喷淋式全自动汽车清洗机设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

喷淋式全自动汽车清洗机设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2020 7 定位光电开关和风管定位安全接近开关来保证风管位置的精确识别。 喷淋式全自动汽车清洗机总体方案设计 汽车清洗机的组成与技术参数 为满足设计的要求，本系统组成有机械系统、驱动系统、控制系统及循环水处理系统等。 适用车型 轿车 设备尺寸（ mm） 6000(长 )*3500（宽） *2300(高 ) 轨道长度（ mm） 7000 汽车尺寸（ mm） 5000（长） *2100（宽含后视镜） *1800（高） 清洗方式 水洗、打蜡、风干 汽车能力（辆 /小时） 12 设备配置 顶刷 1 支、大侧刷 2 支、小侧刷 2 支、底盘清洗架 1 组 汽车清洗机的运动顺序 汽 车 停靠到车位 ； 洗车机启动 并 开始移动 ； 特制高压喷头喷水冲掉车体上 (包括底盘 )的泥沙等附着物 ； 各个 刷子 开始 清洗车辆的表面 ； 该步的具体过程如一下 ： 洗车机五支车刷开始转动，顶刷向 下运动， 大侧刷沿导轨向中间移动到 目 标位置，当它在整机的带动 下 接触到车后端时，洗车机停 止 运动，同时顶刷和小侧刷到位，开始 清 洗，此过程为清洗车的前端。 上面的过程结束后，大侧刷沿轨道向两侧分开，同时，顶刷和小侧刷也复位，其中，顶刷运动到初始位置，各 自到达指定位置后，洗车机开始重新启动，同时五个车刷到位，随整 机一起沿轨道运动，此过程为洗车身两侧和顶盖。 上面过程结束后，洗车机停止运动，同时，顶刷和小侧刷也复位，大侧刷沿导轨向中间运动直到 目 标位置，然后， 顶 刷和小侧刷也到达目标位置，此 过程为清洗车的后端。 各车刷复位，开启风干装置，洗车机沿轨道返回。 汽车清洗机设备硬件的选择 根据对洗车机控制要求的研究 , 在电气控制部分主要解决两个问题 : 1) 对车头、车尾、顶部和两侧的检测。 2) 通过控制器对刷子进行控制。 喷淋式全自动汽车清洗机设计 8 1) 第一个问题也就是解决车辆定位的问题 , 决定控制各机构什么时候动 , 什么时候停 , 我们采取的车辆定位方式是 : 水平定位采用在洗车架中部上安装两对光电传感器 ( A A’ 和 B B ’ ) 来实现。 光电传感器的状态有 “ 通 ” 和 “ 断 ”两种状态 ,“ 通 ” 表示无车辆通过 ,“ 断 ” 表示有车通过。 通过光电传感器 A A’ 来对车头进行检测 , B B’ 对车尾进行检测 , 在清洗车头的过程中 , 通过定时的方式来让过倒车镜。 大侧 刷、 小侧刷、顶 刷与车辆的清洗距离定位采用电流传感器 , 根据电流传感器的电流信号自动控制横刷与车的距离。 电流传感器检测刷子旋转时的工作电流 , 通过现场调节 , 确定刷子与车身的最佳距离。 在工作时 , 当刷子靠近车身时 , 工作电流逐渐增大 , 当电流增大到设定值时认为刷子与车身的距离刚好合适 , 这时控制系统就让刷子停下来 , 如果电流继续增加 , 就让刷子 远离车身。 同时 , 如果在 PLC 上选择模拟量输入模块 , 还可以对数据的采集对象 (刷子的旋转电机 ) 进行建模 , 对输入量进行数字化处理 , 从而消除由于电机等模拟器件的参数不稳定造成的影响。 清洗机喷嘴设计 喷嘴的理论基础 泵的流量是固定的，泵排出的水一部分经过溢流阀回到水箱， 一部分经过管线进入喷嘴形成高压水射流， 为了达到去除 污垢的目的， 必须使经过喷嘴小孔的流体具备一定的速度，这就要求泵必须具备一定的输入功率。 当泵的压力和流量等参数确定以后，与之相匹配的喷嘴孔径就能确定下来： qd p 式中： d 为喷嘴小孔出口截面直径， mm ； q 为泵的流量， L/min ； u 为流体的流量系数； P 为泵的额定压力， M P a ． 