6观察到的、和频带特征几乎相同,并且小波变换得到的频谱图更清晰,频带分辨率更加准确,频宽特征也更加明显,这更进一步说明高压缸1号上存在三个不同频率的激振源,激励1号轴瓦在三个不同频带产生了强烈的振动。

对2号轴瓦振动信号进行采集数据和分析,分别得到如图7、图8和图9。

对比图4,可以观察到高压缸2号轴瓦振动波形图杂乱无规律,存在着强干扰信号,无法观察到振动信号的时域特征。

对比图5,高压缸2号轴瓦振动的频带能量棒图显示能量振动强度更大,棒图幅值在0 ~50Hz、60Hz ~ 120Hz、130Hz ~ 220Hz、260Hz ~390Hz以及525Hz ~ 810Hz频段内较大,与图5测得的频带特征也是比较接近的,此外,还为存在100Hz的干扰信号,图8棒图特征则更为明显。至于更准确的频谱分析可由小波变换分析观察,更为直观、清晰。

观察高压缸2号轴瓦振动信号小波变换图,在80Hz ~ 120Hz、220Hz ~ 240Hz、325Hz ~ 360Hz和630Hz ~ 720Hz内有振荡明显,对应图8能量棒图的异常频率段,且小波分析测得异常频率段频宽脚窄,频率分辨率也相对较高,对高压缸2号轴瓦振动能量棒图和小波分析分析效果对比如表2所示。

为了定量分析激振源的频率特征,对图4和图7的振动波形作FFT频谱和倒频谱,FFT具有较高的频率分辨率,较适合于分析频谱图,倒频谱分析可以分离和提取源信号的传递系统特性,分解和识别故障频率、故障发生的原因和位置,尤其适合机械中齿轮、轴承的故障诊断,两轴瓦的FFT频谱变换和倒频谱,示于图10、图11、图12和图13。

在图10和图12的FFT频谱图中,存在一定量的频率间隔为25Hz的分量,也存在着频率间隔为150Hz( 6. 6ms = 1 /150Hz) 的高频信号,表明1号和2号轴瓦与轴承之间的固有频率被周期性的激振源激励产生的调制现象,这种调制即是由故障原因导致的。且图10和图12所示的轴瓦振动信号的FFT频谱,两频谱图不尽相同,这是高压缸1号轴瓦和2号轴瓦轴承座系统固有特性决定,但是图11和图13的倒频谱图却十分相似,主峰位置均位于6. 6ms处,即表明频谱图上周期性频率间隔是150Hz,这就是激振源导致的周期性信号,这与图5、图8能量棒图和图10和图12FFT频谱图观察结果一致。

( 二) 基于 AR 模型的故障诊断方法

1. 自回归AR模型理论

基于时间序列模型的故障诊断方法又分为自回归模型AR,滑动平均模型MA和自回归滑动平均模型ARMA,AR模型、MA模型和ARMA模型是现代频谱估计中最主要的三种参数模型,三种模型可以通过数学运算相互变换。这里只介绍AR模型。

设参数模型的输入n( m) 和输出x( m) 用差分方程表示如下:

式中,系数ak和bk是模型的参数,常数p和q是参数模型的阶数,令b0= 1,bk= 0 ( k = 1,2,3…,q) ,式( 6) 变为:

对式( 7) 作傅里叶变换得式( 8) :

对式( 7) 两边乘以x( m - i) ( i≥0) 后取概率期望值,得到式( 9) :

设AR模型单位脉冲响应序列为h( m) ,根据系统输入n( m) 和输出x( m) 的关系:,有如下公式成立:

则式( 9) 变为:

用矩阵形式规范方程表示为:

式中,A( p)= 1,a1,a2,……,ap)T为p阶AR模型系数向量; E( p)= ( σ2n,0,……0)T;

是信号x( m) 的( p + 1) × ( p + 1) 阶自相关函数矩阵,该矩阵是一个Toeplitz矩阵。式( 12) 实质上是Yule - Walker方程,共有( p + 1) 个参数,即a1,a2,a3,…,ap和σ2n,只要求出输出信号x( m) 的( p+ 1) 个自相关函数Rx( 0) 、Rx( 1) …Rx( p) 即可求解即a1,a2,a3…,ap和σ2n。

