【正文】 機(jī)的校核 ................................................ 15 其他四軸的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇和減速箱的選擇 .................... 15 實(shí)現(xiàn)包帶頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與設(shè)計(jì) .................. 15 本章小結(jié) ........................................................ 17 第 4 章 電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................. 18 變頻器的介紹 .................................................... 18 矢量控制 .................................................... 19 變頻器的制動(dòng) ................................................ 20 關(guān)于提高制動(dòng)能力 ............................................ 20 變頻器的選擇 ................................................ 21 驅(qū)動(dòng)器的介紹 .................................................... 22 斷路器 .......................................................... 22 變壓器 .......................................................... 23 結(jié)論 .................................................................. 28 參考文獻(xiàn) .............................................................. 29 附錄 .................................................................. 30 致謝 .................................................................. 37 包帶機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 課題背景 包帶機(jī)的介紹及其背景 21 世紀(jì)初期 20年是我國進(jìn)行全面建設(shè)小康社會(huì)的重要?dú)v史時(shí)期。到 2020 年，預(yù)計(jì)全國發(fā)電裝機(jī)將達(dá) kW 左右，而全社會(huì)用電將在 kW /h以上。 目前，國內(nèi)采用的包帶方法大 部分 仍是手工包帶或著 機(jī)械式半自動(dòng)包帶 。 目前國際許多大型水、火發(fā)電機(jī)制造公司己經(jīng)采用了多軸數(shù)控包帶機(jī)，它可以克服人為因素對線圈絕緣帶包繞質(zhì)量的影響。這些設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)不方便，而且根據(jù)對目前市場需求的預(yù)測分析，現(xiàn)有包帶機(jī)的數(shù)量遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要。這屬于中型電機(jī)的需求參數(shù)，上面所述的大型發(fā)電機(jī)相應(yīng)參數(shù)最大可達(dá) 場。其實(shí)質(zhì)是用手扶著電機(jī)線圈，用腳踏開關(guān)控制進(jìn)行包 繞。這里是采用導(dǎo)軌達(dá)到這個(gè)目的。 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 圖 12 半自動(dòng)包帶機(jī) 圖 13 全自動(dòng)數(shù)控包帶機(jī) 圖 2和圖 3包帶機(jī) 工作過程是一樣的，只是圖 3可以滿足大型線線圈包繞的需要。龍門架結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶機(jī)可以基本國產(chǎn)，但是大多還是進(jìn)口產(chǎn)品。 圖 14機(jī)器人結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶 機(jī) 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 手動(dòng)和半自動(dòng)的包帶機(jī)應(yīng)該改造成全自動(dòng)的數(shù)控包帶機(jī)，而大型的數(shù)控包帶機(jī)像龍門架結(jié)構(gòu)和機(jī)器人結(jié)構(gòu)應(yīng)該通過努力實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)。 龍門架結(jié)構(gòu)簡圖如圖 6所示。包帶機(jī)各軸運(yùn)動(dòng)均由獨(dú)立的位置伺服系統(tǒng)控制，可以在正反兩個(gè)方向作點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)。 安裝在導(dǎo)軌上的氣頂可以進(jìn)行 ,X 、 Y 和 Z 軸方向的調(diào)整．包帶機(jī)工作時(shí)， X 、 Y、 Z軸帶動(dòng)包帶盤，使包帶盤圓 心沿著線棒中心線軌跡以一定速度移動(dòng) ,控制包帶盤姿態(tài)的 B 、 C 軸 , 使包帶盤平面始終和線棒中心線的法平面重合 。包帶機(jī)系統(tǒng)需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題是如何獲得線圈的形狀，即如何獲得線圈中心線的 空間軌跡，通常采用的方法是示教。 示教后可形成示教文件 ， 對同型號(hào)線棒可直接應(yīng)用 。 包帶盤上配備兩臺(tái)傾角電機(jī) ，其電壓由受繼電器板控制的變壓器提供 。 6 )自動(dòng)包帶在上述主要功能的支持下， H M E C— K M X M 可進(jìn)行全自動(dòng)絕緣帶包扎 ，同時(shí)還具有斷帶保護(hù)、觸摸屏輸入、文件存儲(chǔ) 速度調(diào)節(jié)、設(shè)備歸零 、急停報(bào)警等輔助功能 。使包帶機(jī)能在人工操作下準(zhǔn)確，迅速，穩(wěn)定運(yùn)行。 