以上讨论的只是单孔喷嘴的孔径计算，实际应用中以多孔喷嘴为主，在这种情况下，多孔喷嘴的孔径计算应以单孔喷嘴的孔径为当量直径，如果 d 为单孔喷嘴的孔径， d ’为多孔喷嘴的孔径，则它们之间的关系为 2239。 d n d 式中 ： n 为孔的个数。 喷嘴的形式 喷嘴按工作孔数分为单孔喷嘴和多孔喷嘴；按射流形状分为实心锥形喷嘴、 空心锥形喷嘴、扇形喷嘴；按工作状态分为固 定喷嘴、二维旋转喷嘴、三维旋转 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2020 9 喷嘴。 多孔向前喷嘴用在管垢比较难打、需要多次清洗的情况下，通过人工控制硬管连续冲洗。 单孔身前喷嘴只有一孔所有水射流的能量集中，能够增强打击力，用于清洗管程短的管道。 大流量喷嘴的适应工况是压力低 ( 30MPa ) 、流量大。 一孔向前多孔向后喷嘴中心孔用于疏通被堵塞的管道，向后喷孔产生反作用力，利用水射流的反冲力，使喷嘴不需要人工向前送 ，就可以和软管沿着管道自进。 喷嘴形式对性能的影响 喷嘴形式很多，出于性能和加工工艺的要求，在清洗工程中应用的大多是圆锥收敛型喷嘴。 该喷嘴的基本特征是 a= o13 ， /ld=2～ 4 喷淋式全自动汽车清洗机设计 10 第 3 章 自动清洗机液压系统的设计 液压系统设计方案 如图 31 所示 , 其工作过程及工作特点为 : 启动齿轮泵及空压机电机 , 打开电磁换向阀 4 开始对车辆进行水冲洗 , 去除灰尘和泥渍 , 完成后关闭电磁换向阀 4, 然后电磁换向阀 电磁换向阀 2 和电磁换向阀 3 打开 , 开始对车辆进行洗涤剂泡沫清洗 , 然后顶刷、大侧刷、小侧刷开始刷洗工作。 接着关闭电磁换向阀 电磁换向阀 2 和电磁换向阀 3, 打开电磁换向阀 4, 用水将洗涤剂泡沫冲洗掉 , 最后关闭电磁换向阀 4, 打开电磁换向阀 电磁换向阀 电磁换向阀 3 和电磁换向阀 5, 进行打蜡。 泡沫清洗使洗涤液充分发挥作用 , 清洗效果较好 , 节约了水资源。 五个电磁换向阀有效的控制管路的通断 , 使机器工作性能良好 , 易于实 现自动控制和功能的单一控制。 在泡沫发生器系统中 , 安装有压力调节阀和流量控制阀 , 可根据实际情况调出适当的气液比例 , 产生丰富泡沫 , 使清洗效果最佳。 图 31 液压系统设计方案 小型清洗机元器件和构件选择 气动隔膜泵、 液压泵及其匹配电机的选择 因本设计中对液压泵的工作要求是 : 压力 : 2MPa。 流量 :10~15L/min, 由 P1372 选择 CNY1A。 气动隔膜泵选择上海开立泵业制造有限公司型号为 QBY 10 多用气动隔膜泵 ,其最大供气压为 4~7Kgf/cm2,扬程为 0~50m,满足工作要求。 管路元件选择与连接 空压机 电磁换向阀 1 压力调节阀 气动泵 电磁换向阀 2 流量控制阀 电磁换向阀 5 液压泵 溢流阀 电磁换向阀 4 泡沫发生器 电磁换向阀 3 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2020 11 根据软管的选择及设计中应注意事项 P646, 内径 d≥ 1129(Q/v)1/2mm, 选择 v=, 气动隔膜泵的液体流量为。 则泡沫发生部分 PU 管的内径 d1≥ 1129(*)1/2=, 齿轮泵的液体流量为 ,。 喷水部分单层钢丝胶管内径 d2≥ 1129(*)1/2=21mm, 则根据通用管子的内径及齿轮泵和气动隔膜泵的进出口直径选择 : d1=10mm d2=25mm 根据 P1799~P1902 选择扩口式管 接头 , 其型号为 88(mm)。 