玻璃磨邊機(jī)設(shè)計-機(jī)械畢業(yè)論文【答辯優(yōu)秀】

摘要 摘要 玻璃磨邊機(jī)是玻璃深加工必須的專用設(shè)備，其作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨 削成特定的形狀。本文論述了基于 S7-226PLC 實現(xiàn)的玻璃磨邊機(jī)設(shè)計。文章首先 介紹了玻璃磨邊機(jī)的現(xiàn)狀及其在設(shè)計中要實現(xiàn)的磨削花型。其磨削花型分別是 : 磨直線斜邊、磨靠邊基本波浪邊、磨直線波浪邊、磨雙直線波浪邊、磨樹葉型波 浪邊、磨直線樹葉波浪邊。隨后介紹了玻璃磨邊機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計情況。其硬件 設(shè)計采用 S7-226PLC 作為控制核心，加上相應(yīng)的接口電路、通訊裝置和智能化 軟 件設(shè)計，由其高速計數(shù)裝置并通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過 PLC 輸出控制 磨輪進(jìn)給電機(jī)和磨輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)而控制磨削不同花型 :PLC 的程序完成了各種開 關(guān)量信號的采集，磨輪旋轉(zhuǎn)角度和磨輪進(jìn)給參數(shù)的采集，磨輪旋轉(zhuǎn)角度和磨輪進(jìn) 給參數(shù)的計算、輸出控制等功能，文章對其進(jìn)行了分析。作者選用了 PWS1711 人 機(jī)界面對玻璃磨邊機(jī)進(jìn)行實時監(jiān)視和參數(shù)設(shè)置，文章介紹了玻璃磨邊機(jī)人機(jī)界面 軟件設(shè)計，包括主畫面、磨直線斜邊子畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、控制畫面、手動調(diào) 整畫面、調(diào)試畫面等。為進(jìn)一步提高磨削精度，作者將原方案中控制磨輪進(jìn) 給的 普通電機(jī)改由伺服電機(jī)來完成，文章最后對其控制思想進(jìn)行了討論，并給出了基 于 PLC 實現(xiàn)的模糊 PID 程序設(shè)計。 關(guān)鍵詞 :PLC；玻璃磨邊機(jī) ；人機(jī)界面 :PID；磨輪 緒論 1 緒論 1.，課題來源及意義 上世紀(jì) 80 年代隨著交通、建筑和旅游業(yè)的迅速發(fā)展，對深加工玻璃的需求越 來越多，使玻璃深加工行業(yè)得到了較快的發(fā)展，玻璃深加工的產(chǎn)量上升較快。大批 浮法玻璃生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，給玻璃深加工提供了優(yōu)質(zhì)玻璃原片 :建筑業(yè)、交通業(yè) 發(fā)展的加快和檔次的提高，為深加工玻璃的應(yīng)用開辟了廣闊的市場 ；但是，由于玻 璃加工機(jī)械 水平的影響，大部分玻璃深加工企業(yè)的生產(chǎn)能力并沒有充分發(fā)揮出來。 由于世界主要玻璃生產(chǎn)企業(yè)對平板玻璃以及其它品種的玻璃都在尋求新的利潤增 長點，產(chǎn)品創(chuàng)新、新工藝探索、降低成本、產(chǎn)生高附加值等己成為各大玻璃廠商 發(fā)展的目標(biāo)。因此目前世界上 5096-60%的平板玻璃原片均進(jìn)行深加工后再上市， 浮法玻璃原片己不再風(fēng)光，而是向功能型、實用型、裝飾型、安全型、環(huán)保型五 大方向的深加工玻璃發(fā)展，這是 21 世紀(jì)平板玻璃創(chuàng)新產(chǎn)品不容爭議的目標(biāo)。近年 來，我國玻璃深加工企業(yè)發(fā)展很快，數(shù)量不斷增加，規(guī)模越來越大，玻璃磨邊機(jī) 作為玻 璃深加工企業(yè)必須的專用設(shè)備，其市場需求也將越來越多。然而到目前為 止，國內(nèi)玻璃磨邊設(shè)備還不很成熟，大多只適合單件加工，而不能應(yīng)用于批量生 產(chǎn)線。大型玻璃深加工企業(yè)必須采用自動化程度高的智能玻璃磨邊機(jī)。 由于現(xiàn)階段國產(chǎn)玻璃磨邊機(jī)自動化程度較低，難以滿足玻璃深加工行業(yè)快速 發(fā)展的要求，因此安徽理工大學(xué)與方圓玻璃機(jī)械廠合作進(jìn)行智能玻璃磨邊機(jī)研制。 1.2 玻玻磨邊機(jī)的主要種類及特點 目前國內(nèi)玻璃深加工企業(yè)使用較多的幾種玻璃磨邊機(jī)如下 23 4 10 (l)單臂異形磨邊機(jī) (簡稱異形機(jī)或單臂機(jī) ) 異形機(jī)的最大特點是用途廣泛，異形機(jī)既可以磨直邊，也可磨圓邊、鴨嘴邊， 還可磨斜邊 ；既可以磨圓形工件，也可磨橢圓及異形工件。在獨立吸盤上裝上靠 模，用異形機(jī)可以磨一些形狀不規(guī)則的工件。 (2)直線磨邊機(jī) 直線磨邊機(jī)的特點有三個 :一是用途比較單一，只能磨各類直線邊 ；二是可 連續(xù)性磨削，生產(chǎn)效率較高 :三是可磨削尺寸較大的平板玻璃。 直線磨邊機(jī)是各類磨邊機(jī)中品種、規(guī)格最多的磨邊機(jī)，按能磨削的直線邊的 不同，它又可分為如下三種 : 1)直線磨邊機(jī) (簡稱直邊機(jī) ) 直邊機(jī)只能磨削玻璃的平底邊及 兩棱角，按磨頭數(shù)分，有三、五、八、九、 十、十三、十四磨頭等數(shù)種機(jī)型。一般來說，磨頭數(shù)越多，則磨削精度和生產(chǎn)效 率越高，相應(yīng)地機(jī)器的價格也越高。而電腦控制的直邊機(jī) (一般磨頭數(shù)都在十或 十以上 )價格更高。 近些年來，國內(nèi)市場上又出現(xiàn)一種既可磨平底邊，又可磨 45 度底邊的兩用直 邊機(jī)，用量也比較多。另外還有可磨一組或兩組互成角度底邊的磨邊機(jī)，叫多級 磨邊機(jī)。這種機(jī)型磨頭較多，一般為計算機(jī)控制。 2)直線圓 (簡稱圓邊機(jī) ) 圓邊機(jī)可以磨削玻璃的圓邊、鴨嘴邊等，在家具、玻璃的加工中用的較多。 圓邊機(jī)也有 三、五、六、七、八、九磨頭等數(shù)種機(jī)型。 3)直線斜邊機(jī) (簡稱斜邊機(jī) ) 斜邊機(jī)一般用于磨削玻璃 3-20 度的斜邊。現(xiàn)在，有的斜邊機(jī)也可磨削 45 度的斜邊。斜邊機(jī)按磨頭數(shù)分，也有七、八、九、十、十一、十四磨頭等機(jī)型。 近些年來又出現(xiàn)一種能在玻璃斜邊上磨出各種波浪花紋的斜邊機(jī)，叫波浪斜邊機(jī)。 (3)靠模磨邊機(jī) (簡稱靠模機(jī)仿形機(jī) ) 靠模機(jī)利用模板準(zhǔn)確定位，可精確磨削圓形或異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴 邊、斜邊等，這種磨邊機(jī)磨出的玻璃形狀準(zhǔn)確，尺寸統(tǒng)一，生產(chǎn)效率較高。 使用靠模磨邊機(jī)需要制作專 門的模板，當(dāng)生產(chǎn)品種較多時，不但制作模板費 用較高，而且管理、更換模板也較麻煩，因此這種機(jī)型適用于生產(chǎn)品種不多，但 生產(chǎn)批量很大的玻璃加工。 (4)內(nèi)圓磨邊機(jī) (簡稱內(nèi)圓機(jī) ) 內(nèi)圓機(jī)的特點是結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但用途比較單一，主要適于加工圓周 邊 (可以是正圓，也可是橢圓或異形圓 )?，F(xiàn)國內(nèi)有些廠生產(chǎn)的內(nèi)圓機(jī)，擺臂較長， 使磨頭的擺動范圍加大。這種機(jī)型不但可磨內(nèi)圓，也可兼磨外圓，又稱為內(nèi)外圓 磨邊機(jī)。 (5)直線雙邊磨邊機(jī) (簡稱雙邊磨機(jī) ) 雙邊磨機(jī)的特點是可同時磨削玻璃的兩條對邊，加工精度 好，生產(chǎn)效率高， 適用于大批量的玻璃磨邊生產(chǎn)。 雙邊磨機(jī)按使用性能分有雙直邊磨邊機(jī)和雙圓邊磨邊機(jī)兩種，其中雙直邊磨 邊機(jī)用的較多。 雙邊磨機(jī)按磨削玻璃寬度的不同可分為中小型和大型兩種。最大磨削寬度在 兩米以下的稱為中、小型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有四、六、八、十二磨頭等。最大 磨削寬度在兩米及兩米以上的稱為大型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有十六、二十、二十 二磨頭等。大型雙邊磨機(jī)一般為電腦控制，自動化程度較高，適于磨削大尺寸平 板玻璃，但是，這種設(shè)備的價格比較昂貴。 (6)其他磨邊機(jī)及專用磨邊機(jī) 除以上介紹 的磨邊機(jī)以外，還有一些結(jié)構(gòu)簡單、用途單一的磨邊機(jī)，如倒角 機(jī)、小圓片機(jī)、拋光機(jī)等。另外還有一些專門加工某種產(chǎn)品的專用磨邊機(jī)，如汽 車后視鏡磨邊機(jī)、洗手盆磨邊機(jī)等。 1.3 國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用情況 目前玻璃磨邊機(jī)設(shè)備不少是進(jìn)口的，進(jìn)口磨邊機(jī)主要來自意大利生產(chǎn)，另外 還有來自韓國、美國、臺灣等地的磨邊機(jī)用的也較多日。進(jìn)口機(jī)的質(zhì)量、精度、 生產(chǎn)效率和使用壽命都要比國內(nèi)機(jī)好，但進(jìn)口機(jī)價格昂貴，一般為國內(nèi)同類機(jī)價 格的 3-10 倍。玻璃磨邊機(jī)目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，雖然國外這方面的技術(shù)和設(shè)備 都很成熟，在國際 市場上也應(yīng)用廣泛，但完全依賴進(jìn)口設(shè)備的缺點也是明顯的， 首先進(jìn)口設(shè)備價格昂貴，需花費大量的外匯 ；其次它的定貨周期、購買備品備件的 周期長，對正常生產(chǎn)造成一定的影響，特別是設(shè)備的控制軟件部分，由于保密性 強(qiáng)而無從深入了解，功能擴(kuò)展性差，一旦出現(xiàn)問題就必須等國外的專家來維護(hù)和 調(diào)試，對正常生產(chǎn)有很大的影響，故研制和開發(fā)國產(chǎn)的智能玻璃磨邊機(jī)的重要性 是顯而易見的，不僅能夠提高玻璃加工技術(shù)水平和市場競爭力，而且隨著玻璃深 加工行業(yè)的迅猛發(fā)展，該設(shè)備的應(yīng)用前景也是很廣闊的。 1.4 本文的主要工作 玻璃磨邊機(jī)的 作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨削成特定的形狀。其機(jī)械結(jié)構(gòu)主 要由磨削進(jìn)給系統(tǒng)和加工工作臺兩部分構(gòu)成。加工工作臺上放置被加工的玻璃， 玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動在加工工作臺上移動，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動也由普通交流電 機(jī)驅(qū)動 .，磨削進(jìn)給系統(tǒng)也采用普通交流電機(jī)驅(qū)動，用以控制磨削砂輪的運動軌跡， 以便將玻璃邊部磨削成不同的形狀。這也是應(yīng)方圓玻璃機(jī)械有限公司的要求而設(shè) 計的方案，本文第 3 章與第 5 章對其進(jìn)行了詳細(xì)介紹。為了進(jìn)一步提高磨削精 度， 作者對上述方案進(jìn)行了改進(jìn)，將普通電機(jī)的工作改由伺服電機(jī)完成，本文第 6 章 給予了分析。本文 主要工作包括 : 玻璃磨邊機(jī)的總體設(shè)計 玻璃磨邊機(jī)的電氣控制部分硬件設(shè)計 可編程控制器的選型、模塊設(shè)計 旋轉(zhuǎn)編碼器及高速計數(shù)器分析 人機(jī)界面選型、設(shè)計 PLC 與人機(jī)界面的程序設(shè)計 基于 PLC 的模糊 PID 設(shè)計等。 1.5 本章小結(jié) 本章對課題的來源和意義、玻璃磨邊機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、玻璃磨邊機(jī)的主要種類 及特點、目前國內(nèi)外應(yīng)用情況、玻璃磨邊機(jī)的主要參數(shù)以及本文的主要工作等做 了簡要介紹。 