導(dǎo)軌的類型：采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，且為 SBG25SL直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌作為滑軌。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)依然由齒輪齒 條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 高度（ Z 軸） 高度：整體有效高度為 250mm 。 測速裝置：采用計(jì)數(shù)編碼器 。 傾斜軸（ B 軸） 可變換角度：可調(diào)角度為 55? 176。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：可以根據(jù)使用要求自行選取。具體的講就是用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿，驅(qū)動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，有蝸輪再帶動(dòng) Z軸旋轉(zhuǎn)來完成。粘膠帶位置可以微調(diào)，小同的產(chǎn)品只需更換需要的材料夾具和進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就可以使用 。機(jī)械動(dòng)作流程 :加料一確認(rèn)一移位一切貼一卷付一退料 。 單片機(jī)控制器主要完成系統(tǒng)各部分的信息處理、生產(chǎn)現(xiàn)場控制信號(hào)、協(xié)調(diào)操作等工作 。包帶機(jī)山“踏板”信號(hào)觸發(fā)進(jìn)入生產(chǎn)子程序，完成 :移位一切貼一卷付三個(gè)過程 ，其中卷付減速計(jì)數(shù)盤的觸發(fā)信號(hào)通過施密特觸發(fā)器連接到 89C51內(nèi)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器 Tb進(jìn)行卷付圈數(shù)計(jì)數(shù)。此時(shí)需 2V 的電源電壓， 5 }4。當(dāng) +SV 電源失去時(shí)，山于 2CP 兩個(gè)二極 管的端電壓大于 ，二極管導(dǎo)通，備用電源工作，提供電壓。主程序完成初始化、順序控制、系統(tǒng)監(jiān)控等任務(wù)，開機(jī)初始化完畢后，程序進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)控和順序控制等功能的流程，為了方便管理人員對現(xiàn)場生產(chǎn)參數(shù)的設(shè)置和現(xiàn)場生產(chǎn)信息的查詢，特別設(shè)置了系統(tǒng)管理入日 ?？刂奇I盤子程序完成設(shè)備啟動(dòng)、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)管理及手動(dòng)操作等任務(wù)的掃描操作 。 所以我們針對以上所需要的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。 所以 Z 軸方向的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對電動(dòng)機(jī)的要求要較 X軸、 Y軸 B軸和 C 軸方向的電動(dòng)機(jī)高，所以我們這對 Z軸的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其他的電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與 Z軸的設(shè)計(jì)相類似。 在第 2章我們進(jìn)行的各部分質(zhì)量估算之中，我們可知 Z軸方向的載荷 KNFZ ? 。 故我們算得： 0101 8 8 4 1 5 9 2 5t a nt a n ??????? ??????????? ?? ?? dP h （ 2）摩擦角 39。39。 故我們算得： mNPFT phZ 所以我們參考廈門《精研》電動(dòng)機(jī)樣本，我們選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 100YB200GY38型伺服電動(dòng)機(jī)。 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 從技術(shù)參數(shù)上我們可以看出電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩都大于 mN我們必須選擇減速箱與電動(dòng)機(jī)配合使用。 。 我們查得的 100YB200GY38 型伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表 ，我們可知該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 mN 其他四軸的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇和減速箱的選擇 我們選擇的電動(dòng)機(jī)的方法與 Z軸方向的電動(dòng)機(jī)選擇方法相同，故我們不再進(jìn)行計(jì)算直接選取型號(hào)。再加上小帶輪上的傳動(dòng)鏈加在包帶環(huán)上的正壓力。 故啟動(dòng)時(shí)所需的沿著包帶環(huán)圓周切線方向的推力 39。1 ? 其中： ?39。1421 0 0 03 5 0801 ???? 由于，我們估算鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比大約等于 4，而我們設(shè)計(jì)的帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 1，黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 所以整個(gè)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比大約為 4，我們推算電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 mNTT m 最大電流 最大轉(zhuǎn)矩 12 N m,所以滿足啟動(dòng)要求。而且在通過選擇之后，進(jìn)行了全面、正 確的校核，確保了所選電動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)確性。 主驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過皮帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪 (以獲得更大的轉(zhuǎn)矩 )帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。