3.6米大型玻璃清洗机的结构设计及优化
摘要 随着现在城市现代化发展程度高，越来越多的高层建筑出现在大城市。在高楼大厦，特别是在高层办公楼中，玻璃幕墙大多用于装饰，因为它具有良好的照明、保温、防潮和美观的功能，玻璃幕墙清洗需求日益加大，由于目前高楼大厦日渐增多，玻璃清洗需求量以及难度都增大，目前的清洗方法仍然是传统的高空作业手工清洗，不仅风险因素高，清洗效率低，而普遍的清洗机不能满足大型玻璃的清洗要求。为此，本课题尝试优化一款大型玻璃清洗机，将工人从高危险、高强度的劳动环境中解放出来。在节约人力物力的同时，也能对玻璃起到一定保护作用，增加玻璃使用寿命。
不仅如此，传统的国内大部分的玻璃清洗机采用的形式，它存在诸多缺点，例如：玻璃清洗不干净、自动化程度低、清洗效率低、浪费资源。为满足大型玻璃的清洗要求实现自动和手动控制互相转换，企业需要根据客户的需求量来身定做自动玻璃清洗机。大型玻璃的清洁是玻璃在加工和后期的维修中必不可少的一道工序，因此，在大型玻璃的清洁中，使用的是自动化的玻璃清洁机。现有各种设备可供选择，但无法满足对大尺寸的玻璃进行清洁。本文针对客户要求，对大型玻璃清洁机进行改进，采用PLC、触摸屏等控制技术进行控制，以达到改善清洁效果、增强企业竞争力的目的。
我们首先调研了市场上现存玻璃清洗机的优劣进行总结分析，然后在学习过的机械设计等理论的基础上，基于二维图纸，先采用SolidWorks软件建模，对原有的传统玻璃清洗机进行改进，实现了传动辊组材料，风刀结构，过滤系统的升级这几部分内容的优化。然后在此基础上完成了玻璃清洗机的PLC控制程序开发，包括传输速度控制和水箱水位控制这两大部分。
关键词 大型玻璃清洗 机械结构设计优化 PLC控制
STRUCTURE DESIGN AND OPTIMIZATION OF 3.6M LARGE-SCALE GLASS CLEANING MACHINE
Abstract With the development of urban modernization and the rise of technology companies, more and more high-rise buildings appear in large cities. In the construction industry, especially in high-rise office buildings, glass curtain wall is mostly used for decoration, because it has good lighting, heat preservation, moisture-proof and beautiful function, but it has also given rise to a very heavy task of cleaning glass curtain walls. Based on the increasing number of high-rise buildings, the demand for and difficulty in cleaning glass has increased, the current cleaning method is still the traditional manual cleaning, high risk factors and low cleaning efficiency. To this end, the subject of a large-scale glass cleaning machine, people from a high-risk factor, high-intensity labor environment liberation. At the same time of saving manpower and material resources, glass can also play a certain role in protection, increase the glass service life.
Glass cleaning is a necessary process in glass processing. In order to improve the efficiency of cleaning production, automatic cleaning machine is widely used for glass cleaning. At present, the market by a variety of automatic cleaning machine for cleaning small glass, but are not suitable for cleaning large glass. Moreover, the majority of domestic glass cleaning machine are using relay control, it has a low degree of digitization, high failure rate and other shortcomings. In order to achieve the automation of machinery, and to meet the requirements of large glass cleaning, it is necessary for enterprises to develop fully automatic glass cleaning machine. This topic according to the user's demand, has designed and developed the large-scale glass washer's control shampoo, Will PLC, the touch screen and so on control technology introduction glass washer's design, the automatic control and man-machine interaction of the large-scale glass cleaning machine are realized, and the cleaning efficiency and product competitiveness are greatly improved.
We first investigated the existing market glass cleaning machine advantages and disadvantages for a summary analysis, and then based on the study of the theory of mechanical design, based on two-dimensional drawings, first using SolidWorks software modeling, then PLC control design, data acquisition, transmission speed control, water temperature and water level control, alarm system and other functions. The transmission speed is controlled by frequency converter, and the water level and alarm system is realized by touch screen setting external variables and PLC. Then on this basis, the mechanical system of the washing machine is designed and optimized. Finally, the Product requirements document for the new type glass washing machine is compiled.