1 緒論 1.1 課題來源及意義 上世紀(jì) 80 年代隨著交通、建筑和旅游 業(yè)的迅速發(fā)展，對深加工玻璃的需求越來越多，使玻璃深加工行業(yè)得到了較快的發(fā)展，玻璃深加工的產(chǎn)量上升較快。大批浮法玻璃生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，給玻璃深加工提供了優(yōu)質(zhì)玻璃原片 :建筑業(yè)、交通業(yè)發(fā)展的加快和檔次的提高，為深加工玻璃的應(yīng)用開辟了廣闊的市場 ；但是，由于玻璃加工機(jī)械水平的影響，大部分玻璃深加工企業(yè)的生產(chǎn)能力并沒有充分發(fā)揮出來。由于世界主要玻璃生產(chǎn)企業(yè)對平板玻璃以及其它品種的玻璃都在尋求新的利潤增長點，產(chǎn)品創(chuàng)新、新工藝探索、降低成本、產(chǎn)生高附加值等己成為各大玻璃廠商發(fā)展的目標(biāo)。因此目前世界上 50%-60%的平板玻璃 原片均進(jìn)行深加工后再上市，浮法玻璃原片己不再風(fēng)光，而是向功能型、實用型、裝飾型、安全型、環(huán)保型五大方向的深加工玻璃發(fā)展，這是 21 世紀(jì)平板玻璃創(chuàng)新產(chǎn)品不容爭議的目標(biāo)。 隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和人民生活水平的提高，能源消耗量迅速增加，在我國建筑能耗占全國總能耗量的 1/4 以上。其中建筑門窗的能耗約占建筑物全部熱損失的 40%，從全球整個能源來看，在取暖或空調(diào)時期，其中 45%用于建筑物氣溫的控制，并且比重日益增長，因此節(jié)能是擺在我們面前的重要任務(wù)。 眾所周知，建筑物門窗中玻璃面積所占的比重越來越大。目前各種鋁合金門窗、塑鋼 門窗、玻璃鋼門窗中空玻璃約占總面積的 65%-70%。因此，開發(fā)使用節(jié)能玻璃對建筑節(jié)能起著重要的作用。 2003 年 12 月 4 日，國家發(fā)改委，建設(shè)部，國家質(zhì)檢總局，國家工商總局等四部位委聯(lián)合發(fā)布建設(shè)安全玻璃管理規(guī)定 2004 年 1 月 1 日起實施，地市級以上 (含地市級 )城市的新建、擴(kuò)建、改造、裝修及維修工程等建筑物，應(yīng)按該規(guī)定要求使用安全玻璃。建設(shè)安全玻璃管理規(guī)定的實施旨在有效地保障人身和財產(chǎn)安全，規(guī)范安全玻璃的生產(chǎn)、使用和安裝，己受到社會各方面的關(guān)注。 門窗選用具有節(jié)能作用的鍍膜玻璃、鍍膜中空、鍍膜鋼化、鍍 膜夾層、低輻射中空玻璃是改善門窗的絕熱性的最好途徑。這些玻璃在生產(chǎn)過程中，要求玻璃的邊部必須經(jīng)過磨邊處理。傳統(tǒng)意義上的砂布磨邊己滿足不了生產(chǎn)工藝和建筑市場的要求。生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本提高。近年來，在很多行業(yè)，特別是在建筑行業(yè)，對玻璃的需求增長很快同時對玻璃的加工質(zhì)量和加工效率也有了很高的要求，為了改善傳統(tǒng)的玻璃磨邊方式，降低生產(chǎn)成本，提高加工精度和提高生產(chǎn)效率。 近年來，我國玻璃深加工企業(yè)發(fā)展很快，數(shù)量不斷增加，規(guī)模越來越大，玻璃磨邊機(jī)作為玻璃深加工業(yè)必須的專用設(shè)備，其市場需求也將越來越多。然而到目前為止， 國內(nèi)玻璃磨邊設(shè)備還不很成熟，大多只適合單件加工，而不能應(yīng)用于批量生產(chǎn)線。大型玻璃深加工企業(yè)必須采用自動化程度高的智能玻璃磨邊機(jī)。 目前玻璃產(chǎn)品正向功能型、實用型、裝飾型等深加工發(fā)展，玻璃磨邊機(jī)作為玻璃深加工必須的專用設(shè)備，市場需求越來越多。玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨削成 特定的形狀。其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由磨削進(jìn)給系統(tǒng)和加工工作臺兩部分構(gòu)成。加工工作臺上放置被加工的玻璃，玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動在加工工作臺上移動，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動也由普通交流電機(jī)驅(qū)動。磨削進(jìn)給系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動，用以控制磨削砂輪的運動 軌跡，以便將玻璃邊部磨削成不同的形狀。 1.2 玻璃磨邊機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 90 年代以來，由于材料科學(xué)的重大創(chuàng)新和突破，人們利用納米材料技術(shù)、表面處理技術(shù)和復(fù)合雜化技術(shù)等高新技術(shù)開發(fā)出了各種環(huán)保節(jié)能型、環(huán)保型、智能型等新型深加工玻璃，賦予了玻璃新的機(jī)械、電氣、光學(xué)、化學(xué)等功能，增加了玻璃的使用效果，改善了人類的工作與生活環(huán)境。雖然我國深加工玻璃的生產(chǎn)技術(shù)在某些領(lǐng)域接近或達(dá)到國外先進(jìn)國家水平，但是，深加工玻璃的整體生產(chǎn)技術(shù)與國外相比有很大差距，尚未形成規(guī)模的專業(yè)產(chǎn)品研究與生產(chǎn)線，某些產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化仍是空白。 目前玻璃磨邊機(jī)設(shè)備不少是進(jìn)口的，進(jìn)口磨邊機(jī)主要來自意大利生產(chǎn)，另外還有來自韓國、美國、臺灣等地的磨邊機(jī)用的也較多。進(jìn)口機(jī)的質(zhì)量、精度、生產(chǎn)效率和使用壽命都要比國內(nèi)機(jī)好，但進(jìn)口機(jī)價格昂貴，一般為國內(nèi)同類機(jī)價格的 3 一 10 倍。玻璃磨邊機(jī)目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，雖然國外這方面的技術(shù)和設(shè)備都很成熟，在國際市場上也應(yīng)用廣泛，但完全依賴進(jìn)口設(shè)備的缺點也是明顯的，首先進(jìn)口設(shè)備價格昂貴，需花費大量的外匯 ；其次它的定貨周期、購買備品備件的周期長，對正常生產(chǎn)造成一定的影響，特別是設(shè)備的控制軟件部分，由于保密性強(qiáng)而無從深入了解，功 能擴(kuò)展性差，一旦出現(xiàn)問題就必須等國外的專家來維護(hù)和調(diào)試，對正常生產(chǎn)有很大的影響，故研制和開發(fā)國產(chǎn)的智能玻璃磨邊機(jī)的重要性是顯而易見的，不僅能夠提高玻璃加工技術(shù)水平和市場競爭力，而且隨著玻璃深加工行業(yè)的迅猛發(fā)展，該設(shè)備的應(yīng)用前景也是很廣闊的。 我國從 2001 年以后又進(jìn)一步研發(fā)玻璃磨邊機(jī)設(shè)備，目前存在的主要是玻璃的對角線誤差、玻璃加工尺寸精度問題從調(diào)研情況來看磨邊機(jī)設(shè)備目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，國產(chǎn)機(jī)上處于研制開發(fā)階段，其性能與進(jìn)口設(shè)備相比仍有較大差距。隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，我國的設(shè)備完全可以替代 進(jìn)口設(shè)備，開發(fā)出能夠滿足國內(nèi)建筑市場需求的設(shè)備。 1.3 玻玻磨邊機(jī)的主要種類及特點 玻璃磨邊機(jī)是玻璃深加工設(shè)備中產(chǎn)生最早且用量最大的機(jī)械設(shè)備之一。近些年來，隨著玻璃深加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，玻璃磨邊機(jī)的種類和規(guī)格也越來越多，并且技術(shù)越來越先進(jìn)，功能越來越全面。 目前國內(nèi)玻璃深加工企業(yè)使用較多的幾種玻璃磨邊機(jī)如下： (l)單臂異形磨邊機(jī) (簡稱異形機(jī)或單臂機(jī) ) 異形機(jī)的最大特點是用途廣泛，異形機(jī)既可以磨直邊，也可磨圓邊、鴨嘴邊，還可磨斜邊 ；既可以磨圓形工件，也可磨橢圓及異形 工件。在獨立吸盤上裝上靠模，用異形機(jī)可以磨一些形狀不規(guī)則的工件。 異形機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本相對較低，所以價格也比較便宜 。 (2)直線磨邊機(jī) 直線磨邊機(jī)的特點有三個 :一是用途比較單一，只能磨各類直線邊 ；二是可連續(xù)性磨削，生產(chǎn)效率較高 :三是可磨削尺寸較大的平板玻璃。 直線磨邊機(jī)是各類磨邊機(jī)中品種、規(guī)格最多的磨邊機(jī)，按能磨削的直線邊的不同，它又可分為如下三種 : 1)直線磨邊機(jī) (簡稱直邊機(jī) ) 直邊機(jī)只能磨削玻璃的平底邊及兩棱角，按磨頭數(shù)分，有三、五、八、九、十、十三、十四磨頭等數(shù)種機(jī)型。一般來說，磨頭 數(shù)越多，則磨削精度和生產(chǎn)效率越高，相應(yīng)地機(jī)器的價格也越高。而電腦控制的直邊機(jī) (一般磨頭數(shù)都在十或十以上 )價格更高。 近些年來，國內(nèi)市場上又出現(xiàn)一種既可磨平底邊，又可磨 45 度底邊的兩用直邊機(jī)，用量也比較多。另外還有可磨一組或兩組互成角度底邊的磨邊機(jī)，叫多級磨邊機(jī)。這種機(jī)型磨頭較多，一般為計算機(jī)控制。 2)直線圓 (簡稱圓邊機(jī) ) 圓邊機(jī)可以磨削玻璃的圓邊、鴨嘴邊等，在家具、玻璃的加工中用的較多。圓邊機(jī)也有三、五、六、七、八、九磨頭等數(shù)種機(jī)型。 3)直線斜邊機(jī) (簡稱斜邊機(jī) ) 斜邊機(jī)一般用于磨削玻 璃 3-20 度的斜邊?，F(xiàn)在，有的斜邊機(jī)也可磨削 45 度的斜邊。斜邊機(jī)按磨頭數(shù)分，也有七、八、九、十、十一、十四磨頭等機(jī)型。近些年來又出現(xiàn)一種能在玻璃斜邊上磨出各種波浪花紋的斜邊機(jī)，叫波浪斜邊機(jī)。 (3)靠模磨邊機(jī) (簡稱靠模機(jī)仿形機(jī) ) 靠模機(jī)利用模板準(zhǔn)確定位，可精確磨削圓形或異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴邊、斜邊等，這種磨邊機(jī)磨出的玻璃形狀準(zhǔn)確，尺寸統(tǒng)一，生產(chǎn)效率較高。 使用靠模磨邊機(jī)需要制作專門的模板，當(dāng)生產(chǎn)品種較多時，不但制作模板費用較高，而且管理、更換模板也較麻煩，因此這種機(jī)型適用于生產(chǎn)品種 不多，但生產(chǎn)批量很大的玻璃加工。 (4)內(nèi)圓磨邊機(jī) (簡稱內(nèi)圓機(jī) ) 內(nèi)圓機(jī)的特點是結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但用途比較單一，主要適于加工圓周邊 (可以是正圓，也可是橢圓或異形圓 )。現(xiàn)國內(nèi)有些廠生產(chǎn)的內(nèi)圓機(jī)，擺臂較長，使磨頭的擺動范圍加大。這種機(jī)型不但可磨內(nèi)圓，也可兼磨外圓，又稱為內(nèi)外圓磨邊機(jī)。 (5)直線雙邊磨邊機(jī) (簡稱雙邊磨機(jī) ) 雙邊磨機(jī)的特點是可同時磨削玻璃的兩條對邊，加工精度好，生產(chǎn)效率高，適用于大批量的玻璃磨邊生產(chǎn)。 雙邊磨機(jī)按使用性能分有雙直邊磨邊機(jī)和雙圓邊磨邊機(jī)兩種 ，其中雙直邊磨邊機(jī)用的較多。 雙邊磨機(jī)按磨削玻璃寬度的不同可分為中小型和大型兩種。