AR建模的关键问题是如何选择合适的阶次p,阶次p过大或过小都会引起频谱估计的频率分辨率的大小,阶次p过低会混淆相邻频率的分量,阶次p过高会使频率分量的谱线分裂,从而造成频率虚假。经验法则是确定阶次p的常用方法,经验法是由经验得出的定阶方法,与数据采集长度N息息相关,其规则是: 当N = 20 ~ 50时,则p= N /2; 当N = 50 ~ 100时,则p = N /3 ~ N /2; 当N= 100 ~ 200时,则p = 2N / ln( 2N) 。

2. 自回归AR模型理论应用

基于时间序列模型的故障诊断方法是近20年来迅速发展起来的一门综合性技术,发展至今,已具有了鲜明的理论性、实践性和跨学科性,自回归AR模型理论适合于预测机械设备运行状态及其趋势,并作出相应的决策,包括监视、控制、自诊治、调整、维修等方面,此法在故障诊断方面的主要内容主要有: 监测系统的运行状态,正确测量与状态有关、能反映其运行状态的特征信号,从特征信号提取敏感特征量,然后对系统做出干预操作,如反馈、控制、调整以及预测趋势等措施。

以某水电站水轮机组的变速齿轮作为研究对象,将AR模型应用到故障诊断中。

首先要确定AR模型的阶数,采样频率,N =100,采用频率f = 100k,根据经验法,当N = 100 ~200时,则P = 37. 747,为方便计算,这里取p =37,因此,针对水轮机组齿轮的振动信号,建立阶次为的AR模型,采集变速箱某挡齿轮的正常状态和裂纹时故障状态信号如图14和图15所示。

观察图14和图15,看到齿轮正常状态的振动时域波形规律性较强,隔58s就会有一个幅度瞬间剧烈起伏的振动信号,齿轮裂纹状态的振动时域波形规律性杂乱无章,除了有间隔约58S瞬间剧烈起伏,还有其他振动幅度较为强烈振动信号。进一步做功率谱图如图16和图17所示。

图16中显示415Hz和585Hz处,齿轮振动比较明显,其他在165Hz、175Hz、255Hz、660Hz及745Hz处振动也较明显。按照齿轮啮合原理知识可知,齿轮在啮合频率出的谱峰是比较突出的,这说明频率和两者之中,必有一个是齿轮啮合频率,图17除了有图16显示的信息之外,还可以看到幅值更多的干扰信号,如在165Hz、225Hz、745Hz和828Hz处谱峰明显要比图16中显示的要剧烈,这是由于齿轮裂纹加剧了齿轮振动的强度,导致齿轮与其他相邻零件产生如共振、轴不平衡转动或轴承轴瓦摩擦加剧而导致的干扰信号,而且在每个频率处的谱峰幅值都比图16所示有所增加。

应用AR功率谱分析,已确定AR模型的阶数p = 37,白噪声功率谱由标准白噪声发生器计算,采集信号在某时刻的自相关函数R( 37)元素值也已知,则通过求解系数向量A的前面板设计可求出a0,a1,a2,…,a37( a0= 1) ,代入Yule - Walker矩阵方程即可求得齿轮正常状态的振动信号的AR模型功率谱和齿轮裂纹状态的振动信号的AR模型功率谱如图18和图19所示。

对比图16和图17的齿轮振动信号的功率谱,图18和图19的AR模型功率谱更加平滑,谱峰突出的更加明显,易于观察,且没有尖锐的毛刺出现,频谱定位也比较准确,采样得到的并不是周期性的平稳信号,但是即使是两个谱峰位置比较接近,AR模型谱图仍具有较强的分辨率,对于本采集的采样数目N = 100较小的前提下,仍然获得了有效的信息,这就是AR模型的频谱区别于其他频谱的显著特征。正常状态下的AR模型谱图,只有在频率415Hz和585Hz处,齿轮振动的频谱比较突出,而裂纹状态下则还有其他相对比较强烈的谱峰,而且,比图16和图17所示的频率定位更加清晰,这就彰显出了AR模型在故障诊断中的优势。

三、结 语

机械密封的应用与研究 篇10

采煤技术的水平对于煤矿生产能力有着至关重要的影响, 因此, 在采煤工艺中运用综合机械化工艺是提高煤矿生产能力的必要手段, 必须引起足够重视。所谓综合机械化采煤工艺, 就是指回采工作面中采煤的全部生产工艺, 包括破煤、装煤和运煤等各个环节机械化的实现。综合机械化采煤工艺可大大减少在采煤过程中人力的参与环节, 这对提高劳动效率有着非常重要的作用。此外, 在对煤的运输过程中, 也要实现相应的机械化操作, 这样才能使得机械采煤工艺充分发挥其作用。伴随着科学技术的进步, 机械化采煤的设备也在不断得到丰富, 这对于采煤工作面效率和单产的提高都有着非常重要的影响, 所以发展综合机械化采煤工艺对于中国的煤矿工业而言有着非常重要的意义。