Key words Large-scale glass cleaning Optimization of mechanical structure PLC control
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
现代都市，以玻璃幕墙为代表的建筑物幕墙结构，因为其独特的具有个性的外部结构常常给人们留下了深刻的印象。为了美化城市容貌，需要定期对玻璃幕墙进行清洗，以保证建筑外观的整洁美丽。我们经常看到清洗工人利用吊索悬挂在大楼外侧完成对建筑物玻璃幕墙的清洗工作，这种高空作业不光工作效率低，而且非常危险。每年都会有人员伤亡的报道，建筑清洗行业存在很大的安全隐患。研究出对建筑物玻璃幕墙进行自动化清洗作业的机器必将推动清洗行业的迅速发展。1990年以来，日本进行自动化的清洗方式研究，现在幕墙清洗机器人技术及其应用的研究已成为热门话题。
很多学者的理论都是建立在高楼大厦的清洁设施上的，比如从建筑物的顶端拉起的清洁装置，比如小型的智能清洁机器人，比如墙壁上的挂式清洁机器人，这些都可以达到清洁的目的，但是成本太高，效率太低，功能固定，而且不适合在恶劣的情况下清洗。那么能不能有一款清洗机能把玻璃清洗的任务搬到工厂里来呢？但特殊的外部构型给自动清洗设备的结构及优化提出更高的要求、更严的举措。机械结构动作精度满足不了控制系统标准、工作噪音大，尤其是清洗效果不好、吹干不彻底都成为厂家在设备的使用过程中发现的一些问题。
1.2 课题研究现状和发展方向
玻璃清洗是玻璃加工过程中的一道必要工序，为了提高企业的清洗生产效率，自动清洗机进行玻璃清洗被广泛采用。优化一款大型玻璃清洗机，将工人从高危险、高强度的劳动环境中解放出来的任务刻不容缓。在节约人力物力的同时，也能对玻璃起到一定保护作用，增加玻璃使用寿命。为满足大型玻璃的清洗要求实现机械的自动化，企业需要根据客户的需求量身定做自动玻璃清洗机。如何设计出适合于多种复杂条件的清洁作业，使工人脱离危险的工作状态，改变目前我国玻璃幕墙清洗机械化程度低、人工清洗危险性大、效率低、费用高的问题，这对清洗质量和企业的效益直接影响很大，有很大的市场前景和设计的必要。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 课题研究现状和发展方向 1
1.3 设备组成及工艺流程 1
1.4 控制系统的组成 3
1.5 玻璃清洗机的技术参数 4
1.6 本章小结 5
第二章 传输速度变频调速控制 6
2.1 传输辊组 6
2.1.1 材料的选择 6
2.1.2 夹送棍动力学分析 6
2.2 带式输送机驱动装置现状 6
2.3 变频器的分类及结构 6
2.4 变频调速原理及控制算法 7
2.5 传送辊组的PLC控制 8
2.5.1 控制要求及参数 8
2.5.2 外部接线和I/O地址分配 9
2.5.3 程序设计 10
2.5.4 触摸屏设计 11
2.6 本章小结 12
第三章 风刀的结构分析和仿真优化 13
3.1 风刀的原理和概述 13
3.2 风刀种类和特征 13
3.3 风刀粘附效果的研究 15
3.3.1 颗粒在风场中的受力 15
3.3.2 颗粒受温度和压力的影响 16
3.4 本章小结 17
第四章 过滤池和水位控制系统 18
4.1 循环水过滤系统 18
4.1.1 普通过滤池 18
4.1.2 重力式无阀滤池 18
4.1.3 流砂过滤器 20
4.1.4 浅层砂滤器 20
4.2 水位控制方案 21
4.3 漂浮球水位控制系统 22
4.3.1 漂浮球水位控制系统控制原理 22
4.3.2 基于PLC的水箱水位控制 23
4.4 本章小结 26
第五章 总结与展望 27
致 谢 29
参考文献： 30
参考文献：
[1].樊宁,高子辉. 玻璃清洗机风刀流场分析[J]. 部品与原材料,2011,2013(25):50-51．
[2].刘东,孙宇辉. 浅立式玻璃清洗机风刀空气速度场研究[J].北方工业大学学报, 2013(4):11-13．
[3].陈超详,胡其登. solidworksimulation基础教程[M]．北京:机械工业出版社,2018．
[4].廖常初. PLC基础及应用[M]. 北京:机械工业出版社出版,2012.
[5].刘洪涛. PLC应用开发从基础到实践[M]. 北京:电子工业出版社,2010.
[6].李键灵. 使用玻璃清洗机的注意事项[J]. 建材发展导向.2015(04)
[7].变频器与伺服驱动技术应用[M]. 高等教育出版社,2017,8.
[8].张传晖. 变频技术在带式输送机驱动中的应用[J]. 煤矿机械,2012.