最大磨削寬度在兩米以下的稱為中、小型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有四、六、八、十二磨頭等。最大磨削寬度在兩米及兩米以上的稱為大型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有十六、二十、二十二磨頭等。大型雙邊磨機(jī)一般為電腦控制，自動化程度較高，適于磨削大尺寸平板玻璃，但是，這種設(shè)備的價格比較昂貴。 (6)其他磨邊機(jī)及專用磨邊機(jī) 除以上介紹的磨邊機(jī)以外，還有一些結(jié)構(gòu)簡單、用途單一的磨邊機(jī)，如倒角機(jī)、小圓片機(jī)、拋光機(jī)等。另外還有一些專門加工某種產(chǎn)品的專用磨邊 機(jī)，如汽車后視鏡磨邊機(jī)、洗手盆磨邊機(jī)等。 本機(jī) 結(jié)構(gòu)簡介及主要工作原理 2.1 本機(jī)的結(jié)構(gòu)簡介 玻璃磨邊機(jī)的外形如圖所示： 圖 2.1 玻璃磨邊機(jī)外形 玻璃磨邊機(jī)主要結(jié)構(gòu)： （ 1）主傳動機(jī)構(gòu)； （ 2）玻璃夾緊機(jī)構(gòu)彈性夾持機(jī)構(gòu)； （ 3）上下料機(jī)構(gòu)和皮帶輸送機(jī)構(gòu)； （ 4）角度調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)； （ 5）橫梁進(jìn)給機(jī)構(gòu)； （ 6）磨頭電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)； （ 7）磨頭電機(jī)的結(jié)構(gòu)； （ 8）端面磨頭調(diào)整機(jī)構(gòu)； （ 9）底座和靠架； （ 10）機(jī)的電控及機(jī)器的輔助設(shè)備； 玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要玻璃邊部磨削成 特定的形狀 。 其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要 由磨削進(jìn)給系統(tǒng) 和加工工作臺兩部分構(gòu)成 。 加工工作臺上放置被加 工的玻璃， 玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動在加工工作臺上移動，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動和磨削進(jìn)給系統(tǒng)亦由電機(jī)驅(qū)動，用以控制磨削砂輪的運動軌跡，從而將玻璃邊部磨削成不同的形狀。磨削砂輪的轉(zhuǎn)動也由普通交流電機(jī)驅(qū)動。主傳動機(jī)構(gòu)是由交流異步驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器和蝸輪蝸桿減速器組成；玻璃夾緊機(jī)構(gòu)由齒輪、皮帶和彈性襯板等組成 ； 上下料機(jī)構(gòu)和皮帶輸送機(jī)構(gòu)由皮帶輪、皮帶、齒輪、鏈條等組成。角度調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速電機(jī)、滾珠絲杠、錐齒輪、鏈輪、鏈條 等結(jié)構(gòu)組成；磨頭電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)是通過錐齒輪和燕尾槽鋼導(dǎo)軌組成，通過錐齒輪的變向功能，使磨頭電機(jī)在鋼導(dǎo)軌內(nèi)前后移動；端面磨頭調(diào)整機(jī)構(gòu)是通過螺栓、彈簧和鉸鏈之間的相互關(guān)系的改變而實現(xiàn)的。 本臺玻璃磨邊機(jī)是一臺集以上所述粗磨、精磨及拋光為一體的具有現(xiàn)代化水平的大型玻璃深加工設(shè)備。本機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)，取代了以往的所用的機(jī)械無級變速器。首先由送料機(jī)構(gòu)將玻璃自動輸送到夾持機(jī)構(gòu)入口位置處，夾持機(jī)構(gòu)采用特殊彈性夾持裝置夾持玻璃，并夾持玻璃前進(jìn)；使玻璃分別經(jīng)過粗磨、精磨、端磨、拋光等工序一次即可完成玻璃單邊的 全部磨拋工作，然后由接料機(jī)構(gòu)接住并送出。本機(jī)共設(shè)有 3 個粗磨輪、 3 個精磨輪、 1 個端磨輪、 3 個拋光氈輪，其進(jìn)給的調(diào)整可通過絲杠，導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)來完成。 2.2 本機(jī)的工作原理 玻璃的磨削本身包括兩個加工階段：粗磨與精磨，與其密切相關(guān)的是拋光工藝，拋光能最終使制品磨削表面平整并恢復(fù)玻璃表面的透明和光亮。玻璃表面相互作用產(chǎn)生水解現(xiàn)象而生成覆蓋表面的薄膜，此薄膜主要是膠態(tài)硅氧組成，由于研磨或拋光的作用而使薄膜破壞，并露出新鮮的表面，新的表面與水繼續(xù)作用而生成新的保護(hù)膜覆蓋表面，上述過程如此不斷的重復(fù)進(jìn)行，直至 最終達(dá)到研磨和拋光。 2.3 主要技術(shù)參數(shù) 玻璃直線雙邊磨邊機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求 玻璃直線磨邊機(jī)是玻璃深加工的設(shè)備中最先進(jìn)的設(shè)備之一，其要求磨削質(zhì)量好、加 工精度高、生產(chǎn)效率高、操作簡便，適用于磨削不同尺寸和厚度的平板玻璃。其系統(tǒng)設(shè) 計的基本原則是安全、可靠、高效率、低成本。具體要求如下 : 1.能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。 2.實用性 :直邊的粗磨、半精磨、精磨 ；粗拋、半精拋、精拋、倒角精磨、拋光 等工序一次完成。 3.操作性 :控制系統(tǒng)的人機(jī)界面便于操作，畫面直觀，全部過程采用中文顯示， 實時監(jiān)控生產(chǎn)過程。 4.維護(hù)功能 :系統(tǒng)具有自我診斷、報警功能，維護(hù)方便。 5.價格 :系統(tǒng)投資合理，成本低，便于推廣使用。 6.主要技術(shù)指標(biāo) : (l)速度范圍 :0 一 Slnjmin (2)單邊最大磨削量 :4mm (3)加工玻璃寬度 :300 一 400Omm (4)加工玻璃厚度 :32smm (5)總功率 :50kw (6)電壓 /頻率 :380V/50Hz (7)倒角角度 :45“士 3“ 夾持膠帶運行速度： V=0.4 - 2.7m/min 許用玻璃厚度： =3 20mm 可磨玻璃之尺寸范圍： 150 150 2000x2000mm 斜邊角度范圍： 5 - 45 斜邊寬度： B 30mm 2.4 本機(jī)的基本設(shè)計方案、傳動系統(tǒng)及特點要求 2.4.1 本機(jī)的基本設(shè)計方案 （ 1）主傳動采用變頻器調(diào)速，使電機(jī)獲得各種所需轉(zhuǎn)速； （ 2）玻璃的夾緊方式采用兩條橡塑帶彈性夾持； （ 3）玻璃取立位安放； （ 4）手工上下料，同步齒形帶輸送； （ 5）角度調(diào)整為電動，面板上有相應(yīng)的數(shù)字顯示； （ 6）寬度進(jìn)給即可電動也可手動，面板上置有數(shù)字顯示裝置； （ 7）各磨頭電機(jī)均有相應(yīng)的電流表顯示工作電流大小。 2.4.2 方案確定的依據(jù)及其特點 2.4.2.1 主動機(jī)構(gòu) 本設(shè)計要求： 1、雙帶夾持玻璃； 2、怠速 N=0.3 - 2.7 變頻調(diào)速； 3、適用玻璃厚度 =3 20mm。 為此，本設(shè)計方案采用的傳動方式如圖所示： 圖 2.2 主傳動系統(tǒng) 減速器 3 前帶 5 傳動順序：主電機(jī) 1 主電機(jī) 2 減速器 4 后帶 6 主電機(jī)采用普通電機(jī)，以電機(jī)的變頻調(diào)速代替機(jī)械的無級調(diào) 速。其主要目的是 : 變頻調(diào)速電機(jī)價格適中，與機(jī)械無級調(diào)速成本相差較小且提高了本機(jī)的數(shù)字化程度。減速器 3.4 速度比相同，轉(zhuǎn)向相反，以保證帶速一致，且?guī)У膴A緊側(cè)運行方向相同?？紤]到安裝與調(diào)整，兩帶之間，主動輥與減速器之間以萬向聯(lián)軸結(jié)相連接。為適應(yīng)玻璃厚度變化之需要，后帶的支撐架置于滑動導(dǎo)軌之上，可用相應(yīng)的手輪調(diào)整其與前帶的距離。 2.4.2.2 夾緊方式與特點 本方案如圖 2.3 所示采用兩條橡膠帶夾持玻璃，后帶夾緊側(cè)后面有一剛性支撐板，后帶夾緊，側(cè)后面有一剛性的支撐板，玻璃通過夾持帶靠在支撐板上，依此在 Y 向 定位，前帶夾緊側(cè)的后面則以彈性輥圖 3 支撐，這樣剛性定位，彈性夾持，既能保持定位的精度又能減低玻璃的破損率，橡膠帶輪軸向采用外球面軸承支撐，使主動、被動帶輪的傳動得以保證。如圖 2.4。 圖 2.3 膠輥 圖 2.4 2.4.2.3 玻璃安放位置選擇 玻璃安放位置取位為立式、斜置，相對垂直面后傾 5，這樣選取的主要目的是充分利用加工車間的有效空間而減小占地面積。玻璃后傾 5，理由是本機(jī)磨削角度范圍為 5 - 45，當(dāng)它后傾 5時，各磨頭軸線正好處于水平 位置，這樣便于設(shè)計與校核。 2.4.2.4 上下料方式的確定 由于本機(jī)上下料不是自動，且玻璃的規(guī)格及形狀各異，所以設(shè)計方案中采用手工上下料，輸送則由兩條同步齒形帶來完成。齒形帶的帶速與夾持帶的帶速基本相同，以保證上下料的連續(xù)性。為保證上下料及運輸過程中玻璃的穩(wěn)定性，除玻璃后傾 5外，還有有靠架加以支撐。 2.4.2.5 角度的調(diào)整 由于磨削角度為 5 - 45，因此有角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。角度的調(diào)整見圖 2.5。圖中 C為橫梁擺動的支撐點， B 鉸鏈處為動力輸入軸。 A 點處為螺旋副，螺母鉸接于橫梁上（可以繞鉸接點 轉(zhuǎn)動）。 圖 2.5 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)工作原理： ABC 組成一個三角形， BC=a,AC=b,兩條線的長度保持不變。邊 AB=c，由絲杠傳動，它的長度可調(diào)。由于 AB的長度 c 的變化，引起角 的改變，因 b 桿與橫梁剛性連接，這橫梁以及其上面的磨頭也作相應(yīng)的角度改變，以此來達(dá)到調(diào)整角度的目的。它的計算公式，即為余弦定理 : c2=a2+b2-2bccos 2.1 式中 a、 b 不變， c 變化時 角也變化，依據(jù)此公式即可制定出相應(yīng)的表格供使用。為簡化機(jī)構(gòu)， 本方案中的轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)采用單獨的電機(jī)驅(qū)動。 由于采用單獨的電機(jī)驅(qū)動，用機(jī)械顯示角度大小不便，所以本設(shè)計決定采用數(shù)碼顯示以及比較裝置，并將其安裝于面板上，以便觀察與調(diào)整。 為保證轉(zhuǎn)角精度，轉(zhuǎn)角電機(jī)設(shè)有斷電制動裝置。 為安裝起見，在 5、 45兩個極限位置，設(shè)有限位開關(guān)。 3 夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計 3.1 夾持帶主要參數(shù)的選擇與計算 3.1.1 主驅(qū)動系統(tǒng) （如圖 2.2） 圖 3.1 夾持原理 設(shè)計要求 :帶速 V=0.4 2.7m/min 變頻調(diào)速變速 3.1.2 電機(jī) 功率的選擇確定 理論上本機(jī)的主電機(jī)功率為 1.5kw，考慮到相關(guān)因素，使用系數(shù)取為 2.0， 因此選用電機(jī)的功率 N=1.5 2.0=3kw 3.1.3 型號的確定 Y132s 6 型電機(jī)有恒扭矩與恒功率兩種，根據(jù)我們的使用條件，首選應(yīng)當(dāng)保證在不同速度條件下，扭矩應(yīng)當(dāng)是沒有太大變化，功率是次要的。因此我們選擇恒扭矩調(diào)速電機(jī)。 3.1.4 夾持帶厚及輥子直徑的選取 帶厚 =10mm，夾持帶主動輥直徑選為 380mm。 