1 煤矿开采工艺简介

要实现煤矿高效集约化, 必须首先提高煤矿单位面积生产能力, 同时, 要实现矿井开采技术高度集中和可靠, 也必须要实现生产的集中化, 此外, 在提高煤矿开采综合机械化的过程中, 还要时刻以提高生产效率和经济效益为目标。所以, 必须要对各种环境下的高效能和高安全性的采煤设备进行必要的研究和开发, 只有丰富了这些设备的种类, 才能尽可能地对生产系统加以简化, 使得生产效率更高, 使得开采质量更为可靠。在进行煤矿开采的过程中, 也要注意对于生产的监控及对于整个过程的科学管理, 这样才能使得这些综合机械设备发挥其最大效力[1]。因此, 对于各种环境下的采煤机械化技术应加以有效推广, 并对其工艺和装备进行必要改进和完善, 充分地对当代科学技术加以利用, 对采煤机械化程度和机械化水平加以提高。

1.1 深部矿井开采工艺

就中国的深部矿井而言, 中国在技术方面还有着一定的缺陷, 所以急需在深部矿井开采方面进行必要的技术攻关。因为对于深部矿井, 其巷道周围岩石的应力状态非常复杂, 所以必须对这些应力的情况加以仔细分析和研究;还要选择比较合适的深部井工作环境;此外, 还要加强对于深部矿井的冲击地压检测和防治, 对于相关配套设施设备也应进行必要的研究。

1.2 岩层控制工艺

岩层控制技术的提高能有效提高煤层开采活动的安全性和稳定性, 同时提高开采活动的效率和效益。本文将在中国以往有关煤矿开采的研究分析及目前先进的相关理论基础上, 借助有效的统计学分析软件和测量工具, 探讨各个不同的地质结构所需采用的具体开采工艺和所需条件。

1.3 综合机械化开采工艺

大力整治小型不规范的煤矿, 重新整合资源, 实现资源优化配置, 从而促进煤矿开采业的整体安全水平, 改善目前的开采条件。从中国目前实际煤矿开采情况出发, 制定有效提高煤矿开采水平的战略目标, 开拓开采工艺革新之路, 为更好地实现相关战略目标, 就必须进行矿井开采设施和设备的整改和更新, 针对资源组合的实际情况, 及时解决小煤矿等问题和隐患。

2 综合机械化采煤工艺的设备条件及优势

2.1 综合机械化采煤工艺的设备条件

综合机械化采煤工艺的实质是采煤的全过程机械化, 此项采煤工艺必备条件之一就是机械装备的完好和配备, 确保生产所用的机械设备能充分适应开采的自然环境和特殊环境, 有效发挥机械的工作性能和作用。设备的最佳选择是大功率连续采煤机, 可确保工作面和工作效率, 对大断面巷道快速掘进工作有较强适应性。

通过煤矿开采技术的自动化, 采煤机可实现机电一体化, 由此, 对于采煤机的效率和开采速度就提出了更高的要求。使用综合机械化采煤工艺的采煤机高度调整可实现自动化, 工作性能更好, 安全水平更高。大断面巷道快速掘进的开采工作对工作面推进有明显促进作用。因此想要提高开采工作效率, 就需要确保开采面的开采条件[2]。

2.2 综合机械化采煤工艺的优势

综合机械化采煤工艺相比过去的采煤工艺, 其安全性更高, 效率更有保障, 相应的保障机制更加健全, 同时更加重视对竞争机制的引进和应用。综合机械化采煤工艺有效提高了煤矿采煤技术水平和质量, 完善工艺技术体系, 从而有效推动了煤矿开采效益的提高和规模经济的实现。此外, 综合机械化采煤工艺有效保证了单个工作面的开采量, 同时降低了单个工作面开采的时间, 提高开采效率。采用综合机械化采煤工艺后就需要大量机械设备的引进和使用, 有助于实现工艺的更高水平, 使煤矿开采技术水平上升到更好的层次, 优化资源配置和组织结构, 促进集约化生产模式的实现。

