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1、_毕业设计（论文）题目:啤酒桶清洗机设计 _论 文 摘 要本设备是专为啤酒桶的清洗、消毒设计的。该设备可以自动完成清洗消毒及CO2备压等全部工序。本设备适用桶的尺寸为高度H360H560，直径250500。本机主要由机架、电气控制箱、电磁阀、气动元件、气冲系统和水路系统组成。本机控制单元采用以三菱公司的可编程控制器为核心对机器进行全过程控制。由于可编程控制器在工业控制方面的应用意义日趋明显，已在机械制造、发电、化工、电子等行业工艺设备的电气控制方面得到了广泛的应用。它具有功能强大、使用可靠、维修简单等许多优点，并且在很多地方已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。本文讨论的是PLC在实际工业控制系统
2、的应用。关键词： 管路系统 清洗机AbstractThis equipment designed for cleaning and sterilizing casks. The equipment is automatic. The key processes contain discharging remnants, swilling with water, swilling with disinfectant, swilling with aseptic water and inflating with CO2. The height of cask is 360560.The diame
3、ter is 250500. The equipment is made of chassis, control unit, electromagnetic valve and piping. The center of manipulative unit is the MITSUBISHI PLC. PLC controls all of the running processes. Applied meaning that programmable logic controller have in its control the aspect in the industry gradual
4、ly obvious, combine at manufacture，generate electricity, chemical engineering, electronics etc profession craft the equipments electricity control the aspect got the extensive application. It have the function strong and big, the usage is dependable, maintain the many advantage of simple etc., and a
5、lready and gradually replaced after the logic control of the electric appliances electric circuit in a lot of places. But what the text discussion is a PLC in the actual industry to control the systems application. Key Words: PLC Piping Cleaning Machine目录前言啤酒桶清洗机使用广泛,而本设计采用PLC控制。安全可靠易修复。为了对整个设计进行详细的
6、说明，特编写以下章节。书中着重讲了总体设计方案及可行性。全面介绍了所采用的材料及所用到的元件。并且阐述了其工作原理和工作环境。随着科学技术的发展以及具体使用环境的变化，设计和介绍中难免有不足之处，恳请指教。第1章 机器总体设计方案1.1 清洗机的可行性报告. 随着社会的发展,人们生活水平的提高。人们可以花更多的时间和金钱来改善自己的饮食.许多场合都将用到啤酒,而且这个市场也越来越大.所以生产啤酒及保鲜的桶也将随之增涨,因而对于啤酒桶的清洗也是一次重要工种和很大的市场.本设备就是在这种情况下萌生的设计,既然是将投入应用,同样是清洗消毒的设备,那就要考虑其性能比,这就要求其在保证功能和质量的前提下
7、.所需费用要有优势.本设备采用PLC全程控制.所用的材料都考虑了使用条件和范围以及所需费用.其工作过程为排残液-清水冲洗-消毒液冲洗-无菌水冲洗- CO2备压.操作简单,效率高,易于大规模和单个用户使用.1.2 清洗机的用途特点1.2.1清洗机用途及使用范围本设备是专为啤酒保鲜容器（包括不锈钢、塑料保鲜桶及扎啤桶）的清洗、消毒设计的。该设备可以自动完成清洗消毒及CO2备压等全部工序。本设备为倒置清洗方式适用桶的尺寸为高度H360H560，直径250500即容积为5L，10L，20L的标准啤酒桶。主要结构：本机主要由机架、电气控制箱、电磁阀、气动元件、气冲系统和水路系统组成。工作原理：本机控制单
8、元采用以三菱公司的可编程控制器为核心对机器进行全过程控制。主要工作过程为排残液清水冲洗消毒液冲洗无菌水冲洗CO2备压。1.2.2啤酒桶简介啤酒桶的结构简图如图1.4所示灌酒时酒液由酒矛（以下简称内圈）注入可减少泡沫的产生以保证酒液内CO2的含量，出酒时可在酒桶顶部安装上置式出酒器由桶内CO2备压将酒压出，也可以在酒桶下部安装下置式（水龙头式）的出酒器。由于出酒器接口并不存在清洗困难的问题且出酒器不在本设计研究范围内，所以啤酒桶结构简图中没有画出下置式出酒器的接口位置.1.2.3清洗特点（1）清洗时，每次清洗液均由内圈注入，由内圈注入可利用清洗液的压力直接冲刷酒桶底部。（2）洗液注满后进行气冲，