3.1.5 減速器總速比及分配 已知：帶速 Vmax =2.7m/min 輥子直徑 D=380mm 帶厚 =10mm 調(diào)速機(jī) nmax =1000rpm 所以總減速比 I=（ D+2） nmax /Vmax =465.2 ,參照減速器樣本，選取適當(dāng)?shù)臏p 速器比分配速度比。 公用減速器： 型號： WSJ 120型桿式減速器，速度比： i=15.5 。 后夾持帶用減速器： 型號： WSJ 150 型（左旋），速度比： i=30 。 前夾持帶用減速器： 型號： WSJ 150 型（右旋） ,速度比： i=30 。 3.1.6 校核夾持帶實際速度 最大線速度 : Vmax =（ D+2） nmax /I 3.1 式中 D=380mm , =10mm , nmax =1000rpm 當(dāng) I=15.5 30=465 時 , 計算則得 Vmax =2.7m/min 。 最小線速度： Vmin =（ D+2） nmin /I 3.2 式中 nmin =165rpm , 則速度 Vmin =0.45m/min 。 結(jié)論：夾持帶 的線速度符合設(shè)計要求，因此，減速器的選擇及速度比分配合理。 3.2 帶的設(shè)計 3.2.1 帶的要求 在本設(shè)計中，帶是很重要的，所以對帶的要求也很高： （ 1） 要有足夠的拉伸強(qiáng)度和彈性模量 ,以達(dá)到在所要求的距離內(nèi)輸送材料所需要的傳輸功率以及在負(fù)載狀態(tài)下允許最低裝載所產(chǎn)生的運轉(zhuǎn)伸長率。 （ 2） 有良好的負(fù)載支撐及足夠的寬度，以滿足運輸物料所需要的類型和體積。 （ 3）要有柔性，目的在于在長方向上能圍繞滾筒彎曲，如果需要的話，希望在橫向形成槽形。 （ 4）要有尺寸穩(wěn)定性，使輸送帶平穩(wěn)。 （ 5）承載面的覆蓋要經(jīng) 受得起承載物體的負(fù)載沖擊，并且能幫助恢復(fù)彈性，傳動時覆蓋膠能與滾筒有足夠的摩擦力。 （ 6）組分之間有良好的粘合力，避免脫層。 （ 7）耐撕裂性能好，耐損傷。 （ 8）能聯(lián)接成環(huán)形。 3.2.2 帶的材料及帶的組成分析 帶一般由三個部分組成： 1. 覆蓋層上覆蓋層和下覆蓋層 2. 帶 芯單層和多層 3. 隔離層帶芯的粘結(jié)介質(zhì) 負(fù)荷驟然升高，環(huán)境溫度，濕度及物料的特性也會對輸送帶產(chǎn)生腐蝕作用，造成輸送帶的強(qiáng)度降低。因此，在計算帶強(qiáng)度時必須有一定的儲備系數(shù)（安全系數(shù) ） .帶的伸長包括彈性伸長和永久伸長。中輕負(fù)載輸送帶伸長量可取 4。一般公認(rèn)的輸送帶的彈性伸長量為： 輸送帶 材 料 棉帆布 尼龍帆布 滌綸帆布 整體編 織 芯 鋼繩芯 芳綸織布 伸長量 1.5 1.2 0.8 2.0 0.2 0.2 表 3.1 鋼繩芯輸送帶的初始伸長很小，在周期循環(huán)張力作用下伸長上。尼龍輸送帶在周期的運行中永久伸長很大。滌棉帶于尼龍比較，在最大額定工作載荷下的伸長為：滌綸帶1，尼龍帶 2.5。運行 24 小時后，滌棉 帶為 1.5，棉綸帶達(dá)到 4.6。因而，在要求拉緊行程小的地方，選擇滌綸或滌棉帶是必要的。但是在需要彎曲拉伸彈性時，尼龍帶又是適宜的。 在一些應(yīng)用中，輸送帶的使用壽命受磨損的影響較小，而受沖擊的影響相當(dāng)大，常見的沖擊破壞，一種是明顯的蓋膠破損，輸送帶穿透；另一種是隱性破壞，覆蓋膠無明顯的破損，而內(nèi)部帶則已受損，強(qiáng)度降低。輸送帶的耐沖擊性能主要決定于橡膠蓋于層間膠的性能與厚度，并與帶芯材料，種類，組織結(jié)構(gòu)及帶的剛性密切相關(guān)。因為能量的吸收主要發(fā)生在覆蓋層內(nèi)，層間膠對緩沖能力的影響一般小于覆蓋膠，層間膠在受沖擊時的變形受到織物更多的限制。故承受全沖擊負(fù)載的織物芯帶覆蓋膠厚度應(yīng)以 8 10mm較好。對沖擊載荷及有銳利棱角切劃傷和撕裂作用的物料具有最大抵抗力的膠料是合成天然橡膠和天然橡膠。輸送帶的剛性增大時，耐沖擊性能會有所降低，當(dāng)輸送帶的剛度和層間厚度一定時，增加覆蓋層的總厚度，抗沖擊性能增大。而當(dāng)覆蓋層厚度一定時輸送帶的剛度越抵抗沖擊性越好?？椢镄据斔蛶У目箍v向撕裂主要與芯層織物緯向纖維種類，強(qiáng)度和密度有關(guān)?？箾_擊能力依次為：棉，混紡線，合成纖維線，其中棉的能力最低。一般提高緯向的織物強(qiáng)度可以增加輸送帶的抗沖擊和防 撕裂性能，同時有利于機(jī)械接頭，當(dāng)緯向強(qiáng)度達(dá)到經(jīng)向強(qiáng)度的 60以上時，其機(jī)械接頭的強(qiáng)度可近似于硫化接頭強(qiáng)度。鋼繩芯輸送帶的抗沖擊能力隨繩徑，間距，上下覆蓋層的厚度而變化。較厚的覆蓋層對提高鋼繩芯輸送帶的抗沖擊性能時有利的。鋼繩芯輸送帶由于結(jié)構(gòu)上無橫向骨架對抗沖擊和撕裂存在先天不足，故提高其抗沖擊和抗撕裂性能的有效方法時在其上下覆蓋層一面或兩面采用橫向加強(qiáng)機(jī)構(gòu)，其形式有細(xì)鋼繩增強(qiáng)式和合成纖維增強(qiáng)式。其中以兩面采用合成纖維橫向增強(qiáng)的效果最好，另外，在下覆蓋層中置入合成纖維繩可減小輸送帶運行過程中的壓陷人阻力，有利 于節(jié)省能源。 3.2.3 帶的磨損 帶的正常壽命取決于輸送帶的磨損情況，覆蓋層的磨損時由于輸送帶與對象的相對滑動而產(chǎn)生的。驅(qū)動滾筒與輸送帶下覆蓋膠的摩擦：輸送帶的下覆蓋膠壓到驅(qū)動滾筒上隨著驅(qū)動滾筒的運轉(zhuǎn)在運輸線上運行，驅(qū)動滾筒面和輸送帶下覆蓋膠由摩擦傳遞動力，如果沒有相對滑動輸送機(jī)就不能運轉(zhuǎn)。正因為由了這一滑動，使輸送帶和滾筒之間發(fā)生摩擦，由滑動摩擦而出現(xiàn)的故障時有發(fā)生，除輸送帶內(nèi)表面的局部磨損，滾筒包膠剝離外，甚至也有斷帶的現(xiàn)象發(fā)生，因而必須采用阻燃帶并進(jìn)行相應(yīng)的檢查。 輸送帶跑偏帶邊與機(jī)架的摩擦磨 損。輸送帶應(yīng)該在托輥組的中心線上運行，但由于輸送機(jī)的制造，安全，使用造成的缺陷，輸送帶時常要偏離中心線發(fā)生跑偏。一般地，輸送帶在帶寬方向上允許有 5地跑偏量，當(dāng)跑偏過多時，輸送帶與托輥支架，機(jī)架接觸而造成邊膠磨損。 裙板造成的輸送帶磨損。如前所述，裙板對輸送帶的磨損是一種特殊的磨損，如對裙板的設(shè)計方法改進(jìn)并注意維護(hù)，這種磨損差不多可以防止。在裝載點為了防止撒落裝設(shè)堅固的剛性橡膠，而且具有很大的壓力壓向膠帶是發(fā)生磨損的主要原因。有時，在安裝時僅考慮減小裙板對輸送帶的壓力著手，當(dāng)裙板磨到一定的程度，物料進(jìn)入輸送 帶和裙板之間更加加劇了磨損。 托輥的磨損。輸送帶的下覆蓋膠也要受到調(diào)心托輥以及前傾槽形托輥的摩擦，在槽形托輥到滾筒是過渡段和輸送機(jī)彎曲的凸起處都有磨損產(chǎn)生。當(dāng)托輥，滾筒因某種原因轉(zhuǎn)動不好時，也會加劇摩擦輸送帶的下覆蓋膠。 3.3 滾筒的設(shè)計計算 3.3.1 滾筒的選擇 滾筒式帶式輸送機(jī)最最重要的組成部分，按在輸送機(jī)中所起的作用可分為傳動滾筒和該向滾筒兩大類。傳統(tǒng)滾筒的作用是將驅(qū)動裝置的扭矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送機(jī)端部的改向，增加傳動滾筒包角的導(dǎo)向滾筒，拉緊滾筒和用于拉緊裝置的導(dǎo)向滾 筒。滾筒的最主要的參數(shù)即直徑，選用大直徑的滾筒對輸送帶的傳動及使用很有利。但是，但滾筒直徑增大后，驅(qū)動滾筒的質(zhì)量，驅(qū)動裝置減速器的減速比，減速器的質(zhì)量和尺寸都需要相應(yīng)增大。選擇滾筒直徑主要考慮以下因素： 1、輸送帶繞過滾筒時輸送帶的彎曲應(yīng)力； 2、輸送帶發(fā)生彎曲的頻次（與導(dǎo)繞方式，繞過滾筒的速度，運距和速度有關(guān)）； 3、輸送帶與滾筒面間的最大或平均比壓； 4、輸送帶許用強(qiáng)度利用率（簡稱 RMBT，它是輸送帶最大張力與輸送帶許用張力 之比的百分?jǐn)?shù)）； 5、輸送帶的安裝地點和使用條 件（例如：地面，井下，露天，移動，固定等）； 6、包膠和包膠的變形量。 3.3.2 輸送帶許用比壓的滾筒直徑 D=360(T1+T2)/3.1415PAb 3.3 式中： P輸送帶許用比壓，鋼絲芯帶 P 0.6MPa,織物帶 P 0.4 MPa； a輸送帶圍包角； T1輸送帶緊邊張力（ N）； T2輸送帶松邊張力（ N）。 根據(jù)計算以及有限元分析，選取主動輥上的滾筒直徑為 380mm，被動輥上的滾筒直徑為 360mm。 3.3.3 滾筒的 厚度 滾筒的厚度取決于滾筒的直徑，滾筒長度，輸送帶張力，制動時的磨損等因素。關(guān)于筒殼厚度的計算十分困難，并且計算值一般便小。而且考慮到耐磨損和易于制造，筒殼的厚度一般都比較厚。 4 輸送料機(jī)構(gòu)設(shè)計 4.1 輸送料傳動工作原理 由于所加工的玻璃的規(guī)格及形狀各異，所以設(shè)計方案中采用手工上下料，輸送則由兩條同步齒形帶來完成。同步齒形帶是一種工作面齒形的環(huán)形傳動帶，一般采用伸長率小，抗拉與抗彎疲勞強(qiáng)度高的鋼絲繩（小功率時可用滌綸繩）為強(qiáng)力層，其外面包覆重量輕，比一般橡膠強(qiáng)度高、耐油、耐磨，摩擦系數(shù)大的液 體澆注型聚氨酯材料。在帶背的內(nèi)表面開有工藝凹槽，能改善帶的柔性，同時在運轉(zhuǎn)過程中，可使齒間的截流空氣溢出，以消除噪聲。同步齒形帶傳動具有傳動比準(zhǔn)確，不打滑，效率高，初張力小，對軸及軸承的壓力小，速度及功率的范圍廣，不需要潤滑，耐油，耐損，以及允許較小的帶輪直徑、較短的軸間距，較大的速比，傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。一般參數(shù)如下： 線速 v： 5 50；功率 N： 100KW 速比 i： 10； 效率： 0.92 0.98； 工作溫度： -20 80 . 此齒形帶之帶速與夾持帶相同，以 保證上下料之連續(xù)性。其工作原理圖如下： 圖 4.1 輸送機(jī)構(gòu) 送料與輸料帶傳動方式相同，區(qū)別僅在于送料動力來源于前帶被動輥，輸料帶動力來源于前帶主動輥。因此，此處略去送料帶，僅對接料帶予以分析。 4.1.1 傳動系統(tǒng) 動力由前帶主動輥下部的鏈輪 1，傳給換向器主動軸的鏈輪 2，換向后經(jīng)鏈輪 3 傳給與輸料帶的主動帶輪連成一體的鏈輪 4，從而帶動輸料帶運轉(zhuǎn)。 4.2 速度比的計算 4.2.1 速度比確定 為使工作連續(xù)、平穩(wěn)，輸接料帶帶速應(yīng)與夾持帶帶速相同，即所謂同步。這就是 速度比的計算依據(jù)。 由 于夾持帶前主動輥直徑為 380mm，被動輥直徑為 360mm，因此接送料帶傳動的速度比是不同的。 由圖 8 可知輸料帶速度比： i 接 =i1 i2 i3 4.1 送料帶速度比： i 送 =360/380 i1 i2 i3 =0.94 i 接 4.2 齒形轉(zhuǎn)速： n 輸 =n 夾 /i 輸 4.3 n 送 = n 夾 /i 送 4.4 夾持帶帶 輪轉(zhuǎn)速： n 夾主 =n 電機(jī) /465 4.5 齒形帶帶速與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為： n 齒帶 =V 齒帶 /( D 主齒 +2 齒帶 ) =4.6r/min 4.6 式中： n 夾主 夾持帶主動 n 接 接料帶主動齒形帶輪轉(zhuǎn)速 n 送 送料帶主動齒形帶輪轉(zhuǎn)速 n 電機(jī) 主驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 齒帶 齒形帶轉(zhuǎn)速 D 主齒 齒形帶主動輪直徑 V 齒帶 齒形帶線速度 齒帶 齒形帶厚度（ 4.85mm） 計算中，當(dāng)按 n 電 =1000rpm 考慮時 , n 夾主 = n 電機(jī) /465=2.15rpm 將 V 齒帶 =2.7m/min , D 主齒 =176.60mm, 齒帶 =4.85mm 則得 i 輸 =i1 i2 i3 =0.46 4.7 則得 i 送 =0.94i 輸 =0.43 4.8 4.2.2 速度比分配 a 輸料帶 取 i1=21/31 ， i2= 1 ， i3= 17/25 此時，實際速度比 i 輸 =i1 i2 i3=0.46 實際帶速 V 輸 =n 夾主 （ D 主齒 +2 齒帶 ） /i 輸 =2.73m/min 4.9 b 送料帶 取 i1=20/32 ， i2=1 ， i3=17/25 此時，實際速度比 i 送 = 0.94i1 i2 i3=0.43 實際帶速 V 送 =n 夾被 （ D 主齒 +2 齒帶 ） /i 送 =2.92m/min 4.10 式中 n 夾被 =n 夾主 /0.94=2.29 4.3 同步齒形帶設(shè)計 設(shè)計玻璃磨邊機(jī)的輸送同步齒形帶傳動。