3 综合机械化采煤工艺分析

随着综合机械化采煤工艺水平的提高和机械设备性能的提高, 综合机械化采煤工艺在原有基础上, 开采范围更广, 规模更大, 开采工作面更宽。具体表现在长壁综合机械化采煤工艺的优化, 设备性能的提高和工作面的拓宽, 及短壁综合机械化采煤工艺水平的提高和采煤模式的优化。

为进一步优化综合机械化采煤工艺, 首先需优化煤矿本身, 提高矿井综合机械化采煤工艺技术, 大力支持机械化设备的使用, 推广综合机械化采煤工艺, 努力开发更高水平的综合机械化采煤工艺, 优化采煤工艺设计, 建立健全有关煤矿开采的制度规范和保障体系, 重视竞争作用的运用, 完善绩效考评体系, 提高全体员工工作积极性和热情度, 最大限度地让员工参与到采煤工艺发展和应用的工作当中[3]。

3.1 短壁综合机械化采煤工艺分析

这种采煤方式无论是巷道布置、顶板支护, 还是运输方式, 与长壁综采体系都十分相似。断臂综合机械化采煤工艺也具有许多优点, 比如使用范围较广, 且开采和挖掘工作合二为一, 更加机动和灵活。所以在回采巷道快速机械化掘进方面, 其有着突出优势, 同时还能对于一些不规则的煤炭资源进行回收。断臂综采适用于一些中小型矿的矿井。

3.2 长壁综合机械化采煤工艺分析

长壁综采的工艺比较适合于倾斜煤层及缓倾斜煤层的煤矿开采。长壁综采这种工艺包括了顶板控制、支护和回采巷道运输等工序。所以对于综采工作面的合理长度要加以准确确定, 一般来说, 工作面的合理长度应根据工作面日产量最高或吨煤成本最低为标准来进行确定。

4 综采工作面上下端头的快速作业

综合机械化采煤的端头作业也是综合机械化采煤工艺中一个重要组成部分, 具体包括上、下出口的端头作业, 随着综合机械化采煤工艺水平的不断提高、机械化的不断普及, 端头作业也需进行相应整改和提升。而想要提高综合机械化采煤的端头作业水平, 就需大力支持端头作业技术的提升和培训。

5 结语

综合机械化采煤工艺水平、煤矿开采效率及煤矿生产水平都将直接影响到煤矿开采的集约化程度。想要进一步提高煤矿开采效率和效益, 不仅要保证煤矿开采质量, 同时还需进一步缩短开采时间, 从而提高开采效率, 通过综合机械化采煤工艺的普及和推广, 有助于提高中国煤矿开采整体水平的提升。

摘要：煤矿采煤工艺的机械化是当今煤矿开采的主流发展趋势。就煤矿开采技术展开分析, 对于当今煤矿综合机械化采煤工艺进行了简要探讨。

关键词：煤矿,综合机械化,采煤工艺,发展应用

参考文献

[1]李龙.浅谈煤矿综合机械化采煤工艺[J].科技创新与应用, 2013 (22) :108.

[2]罗军.探究煤矿综合机械化采煤工艺[J].科技与企业, 2014 (13) :237.

机械密封的应用与研究 篇11

【关键词】机械制造领域；机械自动化技术；应用

1.引言

随着机械自动化技术的不断发展和革新，其在社会生产和经济生活中得到了广泛的应用，机械制造领域是机械自动化技术应用比较深入和普及的领域，对于改进机械制造的生产工艺和提高投入产出比起到了重大作用。随着机械自动化技术在机械制造领域的普及和推广，推动着机械制造业向自动化和智能化方向发展，本文就机械自动化技术在机械制造领域中的应用情况进行探讨和分析。

2.机械自动化技术在机械制造领域的应用现状

随着我国成为世界制造业大国，机械自动化技术在机械制造领域的应用得到了快速发展，有力地推进了机械制造业的技术升级、进步和改造，也是机械制造业未来发展的主要方向和核心支撑技术。目前我国大部分机械制造企业在经营管理方面仍然停留在经验管理层面，只有少数比例的大型制造企业采用了以计算机技术支撑的自动化技术，在工业4.0时代，与西方工业发达国家相比，我国机械制造领域的机械自动化技术存在着设计方法陈旧、设计准则和设计数据落后、进一步提升有较大困难等问题，为此应该借鉴西方工业发达国家的经验模式，以计算机辅助技术为依托，进行无纸化的设计与生产，以此来实现机械制造业的智能化和集成化，加快机械制造业自动化发展的进程。