阀类的选择 换向阀可分为手动换向阀、电磁换向阀、机动换向阀、液动换向阀、电液换向阀等 , 本设计要求换向阀即可实现手控又可实现自动控制 , 且要求成本低、结构简单 , 选择“引进德国力士乐公司 WE 型电磁二位三通的换向阀” ,型号为 : 3WE5A660FAWZ4。 在泡沫发生器前后等相关回路中都需要两位两通的换向阀 , 以控制管路的通断 , 根据 P883 选取联合设计电磁换向阀 , 型号为 : 22DH H10B Z。 根据 P638 选择 Y2 ha10L型溢流阀。 根据 P782~P783调压阀与单向阀连接 , 相关管接头螺纹直径为 10mm 故选择 QTY 8 型调压阀。 根据 P379~P380, 流量控制阀与单向阀连 , 其相关管接口直径为 10mm, 故选择 FCG 01 Y2 型流量控制阀。 空气压缩机 根据气动系统所需要的最高工作压力 ( 缸筒内最高压力为 , 液压泵输出基液压力为 ) 和输出流量 ( ～ ) 两个参数 , 由P78 选取选择 , 其指 定的润滑油是 : 回转压缩机油 N100(GB5904 86),压缩机油 HS13 (SY1216 77), 汽轮机油 HQB 10(485 84),高速柴油机油 HC 11(GB5323 85)。 箱体设计及底盘清洗系统 箱体采用不锈钢材料 , 尺寸为 : 6000 3100 2300 底盘清洗采用自动清洗。 选用硬管线前装有 WJ/XP 00B 型旋转喷头 , 旋转喷头与固定喷头比较 , 清洗效率可提高 1 倍。 泡沫发生器的设计 所设计的孔式泡沫发生器构造图如图 : 泡沫发生器缸筒两端焊接法兰 , 其主体部分是耐热不锈钢 Icr13 圆柱筒 , 内装不锈钢铁屑等填充物 , 气体和液体在钢筒中混合并受到铁屑的切割作用 , 而产生均匀、致密泡沫。 钢筒两端均用法兰联结 , 钢筒上安装压力表以读取其内部工喷淋式全自动汽车清洗机设计 12 作压力。 泡沫洗车时 , 钢筒内压力为 ～ 3MPa，考虑到一定余量，发生器的工作压力取为 3MPa，并按压力容器的有关准则来设计发生器，其主要参数如下 : 泡沫发生器的钢筒厚度 参考液压缸的有关设计规则 , 泡沫发生器的缸筒壁厚  按下式计算 : 0 1 2= +C +C 式中 : 0 —缸筒材料强度要求的最小值 , m。 1C —缸筒外径公差余量 , m。 2C —腐蚀余量 , m。 当泡沫发生器缸筒的壁厚 与内径 D 之比不大于 时 ,可将其看作薄壁缸来计算 0 :    0 m a x /2 bPD n   式中 : maxP —缸筒内最高工作压力 MPa。 D—缸筒内径 m。  —缸筒材料的许用拉应力 , MPa。 b 缸筒材料的抗拉强度极限 , MPa。 n—安全系数 , 一般取 n=5。 计算时 , 取 b =540MPa,  =345MPa, 泡沫发生器内最大工作压力为 3MPa。 将 b 、  、 maxP 代入上式 , 得 0 3 / 2 * 540 / 5   由此式可知 : 当缸筒材料选定后 , 0 与 D 存在一定的对应关系。 若取缸筒内径 D=80mm, 则 0 ≥ . 令 0 =, 1C =1mm, 2C =2mm, 则缸壁厚 =。 对计算出的缸筒壁厚  = 应做三方面验算 : ( 1) 最大按理 maxP 应低于一定极限值 , 以保证工作安全 ,即要满足 : 22s21m a x 0 .3 5 DP 1 2（ D D ） （ 1） 式中 : 1D —缸筒外径； s —缸筒材料的屈服极限； 因为 2 220 . 222 3 4 5 8 9 8 00 . 3 5 = 0 . 3 5 = 2 8 . 6 9 M P aD 8 0 1 2（ D D ） （ ） 所以 , 式 ( 1) 成立。 ( 2) 大工作压力 maxP 应与完全塑性变形压力有一定比例范 围 , 以避免塑性变形的发生 , 即要满足 :。