電機(jī)為 Y132s 6，其功率為 3KW，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min，傳動比 i=0.44,軸間距約為 1960mm，每天一班制工作（按 8 小時計）。 4.3.1 帶的數(shù)據(jù)計算 設(shè)計功率 Pb由 2表 3-4查得 KA 1.0， KA 為使用系數(shù) Pb KAP=1.0 3 3 （ KW） 4.11 1. 選定帶型和節(jié)距： 根據(jù) Pb 3KW 和 n1 960r/min，由 6圖 5.2-22確定為 XH 型，節(jié)距 pb 22.185 mm 由于本機(jī)同步齒形帶是大帶輪為主動輪，而且只作接送玻璃用，故以大帶輪為基準(zhǔn)計算。 大帶輪齒數(shù) Z1根據(jù)帶型 XH 和轉(zhuǎn)速 n1 5r/min，由【 1】表 22.1 51 查得最小齒數(shù)Z1min 18，此處取 Z1 25。 2. 大帶輪節(jié)圓直徑 d1： mmpZd b 63.17614.3 185.222511 4.12 由 6表 22.1 56 查得其外徑 da1 174.07mm， d1 選用標(biāo)準(zhǔn)值 176.60 mm。 3. 小帶輪齒數(shù) Z1： Z2 i Z1 0.46 25 11.5 4.13 4. 小帶輪節(jié)圓直徑 d2： mmpZd b 25.8114.3 185.225.1112 5. 帶速： m in/76.2100060 560.17614.3100060 11 mndV 4.14 6. 初定軸間距 a0 ： 取 a0 1960mm 7. 帶長及其齒數(shù)： 帶型 節(jié)距 pb 齒形角 2 齒根厚 s 齒高 ht 帶高 hs 齒根圓角半徑rr 齒頂圓角半徑ra XH 22.185 40 12.57 6.35 11.2 1.57 1.19 mma ddddaL 98.432519604 )25.8160.176()25.8160.176(214.3196024 )()(22202122100 4.15 由 6表 22.1 47 查得，應(yīng)選用帶長代號為 1750 的 XH 型同步帶，其節(jié)線長 Lp4330.00mm，節(jié)線長上的齒數(shù)為 Z 200。 8. 實際軸間距 a： 此軸間距可調(diào)整 mmLLaa p 01.19622 98.4325433019602 00 4.16 9. 大帶輪嚙合齒數(shù) Zm： 12)1225(01.19622 25185.22225)(22 2122 11 e n tZZaZpZe n tZ tm 4.17 10. 基本額定功率 P0： 1000 )(20vmvTP a 4.18 由 6表 22.1 53 查得， Ta 4050 Nm， m 1.484 Kg/m， KWP 147.111000 76.2)76.2484.14050( 20 11. 所需帶寬 bs： 14.100 PKPbbZdss 4.19 由 6表 22.1 52 查得， XH型帶 bs0 101.6 mm， Zm 12， KZ 1， mmb s 77.36147.11 36.101 14.1 取整后 bs=40 4.3.2 帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸 傳動選用的同步帶為 1750XH200 型； 大帶輪： Z1 25， d1 176.60 mm， da1 174.07 mm， df1 159.29 mm 考慮到小帶輪的根切，不便于加工，為確保帶輪傳動，選擇將小帶輪加工成輪轂形式，輪的直徑為小帶輪的根圓直徑： d 63.58 mm。 4.3.2.1 大帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸 齒槽底寬： bw 7.90 0.015 mm 齒 高： hg 7.14 mm 槽 半 角： 20 齒根圓角半徑： rf 1.98 mm 齒頂圓角半徑： ra 2.39 mm 節(jié) 頂 距： 2 2.794 mm 外圓直徑： da d 2 174.07 mm 根圓直徑： df da 2hg 159.79 mm 4.4 鏈傳動的設(shè)計 4.4.1 鏈傳動的特點 與帶傳動相比鏈傳動的優(yōu)點是：沒有彈性滑動和打滑動現(xiàn)象，故平均傳動比準(zhǔn)確：傳動效率較高：張緊力小， 所以壓軸力較小：能在溫度高，灰塵多，濕度大及有腐蝕等惡劣條件下工作；工況相同時，鏈傳動的結(jié)構(gòu)較為緊湊。與齒輪傳動相比，其優(yōu)點是：制造安裝精度要求低，成本低；適用的中心距范圍大（可達(dá)幾十米），結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。鏈傳動的缺點 是：瞬時傳動比不恒定，傳動不平穩(wěn) a 作時有噪聲；磨損后易發(fā)生跳齒；不宜在載荷變化很大和急速反傳動中工作；只適用平行軸傳動。 4.4.2 鏈的類型 按工作性質(zhì)不同，鏈分為傳動鏈，起重鏈和拽引鏈。在一般機(jī)械傳動中，常用傳鏈，而起重鏈和拽引鏈主要用在起重機(jī)械和運輸機(jī)械中。 按傳動鏈結(jié)構(gòu)形式主要分為：短節(jié)距精密滾子鏈，簡稱滾子鏈；短節(jié)距精密套筒鏈，簡稱套筒鏈；齒形鏈又稱無聲鏈以及成型鏈，而前三種都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。 4.4.3 輸料帶鏈輪設(shè)計 由于要保持夾持帶與輸料帶線速度一致，因此夾持帶主動輥與輸料 帶之間的傳動比要求相當(dāng)精確。所以我選擇鏈輪來進(jìn)行傳動。 取 i1=21/31 ， i2= 1 ， i3= 17/25 此時，實際速比： i 輸 i1 i2 i3 0.46 實際帶速 V 輸 n 夾主 （ D 主齒 2 齒帶 ） /I 輸 2.73m/min i1 21/31 用鏈傳動其選擇的鏈號為 08A 參數(shù)見表 4-1 主動鏈輪齒數(shù) Z 接 1 取 31 從動鏈輪齒數(shù) Z 接 2 取 21 所以： 動鏈輪節(jié)圓直徑 mmpZd 38.12514.3 7.1231*11 輸輸 4.20 從動鏈輪直徑 mmpZd 93.8414.3 7.1221*22 輸輸 從動輪速 rpmnn 4 .0 0i1 主輸從 錐齒輪傳動 傳動比： 1： 1 效率： 0.94-0.97 取 0.95 8 級精度（稀油潤滑） i3=17/25 用鏈傳動其選擇的鏈號為 08A 參數(shù)見表 4-1 主動鏈輪齒數(shù) Z 接 1取 25 從動鏈輪齒數(shù) Z 接 2取 17 所以： 主動鏈輪節(jié)圓直徑 mmpd 11.10114.3 7.1225*Z1 輸輸 從動鏈輪直徑 mmpd 75.6814.3 7.1217*Z 21 輸輸 4.4.4 送料帶鏈輪設(shè)計 取 i1=20/32 ， i2=1 ， i3=17/25 此時，實際速比 i 送 0.94i1 i2 i3 0.43 實際帶速 v 送 n 夾被 （ D 主齒 2 齒帶 ） /i 送 2.92m/min 式中 n 夾被 n 夾主 /0.94=2.29rpm， i1=20/32。 用鏈傳動其選 擇的鏈號為 08A 參數(shù)見表 4-1 主動鏈輪齒數(shù) Z 送 1 取 32 從動鏈輪齒數(shù) Z 送 2 取 20 所以： 主動鏈輪節(jié)圓直徑 mmpd 42.12914.3 7.1232*Z 11 送送 從動鏈輪直徑 mmpd 89.8014.3 7.1220*Z 22 送送 錐齒輪傳動傳動比： 1： 1 效率： 0.94-0.97 取 0.95 8 級精度（稀油潤滑） i3 17/25 用鏈傳動其選擇的鏈號為 08A 參數(shù)見表 4-1 主動鏈輪齒數(shù) Z 送 1取 25 從動鏈輪齒數(shù) Z 送 2取 17 所以： 主動鏈輪節(jié)圓直徑 mmpd 11.10114.37.1225*Z 11送送 從動鏈輪直徑 mmpd 6 8 . 7 514.37.1217*Z 2 2 送送 從上述計算得知，三帶帶速基本相同，技術(shù)上可行。送料帶帶速略低，便連續(xù)送料，接料帶帶速略高?？煞乐瓜铝系亩逊e。 5 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的計算 5.1 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)初始條件 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)如圖 5.1 所示，其原理前面已介紹過，此處從略，下面僅就計算問題作一下說明。當(dāng)磨削玻璃的斜角為 5時，該機(jī)構(gòu)處于本如圖 5.1 所示狀態(tài)。 圖 5.1 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng) 此時，磨頭中心線呈水平位置。且 a=625mm ,b=530mm,c=660mm, BAC= . 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動并通過傳動機(jī)構(gòu)而使絲杠長度 c 發(fā)生變化時，由于 a、 b 不變，因此角 將發(fā)生變化，由 變?yōu)?+ 。因為 AC 桿與橫梁剛性連接，因此橫梁連同磨頭也將與初始位置發(fā)生 角度的變化，此 就是我們所要求的轉(zhuǎn)角改變量。 。該 的大小取決于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，因此，只要控制電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) n 就可以控制 ，本方案中的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)是由小 型編碼所發(fā)出的脈沖數(shù)控制，編碼器控制電機(jī)，電機(jī)控制轉(zhuǎn)角。 5.2. 轉(zhuǎn)角與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)關(guān)系 與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)之間的關(guān)系計算按以下幾步進(jìn)行（參見圖 5.2）。 1、 求初始角 在圖 10中，已知，利用余弦定理可求 ， cos =ab cba 2222 5.1 代入數(shù)值，求得 =69.14 求當(dāng) x = - x 時，對應(yīng)邊 Cx的長度 圖 5.2 仍利用余弦定理 求得 Cx2=a2+b2-2abcos x 5.2 式中： a=625mm, b=530mm x = - x , =69.14 x=1； 3； 5； 7； 9； 11； 13； 15； 17； 19； 21； 23；25； 27； 29； 31； 33； 35； 37； 40 求與相對應(yīng)的 nx邊改變 求與 cx 相對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) 已知：鏈傳動 i1 =37/21,斜齒輪傳動 i2 =27/27=1 絲杠螺距 t=10mm 設(shè)與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)相對應(yīng)的絲杠轉(zhuǎn)數(shù)為 nG 則有： cx= nG t, 5.3 由于 i1 i2= nx/nG , 所以 nG= nx/ i1 i2 , 將 n、 G代入式（ 10）中， 得 cx=( nx/ i1 i2) t 所以 nx= cx i1 i2 /t= cx/5.676 5.4 綜上所述，當(dāng)已知 x后，即可按下述程序求電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) nx : x x cx cx nx , 以上計算均可略去。 