3.机械制造领域机械自动化技术的应用

机械制造领域机械自动化技术的应用集中体现在三个方面，即计算机集成化、计算机智能化和计算机敏捷化。

3.1计算机集成化

计算机集成化是现代机械制造企业最主要的生产方式，它以制造自动化系统、工程技术信息系统、管理系统、质量系统等为依托而构筑的计算机集成制造系统，采用现代信息技术对企业生产制造的全过程进行整体优化，集成了机械自动化技术功能及其相应的管理模式，它作为企业生产制造的支持系统将制造自动化系统、工程技术信息系统、管理系统和质量系统等有机地联系了起来并实现了集成化。

3.2计算机智能化

现代生产制造技术将商品逐步转换为最终的产品集成活动及其相应的系统过程，在产品生产制造过程中进行推理、构思、分析、决策等一系列智能性的活动，组成了由智能机械和操作人员组成的人机一体化智能系统。计算机智能化制造技术在生产制造的各个过程和领域中融入了人工智能，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸了生产制造环境中人的部分脑力劳动和体力劳动。在生产制造过程中，计算机智能化系统对生产运行的状态进行自动检测，并根据检测结果自动地调节生产工艺参数，以使整个生产过程处于最优状态，具有自动化的自组织能力。与常规生产制造系统相比，计算机智能化生产制造系统具有自学习、自适应和自组织能力。目前全球范围内都对计算机智能化生产制造系统进行了关注，计算机智能化生产制造系统作为一个开放式组织系统，它需要不断地与周围环境进行物质、能量和信息的交换，它对强制磨损和耗散具有较强的依赖性，在计算机智能化生产制造系统设计和构造中通常采用模块化的方法使之具备较大的柔性。在可以预见的未来，以知识密集为特征以知识处理为手段的计算机智能化生产制造系统将在机械制造领域起着关键性作用。

3.3计算机敏捷化

计算机敏捷化是自动化技术在机械制造领域中的又一重大应用，它可以对用户的需求做出快速反应。机械自动化技术在企业的应用能否实现敏捷化关键在于企业的竞争力和信誉度，构筑在计算机技术手段上的虚拟公司，通过细致化精确化的分工可以确保企业竞争力的提升。在现代化的生产制造企业中，无人自动化的机械自动化系统开始向小型化和多样化方向发展，人在自动化系统中的作用得到了重新再认识，随着人的因素在自动化系统中的作用不断提升，对人的技能要求也不断提高，以更好的执行和发挥计算机系统的敏捷化，提高机械制造的生产效率。

4.机械自动化技术应用发展展望

长远来看机械制造业技术进步、技术改造的主要手段在于机械自动化技术的应用和创新，机械自动化技术的技术水平直接决定了机械制造业的水平，而且还会对整个国民经济的水平和效率起着重要影响。因此在机械自动化技术应用中，应该综合生产实际需要，注重实用的机械自动化技术的开发，着重发展成本低、见效快的自动化技术，做好与机械自动化技术应用相配套的工作。

机电一体化和智能化是机械制造及其自动化技术未来发展的方向，机电一体化产品是机械制造企业重要的产品，在产品的形式上将会以机械制造和自动化两者为基础，我国机械制造企业的发展必须面向智能化的方向，充分发挥机械制造机械自动化技术的优势，调整机械制造企业过于单一的产品结构，面向机电一体化、智能化的机械自动化发展的趋势，技术的创新是关键。

参考文献

[1]孙丽娜.日常生产中机械自动化的应用剖析[J].科技展望，2015（35）

[2]魏晗璐.机械自动化技术发展研究[J].民营科技，2016（01）

[3]闫凯凯.有关机械自动化在机械制造中的应用探讨[J].山东工业技术，2016（03）

[4]刘野.机械制造业中机械自动化技术的应用[J].山东工业技术，2016（03）

[5]马侠.论我国机械自动化的发展现状与发展趋势[J].橡塑技术与装备，2016（04）

[6]詹勇勇，徐兵伟.关于机械工程自动化技术存在的问题[J].科技与企业，2016（03）

作者简介

机械密封的应用与研究 篇12

关键词：机械手,智能机械,PLC,控制系统

引言

智能控制 (Intelligent Controls) 是指设备在无人干预的情况下, 可以自主地驱动执行件, 实现控制目标。智能控制设备是指应用了智能控制的设备。图1展示了控制理论的基本发展史。

