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盐城工学院本科生毕业设计说明书 2012
Pmax?(0.35?0.42)Pr1 (2) Pr1?2.3?0.2logD1/D;Pr1—指缸筒发生完全塑性变形的压力, MPa. Pr1?2.3?0.2logD1/D=2.3?345?log89/80?36.74MPa 则0.35Pr1=0.35?36.74=12.86MPa 所以, 式 ( 2) 成立。
( 3) 最大工作压力Pmax 应远小于缸筒爆裂压力 Pr ,即要满足:
Pmax?Pr?2.3?blogD1/D (3) 因为2.3?bD1/D=2.3?540?log89/80?57.50MPa
所以式 ( 3) 成立。
以上验算证明: 泡沫发生器的材料为 Icr13 钢, 缸筒内径为80mm时, 壁厚为 4.5mm能够满足应力设计要求。
3.4.2 泡沫发生器的高度
考虑到产品设计尺寸和使泡沫发生器发生较多泡沫, 选择泡沫发生器的高度为 250mm。
3.4.3 其它参数
至此, 泡沫发生器缸筒内最大工作压力 P ( 3MPa) 、 缸筒直径 D(80mm)、 考虑到开孔强度补偿, 故选择公称压力 PN=6.3MPa,公称通径 DN=80mm 的环连接面对焊钢制管法兰: 选择法兰80- 6.3 GB115.34- 88。
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喷淋式全自动汽车清洗机设计
第4章 自动汽车清洗机电气控制系统的设计
4.1 电气系统工况要求及电机选择
在总体设计方案中，明确了机架的行走，顶刷、大侧刷、小侧刷的转动及它们的运动轨迹。汽车清洗机的供水、吹干系统的风机等采用电力驱动的方式。 4.1.1 工况要求
机架行走系统的目的是为了在喷淋、刷洗时，满足喷头、顶刷、大侧刷在Y轴上的运动。一共有三种运动方式：前进、后退和停止。因为这些部件在Y轴上的运动没有变速等精密的要求，所以机架的运动保持匀速即可。因而对机架行走系统的功能要求不高并且也不需要进行监测控制。而在顶刷、大侧刷、小侧刷绕着自身做回转运动的方面也相对容易实现，因为这些都是以恒定的速度转动。除了大侧刷在运行过程中需要进行正反转运动，别的都是单一方向的运转。
4.1.2 电动机的选择
电动机一般包括种类、功率、电压、形式和转速这几个要素。所以在选择电动机时也有必要考虑这些要素。
从种类选择上来讲，电子驱动系统主要有直流驱动控制系统和交流驱动控制系统。直流驱动控制系统以直流电动机为动力，交流驱动控制系统以交流电动机为动力。由于直流电动机具有良好的调速性能，一般用于控制精度和要求比较高的设备。常用的交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步交流电动机与直流电动机相比较，具有结构简单、价格便宜、运行可靠、坚同耐用、维修方便等特点。所以选择异步交流电动机。
本系统共需要11台电动机。其中包括机架行走电动机两台，大侧刷旋转电动机两台，小侧刷旋转电动机两台，顶刷电动机一台，吹干系统风机电动机两台，主水泵电动机一台，潜水泵电动机一台。其中，风机、水泵、潜水泵电机与风机和水泵配套使用，根据风机鼓风量、水泵的流量和扬程的需要，在选择风机、水泵、潜水泵时，其配套的电机已经确定，均为丫系列三相异步电动机。每台风机所配电动机功率为4W。主水泵电机功率为3KW。潜水泵电机功率为3KW。而根据工况的要求，本系统其余电机也均选用交流异步电动机。
汽车清洗机中的电动机的功率的选用，一是取决于各机构完成加工工艺中消耗的有效功率;二是取决于传动系统中消耗在摩擦上的功率:三是取决于克服各种机构惯性而消耗的功率。一般情况下无法精确计算，但通过参考其他汽车消洗机的情况，采用类比方法，本系统确定选用额定电压为380V。大侧刷电机为0.55KW，小侧刷电机为0.37KW，顶刷电机为0.55KW。机架行走电机为0.37KW的交流异步电动机。