2、電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) n 與小型編碼器脈沖數(shù) N 之間 的關(guān)系。 本機(jī)所用的編碼器為 30 脈沖 /轉(zhuǎn)， 它與電機(jī)之間速度比為 1，所以二者之間的關(guān)系為：N=n 30. 5.3 轉(zhuǎn)角誤差分析 5.3.1 最大誤差值的確定 轉(zhuǎn)角電機(jī)每轉(zhuǎn)，絲杠的行程 s=5.676mm。電機(jī)每轉(zhuǎn)，編碼器的電脈沖數(shù)為 30 ， 所以，每脈沖絲杠的改變量 c=5.676/30=0.1892mm，有角度調(diào)整原理可知， cx與 x 不成線性關(guān)系， cx與 x也非線性關(guān)系，所以與 cx 相對應(yīng)的脈沖數(shù)也很難正好為整數(shù) ，為此計算出的脈沖均作為四舍五入的處理，這樣就造成的脈沖的誤差，其最大值為 0.5 個脈沖。由此而引起的 cx 最大誤差 cmax為 : cmax=0.1892 0.5=0.0946mm 最大轉(zhuǎn)角誤差 amax 的計算首先應(yīng)確定 a、 b、 cx三桿處于哪一位置時， cx長度變化對轉(zhuǎn)角 x的 影響最大。 圖 5.3 由圖 5.3 可以看出，當(dāng) b、 cx 二桿之間的夾角成直角時， c 對轉(zhuǎn)角誤差影響最大，即此時如果 c取得最大值 cmax ，轉(zhuǎn)角誤差也取得最大值 max 圖 10 最大轉(zhuǎn)角誤差分析圖，此時： cx= 22 ba = 25.331530625 22 mm 01.32)2c o s (222 abcbaar xx 5.5 由 ACD（或 ACD）可知 max=arctg (bcmax) 5.6 將： cmax 及 b 值代入該式，則得 max=36。 此 時所磨玻璃的斜角為： =5 +69.14 -32.01 =42.13 即當(dāng) =42.13時，可能出現(xiàn)的最大轉(zhuǎn)角誤差， 且其值 max=36 . 6 步進(jìn)電機(jī)的原理介紹及選用 6.1 步進(jìn)電機(jī)簡介和分類 6.1.1 步進(jìn)電機(jī)的定義 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號變?yōu)橄鄳?yīng)的直流位移或角位移的數(shù)字 /模態(tài)變換器。一般的電機(jī)是連續(xù)傳動的，而步進(jìn)電機(jī)則是每當(dāng)電機(jī)繞組接收一個脈沖時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)得角度（稱為步距）。低頻運行時，明顯可見電機(jī)轉(zhuǎn)軸是使一步一步地轉(zhuǎn)動的，因此，稱為步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的角位移量和輸入的脈沖的個數(shù)嚴(yán)格成正比。在時間上與輸入脈沖同步，因而只要控制輸入脈沖的量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可獲得所需轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。 6.1.2 步進(jìn)電機(jī)的分類 步進(jìn)電機(jī)大致分為三類： 第一類型為可變磁組式 (VR)步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子無繞組，不僅運行是由定子繞組通電勵磁產(chǎn)生的反應(yīng)力矩作用來實現(xiàn)的。因而也稱反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。這類電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，運行頻率高，步距角小（ 0.75 0.9）。目前有些數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人的控制采用這些電機(jī)。 第二類為永磁型（ PM）步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子采用永磁鐵，在圓周上采用多極磁化，它的轉(zhuǎn)動靠于定子繞組所產(chǎn)生的電磁力相互吸引和排斥來實現(xiàn)，這類電機(jī)控制功率小，效率高，造價低。轉(zhuǎn)子為永磁鐵，因而無勵磁也具有保持力，但由于轉(zhuǎn)子極對數(shù)受磁鋼加工限制，因而步距角較大（ 7.5 18），電機(jī)頻響應(yīng)較低，常使用在記錄儀，空調(diào)機(jī)等地速度的場合。 第三種為混合型（ HB）步進(jìn)電機(jī)，也稱永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其定子與 VR型類似，磁極上有控制繞組，極靴表面上有小齒，轉(zhuǎn)子由永磁鐵盒鐵芯構(gòu)成，同樣貼有小齒。由于是永磁鐵，轉(zhuǎn)子齒帶有固定極性。這類電機(jī)既具有 VR 型步距 角小。工作頻率高的特點又有 PM 型控制功率小，無勵磁時具有轉(zhuǎn)矩定位的優(yōu)點。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高。 6.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 6.2.1 步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理 步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理，結(jié)合圖 6.1 的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行敘述。 圖 6.1 四相可變磁阻型步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 圖 6.1 是一種四相可變磁阻型的步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。這種電機(jī)定子上有八個凸齒，每一個齒上有一個線圈。線圈繞組的連接方式，是對稱齒上的兩個線圈進(jìn)行反相連接，如圖中所示。八個齒構(gòu)成四對，所以稱為四相步進(jìn)電機(jī)。 它的 工作過程是這樣的：當(dāng)有一相繞組被激勵時，磁通從正相齒，經(jīng)過軟鐵芯的轉(zhuǎn)子，并以最短的路徑流向負(fù)相齒，而其他六個凸齒并無磁通。為使磁通路徑最短，在磁場力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)迫移動，使最近的一對齒與被激勵的一相對準(zhǔn)。在圖 12(a)中 A相是被激勵，轉(zhuǎn)子上大箭頭所指向的那個齒，與正向的 A 齒對準(zhǔn)。從這個位置再對 B相進(jìn)行激勵，如圖 12 中的 (b)，轉(zhuǎn)子向反時針轉(zhuǎn)過 15。若是 D 相被激勵，如圖 1 中的(c)，則轉(zhuǎn)子為順時針轉(zhuǎn)過 15。下一步是 C 相被激勵。因為 C 相有兩種可能性：ABCD 或 ADCB。一種為反時針轉(zhuǎn)動；另一 種為順時針轉(zhuǎn)動。但每步都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 15。電機(jī)步長 (步距角 )是步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，不同的應(yīng)用場合，對步長大小的要求不同。改變控制繞組數(shù) (相數(shù) )或極數(shù) (轉(zhuǎn)子齒數(shù) )，可以改變步長的大小。它們之間的相互關(guān)系，可由下式計算： L 360 PN 6.1 式中： L 為步長； P 為相數(shù)； N 為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。在圖 12 中，步長為 15，表示電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要 24 步。 6.3 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 6.3.1 主要性能指標(biāo) （ 1）步距 角 每輸入一個電脈沖信號，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，用 表示 =PZK360 6.2 式中 P 步進(jìn)電機(jī)相數(shù)； Z 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的步數(shù)； K 通電方式，等于導(dǎo)電拍數(shù)和相數(shù)的比值，即 K=Pm 6.3 例如三相三拍導(dǎo)電方式時， K=1，三相六拍導(dǎo)電方式時， K=2。 （ 2）步進(jìn)角精度 a 指理論步距角和實際步距角之差，（）表示。隨電機(jī)制造精度而異，一般為 0 左右。但由于步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)又恢復(fù)到原來位置，故誤差不會積累。 （ 3）最高起動頻率 fq 即步進(jìn)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)不丟步地突然起動的最高頻率，反映了電機(jī)跟蹤的快速性。它與負(fù)載慣量有關(guān)，隨負(fù)載慣量的增長而下降。 （ 4）最高連續(xù)工作頻率 fmax 進(jìn)步電機(jī)在額定狀態(tài)下逐漸升速，所能達(dá)到的不丟步的最高連續(xù)工作頻率。 fmax 遠(yuǎn)大于 fq，通常為 fq 的十幾倍。 6.3.2 靜態(tài) 特性 轉(zhuǎn)子不動時的狀態(tài)稱為靜態(tài)。空載時，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)某項始終導(dǎo)通時轉(zhuǎn)子的齒與該項定子對齊。這時轉(zhuǎn)子上沒有力矩輸出，如果此時轉(zhuǎn)子承受一定負(fù)載，定子和轉(zhuǎn)子之間有一角位移角 ，稱為失調(diào)角。電機(jī)即產(chǎn)生一抗衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩 Mj 以保持平衡。 Mj、 的關(guān)系曲線稱為距角特性，如圖，在某一通電方式下各項距角總和稱為距角特性族。通常，矩角特性族的每一曲線一次錯開電角度為 ： m2 6.4 式中 一次供 電順序內(nèi)的拍數(shù)。 圖 6.2 矩角特性 例如，但三相通電時 2 3：；三相六拍通電時： 3 距角特性曲線上最到轉(zhuǎn)矩值稱為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 。距角特性曲線和曲線的交點對應(yīng)的力矩 是步進(jìn)運行狀態(tài)的最大啟動轉(zhuǎn)矩。通常可采用增加電機(jī)電機(jī)相數(shù)及采用不同的運行方式來提高 。 6.3.3 動態(tài)特性 步進(jìn)電機(jī)動態(tài)特性隊快速動作及工作可靠性影響很大，預(yù)期本身的特性、負(fù)載特性、驅(qū)動方式有關(guān)。 在運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩即為動態(tài)轉(zhuǎn)矩，它隨控制脈沖頻率的不同改變。脈沖頻率增加，動態(tài)轉(zhuǎn)矩減小。動態(tài) 轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率的關(guān)系稱為距 頻特性如圖。 圖 6.3 矩頻特性 6.3.4 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語 1. 相數(shù)： 產(chǎn)生不同對極 N、 S 磁場的激磁線圈對數(shù)。常用 m表示。 2. 