从图1中可以看出智能控制发展经历四个阶段, 分别是经典控制理论、现代控制理论、大系统理论、智能控制理论。这四个阶段一脉相承。

随着科技的进步, 智能机械在现代企业生产中找到了自己的位置, 如无人车间、无人生产线等等。另外, 对于一些特殊的生产环境, 如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等, 智能机械有无可替代的优势。作为智能机械典型应用的工业机械手是其中的较突出的实例, 近几年在我国有较快的应用, 并取得一定的效果。

1 智能工业机械手系统的架构

1.1 智能控制的基本构成

图2是智能控制的基本框图, 从图中可以看出智能控制有信息采集部分、信息处理部分、执行部分和信息反馈部分四部分构成。信息采集获得信息, 并将信息传递给信息处理, 信息处理经过统计、计算、分析、推理获得运算结果, 然后向执行部分发出控制指令, 执行部分开始执行动作, 信息反馈部分检查执行动作是否完成, 并将检测到的信息传递给信息处理部分, 形成闭环。工业机械手是经典的智能控制系统, 广泛地应用在各种设备中。

1.2 工业机械手的运行特征

图3是工业机械手的执行件, 其运行流程如下:系统加电启动之后, 检测器件传感器检测到工件到位之后, 将信号传递给主控PLC, 主控PLC发出执行指令, 执行件开始下降。主控PLC检测到执行件下降到位信号, 主控PLC发出下降停止指令;然后发出执行指令, 执行件抓紧, 检测到抓紧工件了以后, 发出执行件上升指令, 执行件上升;主控PLC检测到上升到位信号, 发出指令使执行件上升停止;然后发出指令, 执行件右移, 主控PLC检测到右移到位信号, 发出右移停止指令。然后发出指令, 执行件下降。主控PLC检测到下降到位信号, 下降停止;然后发出指令执行件放松, 确认放松后, 执行件上升, 主控PLC检测到上升到位时, 执行件上升停止;然后执行件左转;左转到位时, 形成循环。

机械手传送示意图如图4所示。其全部动作由汽缸驱动, 而汽缸又由相应的电磁阀控制。气缸控制由可编程控制器 (Programmable Logic Controller) 完成, 可编程控制器控制各个电磁阀, 完成气缸的运动控制。

2 工业机械手智能控制系统的架构

2.1 系统的模块构成

机械手的硬件架构如图5所示, 有三大模块构成:即主控部分、电气部分、机械部分。 (1) 主控部分:可编程控制器 (PLC) 。主要功能:采用一类可编程的存储器, 用于其内部存储程序, 执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程; (2) 电气部分:包括继电器、电源、输入输出设备; (3) 机械部分:手部、腕部、臂部、机身。

2.3工业机械手智能控制系统的电气架构

图6是工业机械手基本的电气图, 左侧是输入部分, 检测各种信号。右侧是输出部分, 控制各种执行件。实现的图3所示的控制流程。输入24伏的信号, 包括检测、升降限位、旋转限位、复位、电位器等。输出也是24V继电器输出, 通过控制继电器的触点来完成执行件的控制。

2.2工业机械手智能控制系统的软件架构

图7是软件控制系统的架构图, 整个软件系统包含自动工作部分、手动工作部分、自检部分和故障检测部分。自动工作部分完成是图7中的自动程序处理模块, 是按照实时控制的编程原则完成所有的控制动作。手动工作部分完成是图8中的手动程序处理模块, 是按照实时控制的编程原则按步完成所有的控制动作, 主要用于单步调试。自检部分完成系统场地数据正确的检测。故障检测部分完成系统发生故障时帮助维护人员查找故障信息。图9是自动工作部分和手动工作部分的流程图。

3 结束语

文章在分析机械手结构和控制原理的基础上, 根据系统功能进行了基于PLC的智能控制系统设计与应用。其中PLC程序设计部分采用了模块化设计;编写出主要控制程序及相关保护程序, 使机械手能够依据调度规则来实现我们的要求。通过组态软件与PLC之间的通讯实现PLC对机械手的控制, 经过系统调试可实现基于PLC的智能控制系统。

参考文献

[1]王兆义.可编程序控制器教程[M].上海交通大学出版社.

[2]汤以范.电气与可编程序控制器技术[M].机械工业出版社, 2004.

[3]苗常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社, 2002.

[4]易传禄.可编程序控制器应用指南[M].电子工业出版社, 2005.

[5]朱绍祥.可编程序控制器 (PC) 原理与应用[M].上海交大出版社, 2004.