然后再把直流電（ DC）變換為三相或單相交流電（ AC），我們把實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為 “ 變頻器 ” （ inverter）。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。通常，變頻器安裝在控制柜中。那么 , 怎樣采能降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量呢 ? 當(dāng)變頻器安裝在控制機(jī)柜中時(shí)，要考慮變頻器發(fā)熱值的問題。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。同時(shí)，也建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容， 1000m 每 5%。 因 此開關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大了。對于常規(guī)的 V/F 控制，電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降 低而相對增加，這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足，而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。然而即使提高很多輸出電壓，電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對應(yīng)的提高。此功能對改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效。對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。在減速期間，產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做 功率返回再生方法 。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 . (T=Te,P=Pe) 變頻器輸出頻率大于 50Hz 頻率時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)期望靠增加變頻器的容量來解決問題。而當(dāng)使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要小于工頻 電網(wǎng)供電的轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)變頻器調(diào)速到大于 60Hz 頻率時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低。因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速 (P=Ue*Ie)。 （ 3）加減速時(shí)間短 。從上式可看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào) 節(jié)電 機(jī)轉(zhuǎn)速，而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在 0～ 400hz（甚至更高頻率）之間任意調(diào)節(jié)，因此主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 （ 3）變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號(hào)。他的主要功能是接收來自主控制箱 (NC CARD)的信號(hào)，然后將信號(hào)進(jìn)行處理再轉(zhuǎn)移至馬達(dá)以及和馬達(dá)有關(guān)的感應(yīng)器 (SENSOR),并且將馬達(dá)的工作情況反饋至主控制 (MAIN CONTROLLER)。它可用來分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。 按使用類別分有：選擇型和非選擇 型。 按安裝方式分有：插入式、固定式和抽屜式等。帶有自由脫扣的斷路器，可以保證斷路器合于短路故障時(shí)，能迅速斷開，避免擴(kuò)大事故范圍。 變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問的「匝數(shù)比」所決定的。在一些變壓器中，線圈與鐵芯二者間緊密地結(jié)合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。一般提供 60Hz 電力網(wǎng)絡(luò)之電源均非常龐大，它可能是涵蓋有半個(gè)洲地區(qū)那般大的容量。對交流電流提供高阻抗，但對直流則提供低的阻抗 。 電壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。 不計(jì)一次、二次繞組的電阻和鐵耗，其間耦合系數(shù) K=1 的變壓器稱之為理想變壓器 ， 描述理想變壓器的電動(dòng)勢平衡方程式為 ： e1(t) = N1 d φ/dt （ 42） e2(t) = N2 d φ/dt （ 43） 若一次、二次繞組的電壓、電動(dòng)勢的瞬時(shí)值均按正弦規(guī)律變化， 則有 ： 不計(jì)鐵心損失 ， 根據(jù)能量守恒原理可得 ， 由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關(guān)系 。Uacute。Oslash。Eacute。1 和 amp。Iacute。2 時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流 amp。2，所以這部分電流隨著 amp。 上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞 。在電流中勵(lì)磁電流不會(huì)隨著負(fù)載的增加而增加。 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 結(jié) 論 本文主要研究了主要以下幾個(gè)方面： （ 1）對包帶機(jī)各部分機(jī)構(gòu)的組成及其工作原理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與了解，對其相關(guān)技術(shù)有了一定的掌握。 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 參考文獻(xiàn) [1] 周小謙 .中