拍數(shù)： 完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用 n 表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù) 。 3. 步距角： 對應(yīng)一個脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用 表示。 =360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為 50 齒電機(jī)為例。四拍運行時步距角為 =360度 /（ 50 4） =1.8 度（ 俗稱整步），八拍運行時步距角為 =360度 /（ 50 8） =0.9 度（俗稱半步）。 4. 定位轉(zhuǎn)矩： 電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的） 5. 靜轉(zhuǎn)矩： 電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。 6.3.5 步進(jìn) 電機(jī)動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語 1、步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差 /步距角*100%。不同運行拍數(shù) 的 值不同，四拍運行時應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在 15%以內(nèi)。 2、失步： 電機(jī)運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。 3、失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動是不能解決的。 4、最大空載起動頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下， 能夠直接起動的最大頻率。 5、最大空載的運行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 6、運行矩頻特性： 電機(jī)在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。如下圖所示： 圖 6.4 其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。 電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動態(tài)力矩取決于電機(jī)運行時的 平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。如下圖所示： 圖 6.5 其中，曲線 3 電流最大、或電壓最高 ；曲線 1 電流最小、或電壓最低，曲線與負(fù)載的交點為負(fù)載的最大速度點。 要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。 7、電機(jī)的共振點： 步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180-250pps 之間（步距角 1.8 度）或在 400pps 左右（步距角為 0.9 度）， 電機(jī)驅(qū)動電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。 6.3.6 驅(qū)動控制系統(tǒng)組成 使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下： 圖 6.6 1、脈沖信號的產(chǎn)生 脈沖信號一般由單片機(jī)或 CPU 產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比為 0.3-0.4 左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。 2、功率放大 功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn) 速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式，到目前為止，驅(qū)動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。 為盡量提高電機(jī)的動態(tài)性能，將信號分配、功率放大組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電源。二相恒流斬波驅(qū)動電源與單片機(jī)及電機(jī)接線圖如下： 圖 6.7 說明： CP 接 CPU 脈沖信號（負(fù)信號，低電平有效） OPTO 接 CPU+5V FREE 脫機(jī)，與 CPU 地線相接，驅(qū)動電源不工作 DIR 方向控制，與 CPU 地線相接，電機(jī)反轉(zhuǎn) VCC 直流電源正端 GND 直流電源負(fù)端 A 接電機(jī)引出線紅線 接電機(jī)引出線綠線 B 接電機(jī)引 出線黃線 接電機(jī)引出線藍(lán)線 步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動電源。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，力距越大則要求電機(jī)的電流越大，驅(qū)動電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下： 圖 6.8 3、細(xì)分驅(qū)動器 在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動器來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰（ A， B）電流 的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運轉(zhuǎn)的。 圖 6.9 6.3.7 步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用 6.3.7.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇事項 步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。 1. 步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 0.36 度 /0.72 度（五相電機(jī)）、 0.9 度 /1.8 度（二、四相電機(jī)）、 1.5 度 /3 度 （三相電機(jī)）等。 2. 靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 2-3 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸） 3. 電流的選擇 靜力矩一樣的電 機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） 綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循以下步驟： 圖 6.10 4. 力矩與功率換算 步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下： P= M 6.5 =2 n/60 6.6 P=2 nM/60 6.7 其 P 為功率單位為瓦，為每秒角速度，單位為弧度， n 為每分鐘轉(zhuǎn)速， M 為力矩單位為牛頓米 P=2 fM/400(半步工作） 6.8 其中 f為每秒脈沖數(shù)（簡稱 PPS) 6.3.7.2 應(yīng)用中的注意點 1、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場合 -每分鐘轉(zhuǎn)速不超過 1000 轉(zhuǎn)，（ 0.9 度時 6666PPS)，最好在 1000-3000PPS(0.9 度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機(jī)工作效率高，噪音低。 2、步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。 3、由于歷史原因，只有標(biāo)稱為 12V 電壓的電機(jī)使用 12V 外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動電壓伏值 ，可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓，當(dāng)然 12 伏的電壓除 12V 恒壓驅(qū)動外也可以采用其他驅(qū)動電源， 不過要考慮溫升。 4、轉(zhuǎn)動慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號電機(jī)。 5、 電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，一電機(jī)不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。 6、高精度時，應(yīng)通過機(jī)械減速、提高電機(jī)速度 ,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動器來解決，也可以采用 5 相電機(jī)，不過其整個系統(tǒng)的價格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說法是外行話。 7、電機(jī)不應(yīng)在振動區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。 8、電機(jī)在 600PPS（ 0.9 度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動。 9、應(yīng)遵循先選電 機(jī)后選驅(qū)動的原則。 6.3.8 步進(jìn)電機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)的選擇 6.3.8.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)采用絲杠傳動，并且進(jìn)給量的調(diào)解要非常的精確所以要求發(fā)出指令后，能準(zhǔn)確實現(xiàn)對整個磨頭的工作臺的轉(zhuǎn)角。以往我們用的是普通的是通過外加控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對工作臺轉(zhuǎn)角的控制。這樣，這樣不僅令機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜、冗繁，在加工過程中，對工人的技術(shù)要求也很高，既要熟練又要精，不僅如此，對控制系統(tǒng)編程時，也是絲毫不能出錯。由于這個控制系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是兩部分，在整體的配合上難免會出現(xiàn)誤差。在本設(shè)計中，所以，我們采用了步進(jìn)電 機(jī)作為驅(qū)動力機(jī)構(gòu)。 步進(jìn)電機(jī)在不同的機(jī)器中的工作狀況大不相同，因此需要選擇不同類的步進(jìn)系統(tǒng)。通常我們根據(jù)所需轉(zhuǎn)矩的大小確定所需步進(jìn)電機(jī)的大小，既可以通過計算來獲取轉(zhuǎn)矩值，也可以通過參考類似的相關(guān)設(shè)備所用電機(jī)的大小來確定自所用的電機(jī)。