静压气浮非接触输送机理及实验研究

发布时间：2017-06-09 17:13

  本文关键词：静压气浮非接触输送机理及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的接触式运输工具在传动时会产生振动ǐ摩擦等问题，为了适应现代科技产业中的精密制造和精密输送等技术的高精度需求，非接触输送技术应运而生在非接触式输送技术中，对于静电悬浮和磁悬浮方式，物体有特定材质的要求且需加以反馈控制；对于超声波悬浮方式，设备复杂且只能运输轻载物体基于气动悬浮方式构建的非接触输送系统具有结构简单，摩擦阻力小，承载力大，对物体材质无要求等特点本文旨在实现重载物体的稳定的非接触输送，如对大型液晶面板的非接触输送，提出一种静压气浮非接触输送系统，并搭建步进电机点动控制系统和速度闭环控制回路 基于静压型气浮支承具有承载力大的特点，本文设计了静压气浮系统的机械结构，通过气浮支承的承载力分析及利用FLUENT软件对其气体流场进行仿真分析，并确定了静压气浮系统的结构尺寸接着通过分析悬浮物实现非接触输送的工作方式，设计了非接触输送系统的机械结构，其中喷嘴喷出的气体射流为悬浮物提供非接触输送运动所需的驱动力，并对其进行了力学分析，然后，利用FLUENT软件对喷嘴出流气体的气体流场进行了仿真分析，分析了气体流速的影响因素，并确定了非接触输送系统的结构尺寸，确定喷嘴小孔直径为1mm基于理论与仿真分析的结果，加工并制作了实验样机 为了调节悬浮物运输速度的大小和方向，设计电路控制系统首先介绍步进电机及其驱动器ǐPLC的工作原理及控制方法，选取合适的电路元器件并设计电路控制方案，搭建步进电机点动控制系统，并编写PLC程序，实现对步进电机的顺/逆时针点动ǐ启/停的控制，通过传动轴控制喷嘴的旋转角度和方向，，进而可以控制悬浮物运输速度的大小和方向另外，介绍位移传感器ǐPID控制器的工作原理与控制方法，设计悬浮物运输速度的闭环控制回路，可以实时地检测并反馈控制速度值，使速度值稳定在设定的速度值上 搭建静压气浮非接触输送系统及其电路控制系统，并对其进行实验测试实验首先研究了静压气浮系统的承载性能，发现当悬浮气压为0.2MPa时，支撑负载为1kg；然后进行了非接触输送系统对静压气浮系统的承载力影响的实验研究，发现当加入非接触输送系统后，装置的可承载重量有了明显的提高，当悬浮气压和输送气压均为0.2MPa，喷嘴旋转角度为10.8°时，支撑负载为1.6kg，运输速度为50mm/s，且非接触输送系统的加入对系统装置的稳定性影响可以忽略不计；另外，还进行了喷嘴旋转角度ǐ输送气压ǐ喷嘴工作个数对运输速度影响及系统在左右两个方向输送速度一致性的实验测试
【关键词】：静压气浮支承 非接触输送 喷嘴结构 流场分析 电路控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH22
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 本课题的研究背景与意义11-12
• 1.2 非接触输送技术的国内外研究现状12-21
• 1.2.1 静电悬浮式非接触输送技术12-14
• 1.2.2 磁悬浮式非接触输送技术14-15
• 1.2.3 超声波悬浮式非接触输送技术15-18
• 1.2.4 气动悬浮式非接触输送技术18-21
• 1.3 基于静压悬浮方式构建的非接触输送系统的应用优势21
• 1.4 本文研究的主要内容21-23
• 第2章 静压气浮理论与非接触输送机理23-35
• 2.1 静压气浮理论23-26
• 2.1.1 气体静压轴承23-25
• 2.1.2 静压型气浮支承25-26
• 2.2 静压型气浮支承的承载力分析26-27
• 2.3 悬浮重物的非接触输送机理27-33
• 2.3.1 自由射流28-31
• 2.3.2 贴壁射流31-32
• 2.3.3 冲击射流32-33
• 2.4 静压气浮非接触输送系统的工作原理33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 静压气浮非接触输送系统的结构设计与流场分析35-53
• 3.1 静压气浮系统的设计与流场分析35-37
• 3.1.1 静压气浮系统的结构设计35-37
• 3.1.2 静压型气浮支承的气体流场分析37
• 3.2 非接触输送系统的结构设计37-40
• 3.2.1 喷嘴的结构设计37-39
• 3.2.2 传动轴的结构设计39-40
• 3.3 非接触输送系统的力学分析40-43
• 3.4 非接触输送系统的气体流场分析43-51
• 3.4.1 喷嘴旋转角度对气体流场的影响分析43-47
• 3.4.2 供气压力对气体流场的影响分析47-48
• 3.4.3 喷嘴小孔直径对气体流场的影响分析48-50
• 3.4.4 非接触输送系统流场与气浮支承流场的相互影响50-51
• 3.5 静压气浮非接触输送系统的搭建与制作51-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 静压气浮非接触输送系统的控制方法53-69
• 4.1 步进电机53-56
• 4.1.1 步进电机的工作原理与分类53-55
• 4.1.2 步进电机的控制方法55-56
• 4.2 步进电机驱动器56-60
• 4.2.1 步进电机驱动器的工作原理56-57
• 4.2.2 步进电机驱动器的控制方法57-60
• 4.3 PLC 可编程控制器60-61
• 4.4 步进电机点动控制系统设计61-64
• 4.4.1 步进电机控制电路设计62-63
• 4.4.2 步进电机控制系统 PLC 程序设计63-64
• 4.5 运输速度的闭环控制回路设计64-68
• 4.5.1 PID 控制64-66
• 4.5.2 运输速度的闭环控制回路66-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第5章 静压气浮非接触输送系统的实验研究69-77
• 5.1 实验测试系统的搭建69-70
• 5.2 静压气浮非接触输送系统的承载性能测试70-73
• 5.2.1 静压气浮系统的支撑性能70-71
• 5.2.2 非接触输送系统对静压气浮系统的承载性能的影响71-73
• 5.3 静压气浮非接触输送系统的输送性能测试73-74
• 5.4 影响悬浮物体输送速度的相关因素74-76
• 5.4.1 喷嘴旋转角度与运输速度的关系74-75
• 5.4.2 输送气压与运输速度的关系75
• 5.4.3 喷嘴工作个数与运输速度的关系75-76
• 5.5 静压气浮非接触输送系统的双侧运输的实验研究76
• 5.6 本章小结76-77
• 第6章 结论与展望77-79
• 6.1 本文结论77-78
• 6.2 研究展望78-79
• 参考文献79-84
• 作者简介84
• 攻读硕士学位期间所取得的科研成果84-85
• 致谢85

【参考文献】

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本文编号：436136