额定功率相同的电动机，转速高、体积小、造价低，但如果输出转速要求较
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低，则减速机构将越复杂，成本也会上升。综合考虑洗车机的实际情况，选定电动机的额定转速为1500r/min。 4.2 汽车清洗机电气控制系统电路设计
4.2.1 电动机正反转控制电路
汽车消洗机需要控制11台电动机的运行，其中行走电机和大侧刷电机需要进行正反转控制，其他电机只需要控制启动、停止即可。
KM1控制电机的止转，KM2控制电动机的反转，按 卜启动按钮SB2，接触器KM1吸合，电动机止转。需要电动机反转时，必须先按下停止按钮SB1，使KM1失电断开，电动机停转，然后按下启动按钮SB3,接触器KM2 吸合，电动机反转。为保证电动机正反转电路不能同时吸合，以免造成短路，应将止反转接触器KMI的一个动断触点接在反转接触器KM2的线圈电路中，而反转接触器的一个动断触点接在止转接触器的线圈电路中，以实现互锁控制状态。同时，电路中熔断器FU1和FU2起短路保护作用。继电器FR起过载保护作用。
图4-1 大侧刷正反转控制电路
4.2.2 主电路的设计
汽车清洗机供电电源为三相380V交流电。主电路电源开关根据汽车清洗机在最大功耗状态下(两风机运行，行走电动机运行)的峰值电流，选择自动空气开关K1，完成过载、短路保护功能。电动机D1、D2为大侧刷电机，由接触器KM1和KM2控制其正反转。D3A、D3B为小侧刷电机。由接触器KM3控制。D4为顶刷电动机，由接触器KM5控制启动和停止。D5、D6为行走电机，由KM5、KM6控制其正反转。D7为主水泵电机，由接触器KM7控制启动和停止。D8为风机1电动机，由接触器KM8控制启动和停止。D9为风机2电动机，由接触器
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KM9控制。同时为进行过载保护，每个接触器线路中加装一个热保护器TRl-TR9。 4.2.3 控制电路的设计
根据总体方案设计，控制电路采用PLC控制系统，因此较继电器控制，本控制电路省略了很多按钮，简化了线路。在控制电路中除要求通过编程来实现各电机的自动运行控制外，还应该对机架的前进、后退进行手动控制。手动控制的实现可通过PLC的编程使对应电机的控制线路接通，实现电机的控制要求。
在汽车清洗机的整个运行过程中，要求控制使机架的运行与大侧刷、小侧刷、顶刷、吹干风管的运动协调一致，以保证消洗过程的顺利进行;同时，由于厢式车消洗时与普通轿车有所不同，除了在消洗机正式开始进行消洗前由操作人员选择以外，为避免失误操作，还应该设置相应的光电测距传感器以检测车型的差异。这就需要在控制电路中设计相应的线路，使各类传感器的检测结果能输入到PLC中，由PLC控制相应的执行机构。
4.2.4 辅助电路的设计
为了使操作人员充分了解洗车机的运行状态，特设定了各洗车程序的显示灯和启动后的运行指示灯。这些指示灯都分别与各自的按钮结合在一起，一旦接通指示灯均接通。
具有断电警告显示。当控制线路断路时，串接于控制线路上的接触器线圈断电，动断触点断开，PLC供电电源断开，同时，动合触电接通，蜂鸣器报警，控制面板上的电源正常指示灯熄灭。
具有油路液压欠压保护功能。由于大侧刷、小侧刷、顶刷和吹干风管的驱动均为液压驱动，当没有达到工作压力时，如果洗车机继续运行，则活塞杆的移动速度和毛刷对车身的压力会发生变化，轻者会影响洗车效果，重者会打乱洗车机的工步节拍和各个机构的协调配合，甚至会造成洗车机和被洗车辆的损坏。所以在气源端安装一个气电转换器，控制PLC和控制线路上的供电。洗车机总电源接通后，如油路系统液压不足，控制线路断电，洗车机不能启动1作;如在运行过程。则主电路和控制线路断电，洗车机停止运行，各机构回位。第5章 自动汽车清洗机PLC控制系统设计
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