當(dāng)所需轉(zhuǎn)矩值確定后，就可以選擇步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器了，選擇時要考慮保留一定的余量并且要考慮步進(jìn)電機(jī)距頻特性 電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高轉(zhuǎn)矩下降，盡量不用 25Nm以上的電機(jī)，可以通過減速裝置來降低所選電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 通過參考類似相關(guān)設(shè)備所用電機(jī)的大小、空間環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性、及選型參考，根據(jù)轉(zhuǎn)矩 Tmax=9.5Nm，選用型號 VRDM31117/LWB 德國百格拉公司生產(chǎn)的三相系列步進(jìn)電機(jī)。其保證扭矩為 13.92Nm,額定扭矩為 12Nm，步距角 b=0.9，每轉(zhuǎn)步數(shù)可設(shè)為200/400/500/1000/2000/4000/5000/10000 步，滿足要求。 6.3.8.2 控制卡的選擇 DMC300 控制卡是基于 PC 機(jī) ISA 總線的步進(jìn)電機(jī)或數(shù)字式伺服電機(jī)的上尉控制單元，它與 PC 機(jī)構(gòu)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)。 DMC300 卡主要完成運動控制的所有細(xì)節(jié)（包括脈沖和方向信號的書櫥、自動升降速的處理、原點和 限位燈信號的檢測等等）。每塊DMC300 卡可控制 3 軸步進(jìn)電機(jī)或數(shù)字式伺服電機(jī)，并且支持多卡共用，以實現(xiàn)多于三個運動軸的控制；每軸均可輸出脈沖和方向信號，以實現(xiàn)回原點、保護(hù)等功能。各種開關(guān)信號由 DMC300 卡自動檢測并作出反應(yīng)。 DMC300 卡有 A、 B 兩種類型： DMC300A、 DMC300B。 DMC300A 采用更先進(jìn)的控制芯片，具有 S 型升減速曲線，最高輸出頻率可達(dá) 2.4MHZ，帶有編碼器反饋端子，主要適用于數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)或閉環(huán)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)； DMC300B 具有梯形升降速曲線，最高輸出頻率可達(dá) 100KHZ，主要適用于開環(huán)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。從卡的型號中我們還可以知道它的可以控制的軸數(shù)。例如： DMC300A 表示控制卡的型號為 DMC300，控制軸數(shù)為一，控制卡類型為 A 型 2.4M。 6.3.9 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器的選定 綜上所述，根據(jù)實際轉(zhuǎn)矩，選用型號為 VRDM31117/LWB 的德國百格拉公司生產(chǎn)的三相系列步進(jìn)電機(jī)。其相電壓 325VAC,相電流 2.5A，額定扭矩 12Nm，保持扭矩為13.92Nm，最高啟動速度 5.3r/s, 轉(zhuǎn)動慣量 10.5kgcm2, 步距角 b=0.9，每轉(zhuǎn)步數(shù) 可設(shè)為 200/400/500/1000/2000/4000/5000/10000 步，精度滿足。 選用驅(qū)動器型號為 WD3 008 的驅(qū)動器，他們主要驅(qū)動 2Nm 12Nm 三相混合式步進(jìn)電機(jī)，輸入電壓 220VAC,控制信號電壓 5VDC,與百格拉電機(jī)匹配性能最佳?？刂葡到y(tǒng)選擇型運動控制卡，它具有梯形升降速曲線，便于達(dá)到更精確的定位。 變頻調(diào)速器的選定 7.1 變頻調(diào)速器調(diào)速原理 變頻調(diào)速器是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速實現(xiàn)對異步電機(jī)的調(diào)速，在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保證有限的轉(zhuǎn)差率，因 而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能?？梢哉J(rèn)為，變頻調(diào)速是異步電機(jī)的一種比較合理的和理想的調(diào)速方法。變頻調(diào)速所采用的變頻電源有交 交變頻器、交 直 交電壓型變頻器、交 直 交電流型變頻器、脈寬調(diào)制型以及矢量控制系統(tǒng)等。根據(jù)定子端電壓和定子電源頻率的不同比例關(guān)系，有不同的變頻調(diào)速方式：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速、恒磁通調(diào)速、恒功率調(diào)速、恒電流調(diào)速。在異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為了得到寬的調(diào)速范圍，可以將恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速和恒功率變頻調(diào)速結(jié)合起來使用。在電機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時，采用恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速，高于額定轉(zhuǎn)速時，采用恒功率 調(diào)速。 變頻調(diào)速器是給異步電機(jī)提供頻率及電壓可變的電源裝置，可以對電機(jī)實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速控制。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的負(fù)載通常是異步電機(jī)。根據(jù)要求，選用變頻調(diào)速器的型號。 7.2 變頻器用途 7.2.1 變頻調(diào)速器的應(yīng)用范圍 變頻器是在保證電機(jī)原有性能的情況下，通過改變電機(jī)的供電頻率和電壓的方式，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)現(xiàn)代電力電子設(shè)備。 它根據(jù)電機(jī)不同負(fù)載可分別實現(xiàn)節(jié)能、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)自動化、增加設(shè)備使用壽命并使設(shè)備小型化等用途，廣泛應(yīng)用在鋼鐵、輕工、化學(xué)、纖維、汽車、電機(jī)（機(jī)械）、機(jī)床、食品、造紙、水泥、礦業(yè)、煤氣、交通、裝卸搬運、工廠建筑、農(nóng)業(yè)、生活服務(wù)、電力、試驗研究、石油等領(lǐng)域。 7.2.2 調(diào)速傳動行業(yè)的發(fā)展趨勢 n 交流調(diào)速電氣傳動將完全取代直流調(diào)速電氣傳動，交流調(diào)速成為必然的發(fā)展趨勢； n 交流變頻調(diào)速傳動因其優(yōu)異的調(diào)速傳動性能而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的變極調(diào)速、定子電壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合調(diào)速等傳統(tǒng)的交流調(diào)速方式，變頻調(diào)速傳動必將成為交流調(diào)速傳動的主要方式。 進(jìn)入九十年代 , 變頻器在國內(nèi)電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中已逐步得到了應(yīng)用。本文闡述了變頻器的控制方式、功能特點 , 它與 電磁調(diào)速相比 , 具有效率高、能耗低的優(yōu)點 ,。 交流電力傳動與控制技術(shù)是目前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一 , 這與電力電子器件制造技術(shù)、交流技術(shù)、控制技術(shù)以及微型計算機(jī)和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展密切相關(guān) , 通用變頻器正是這種世界高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物。 7.3 變頻器的控制方式 通用變頻器的控制方式 , 從電壓空間矢量控制、矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制一直到今天的脈寬調(diào)制 (PWM ) 技術(shù)。 PWM 控制技術(shù)是變頻技術(shù)的核心技術(shù) , 它大致可分為三大類 : 正弦 PWM、優(yōu)化 PWM 以及隨機(jī) PWM 技術(shù)。 (1) 正弦 PWM 已為 人們熟知 , 由于它可以同時實現(xiàn)變頻變壓及抑制諧波的特點 ,因此在交流傳動及其它能量變換系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 (2) 優(yōu)化 PWM 能夠?qū)崿F(xiàn)電流諧波畸變率 (THD) 最小、電壓利用率最高、效率最優(yōu)、 轉(zhuǎn)矩脈沖最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。 (3) 隨機(jī) PWM 則是利用改變頻率電機(jī)電磁噪聲近似為限帶白噪聲 , 它在載波頻率必須限制在較低頻率的場合有著一定的地位。 7.4 變頻系統(tǒng)的構(gòu)成 變頻器具有較齊全的控制功能和保護(hù)功能 , 在功率很小的一般場合往往加上一個斷 路器就可構(gòu)成一個變頻調(diào)速系統(tǒng)。 (1) 電源開 關(guān) 這是一種常用的開關(guān)裝置 , 它必須具有短路、過電流等保護(hù)功能 , 且應(yīng)有明顯的閉合和斷開的狀態(tài)標(biāo)志。我們選用斷路器作為電源開關(guān) , 如圖 1 所示。 (2) 主接觸器 變頻器是與其它電氣設(shè)備集中在一起使用的 , 且控制方式選用內(nèi) 外混合控制方式 , 故在電源側(cè)加接一個主接觸器 ,以增加系統(tǒng)的安全性。當(dāng)變頻器供電電源帶電的時候 , 可斷開此接觸器讓變頻器與電網(wǎng)隔離 ； 而當(dāng)其它條件準(zhǔn)備就緒 , 需讓變頻器投入運行時 , 可通過操縱臺上的按鈕讓接觸器閉合 , 接通變頻器電源。值得說明的是 , 在需要瞬時斷電自動再啟動的應(yīng)用場 合 , 應(yīng)取消接觸器 K。變頻器故障時 , 接觸器自動斷開 , 如果此時變頻器控制電源也失電 , 變頻器就無法保持故障報警信號。但由于變頻器都有一個輔助電源端子 , 因此也就解決了這個問題。除具有良好的正弦波輸出 , 很好的轉(zhuǎn)矩特性和快速響應(yīng)外 , 還具有多種保護(hù)功能。如電機(jī)的過流、過壓、欠壓和缺相保護(hù)等 , 并能在操作面板上顯示故障代碼 , 維修較為方便。我們采用內(nèi) 外混合控制方式 , 既可由鍵盤操作 , 也可遠(yuǎn)距離控制。給定頻率可通過鍵盤任意設(shè)定 ,也可由外接電位器來模擬設(shè)定 , 并可以在操作面板上查看轉(zhuǎn)速、電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等參數(shù) 。圖中 R0、 T 0 是兩個輔助電源輸入端 , 將其用導(dǎo)線連接到接觸器 K 上游側(cè)三相電源的任兩相。在變頻器進(jìn)線電壓正常時 , 控制電源由直流中間環(huán)節(jié) P (+ )、 N (- ) 兩端獲得 ,經(jīng)隔離二極管、 DCD C 開關(guān)電源變流環(huán)節(jié) ,提供所需各檔直流控制電壓 ； 當(dāng)主接觸器 K 斷開 , 直流中間環(huán)節(jié)失電時 , 控制電源就由 R0、 T 0 端經(jīng)線電壓單橋電路整流濾波后獲得。 7.5 變頻器實際運用中的一些問題 7.5.1 數(shù)據(jù)紊亂 在變頻器的運行當(dāng)中 , 偶爾會遇到數(shù)據(jù)紊亂的現(xiàn)象 , 我們采取讓變頻器斷電后重新開機(jī) , 使程 序初始化的方法 , 或采用恢復(fù)出廠