9、即内外圈同时充入大量气体使桶内清洗液“沸腾”，用气泡破裂的力量清洗酒桶内壁，排液时内外圈同时排液。为保证酒桶内尽可能不含氧气及不洁净气体，所以气冲时用CO2。（3）为保证出酒压力和酒液品质，最后应进行CO2备压。图1.2.3清洗内部结构简图1.3机器总体设计方案本机的输出状态为喷嘴射流作业。受酒桶结构限制，清洗其内壁时只能将酒桶倒置于工作台上以便清洗液全部排空。本机可以清洗不同容积的酒桶，标准容积的酒桶出口结构尺寸也都是一样的，所以在充入液体或气体压力一定的情况下，注满的时间不同。所以通过改变各个控制阀开闭的时间就可以满足清洗不同容积的桶的要求。本机由一个工人站立操作。由人体工程学可知站姿的操
10、作范围如图1.5所示。整个操作过程是：将酒桶搬起倒置于工作台上，按启动开关机器自动运行，整个清洗完成后再将酒桶搬下。本机拟一次同时清洗两只酒桶，这样既可以提高工作效率，也不致使工人一次搬运过多酒桶而产生疲劳感。由于本机的输出状态为喷嘴射流作业，这就要求控制系统要对流体进行有效控制。现在一般都采用PLC进行控制。本机拟用气动元件对主管路进行控制而PLC则对各气动元件进行控制。这样做是考虑到机器的工作环境。应用本机的单位是各啤酒厂。“结露”是啤酒厂车间内的环境特点，因此必须考虑电气元件的防潮。如果直接用电磁阀控制主管路，则难于对电磁阀进行保护。气控方式对环境要求小，工作寿命长，价格低，维护简单，可
11、高速动作，操纵距离长，且本机所要求的控制压力低，所以气控方式适合本机要求。本机主要由机架、电气控制箱、电磁阀、气动元件、气路系统和水路系统。工人在操作时应较轻松地将酒桶搬至工作台和操作各个开关，应清楚的看到操作面板的工作进程显示，应清楚的看到各仪表示数和个气控阀的工作状态。所以本机结构初步安排为总高2000mm，工作台高度800mm。各气控阀布置在工作台下方。操作面板高度为1400mm（工作台高度+酒桶最大高度560）。各电磁阀、电控元件安装在电气控制箱内。用气缸对酒桶夹紧，气缸布置在酒桶顶端控制箱两侧。水箱、消毒液箱布置在工作台下方，气控阀后方。由于对无菌水的保存使用有特殊要求所以无菌水箱由
12、用户自备，其电机和无菌水泵在现场布置安装。本机只安装清水和消毒液用电机，但本机控制单元扔对无菌水用电机进行控制。本机的清水压力，消毒液压力，无菌水压力均为0.3MPa，气冲压力为0.3MPa，二氧化碳备压压力为0.5MPa。消毒液配方由用户自定。本机工作能力为30100桶/小时。图1.3 站姿操作范围第2章 机架的设计机架是一个多功能构件，是整机的基础，要求有足够的静动刚度，热变形对精度的影响尽可能小，原始精度和尺寸的稳定性要好，外型美观，运输安装方便。在这些要求当中，强度和刚度是机架的基本技术指标。在许多情况下，刚度尤为重要。本机为单件小批量生产，可用焊接机架。焊接机架与铸造机架相比具有强度
13、高、刚性好、重量轻、生产周期短、施工简便的特点.本机管道内流体具有氧化性、腐蚀性，所以机架、管道等有可能与液体相接触的部分选不锈钢1Cr18Ni9Ti。2.1 焊接简介焊接是指利用加热或热加压，或两者并用的方法，使分离的金属零件形成原子间的结合的一种加工方法。它是现代工业生产中用来制造各种金属结构和机械零件的一种主要工艺方法。焊接结构工艺设计焊接结构件种类各式各样，在其材料确定以后，对焊接结构件进行工艺设计主要包括三方面内容：焊缝布置、焊接方法选择和焊接接头设计等。2.1.1焊缝布置焊缝布置是否合理，直接影响结构件的焊接质量和生产率。因此，设计焊缝位置时应考虑下列原则： （1）焊缝应尽量处于平
14、焊位置各种位置的焊缝，其操作难度不同。以焊条电弧焊焊缝为例，其中平焊操作最方便，易于保证焊接质量，是焊缝位置设计中的首选方案，立焊、横焊位置次之，仰焊位置施焊难度最大，不易保证焊接质量。（2）焊缝要布置在便于施焊的位置焊条电弧焊时，焊条要能伸到焊缝位置。点焊、缝焊时，电极要能伸到待焊位置。埋弧焊时，要考虑焊缝所处的位置能否存放焊剂。设计时若忽略了这些问题，无法施焊。（3）焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形接头处的硬化组织，影响加工质量，焊缝布置应避开机加工表面。2.1.2焊接方法的选择各种焊接方法都有其各自特点及适用范围，选择焊接方法时要根据焊件的结构形状及材质、焊接质量要求、生产批量和现场设
15、备等，在综合分析焊件质量、经济性和工艺可能性之后，确定最适宜的焊接方法。选择焊接方法时应依据下列原则：(1)焊接接头使用性能及质量要符合结构技术要求选择焊接方法时既要考虑焊件能否达到力学性能要求，又要考虑接头质量能否符合技术要求。如点焊、缝焊都适于薄板轻型结构焊接，缝焊才能焊出有密封要求的焊缝。焊接低碳钢薄板，若要求焊接变形小时，应选用 CO2焊或点（缝）焊，而不宜选用气焊。(2)提高生产率，降低成本如果是位于不同空间位置的短曲焊缝，单件或小批量生产，采用焊条电弧焊为好。氩弧焊几乎可以焊接各种的金属及合金，但成本较高，所以主要用于焊接铝、镁、钛合金结构及不锈钢等重要焊接结构。(3)焊接现场设备条件及工艺可能性选择焊接方法时，要考虑现场是否具有相应的焊接设备，野外施工有没有电源等。此外，要考虑拟定的焊接工艺能否实现。2.1.3 焊接
