【正文】 nd social development, energy, especially electricity supply is very tight though, but the scale of power construction, the speed, is the world39。這樣就得大量的從國(guó)外進(jìn)口。云母帶即絕緣帶的包繞就是由包帶機(jī)來(lái)完成的。 為了滿足電力工業(yè)的發(fā)展需要，相關(guān)的設(shè)備就必須能跟上形勢(shì)的發(fā)展。在國(guó)內(nèi)，數(shù)控包帶機(jī)系統(tǒng)的研究與開發(fā)已有十多年的歷史，哈爾濱電機(jī)廠、上海電機(jī)廠等做出了一定的產(chǎn)品，但是由于設(shè)計(jì)和技術(shù)的一些問(wèn)題，相關(guān)部分并沒(méi)有完全國(guó)產(chǎn)化。 在電氣元件的選擇方面，選擇了各個(gè)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的不同型號(hào)電動(dòng)機(jī)。Electric。在大型發(fā)電機(jī)中電機(jī)的定子線圈稱線棒，需要包扎絕緣帶才能夠在實(shí)際生產(chǎn)中使 用。目前國(guó)內(nèi)所用的多軸數(shù)控包帶機(jī)基本都是從國(guó)外進(jìn)口的，產(chǎn)品主要來(lái)自于瑞士依索拉等公司。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、腳踏開關(guān)、鏈條傳動(dòng)、臺(tái)式操作。其產(chǎn)品適應(yīng)面窄，并目包絡(luò)質(zhì)量不易保證。機(jī)器人結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶機(jī)基本上是進(jìn)口產(chǎn)品。包帶小車所帶動(dòng)的 機(jī)械部分被稱為包帶盤，包帶盤升降定義為 Z 軸， Z軸回轉(zhuǎn)為 C軸，包帶盤繞 B 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)為 D軸，包帶盤自轉(zhuǎn)為 A軸。線圈的中心線是一個(gè)空間曲線，所以包帶過(guò)程中要不斷調(diào)整包帶盤的空間位置和姿態(tài)。 3 ) 自動(dòng)傾角纏繞絕緣帶要滿足一定的疊繞比 ， 才能滿足生產(chǎn)工藝要 ，要讓對(duì)稱安裝在包帶盤上的包帶卷和包帶盤平面之間有一個(gè)夾角 ， 即傾角，而且在換向時(shí)要自動(dòng)翻轉(zhuǎn) 。 確定機(jī)械、電氣設(shè)計(jì)方案。 寬度（ Y 軸） 長(zhǎng)度：總的有效長(zhǎng)度為 600mm ，運(yùn)動(dòng)軌跡為“ U”型軌跡。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用 4極異步減速電動(dòng)機(jī)，輸出功率為 200W，運(yùn)行頻率是 50Hz，直線運(yùn)動(dòng)速度是 500 minmm 。蝸輪，蝸桿零件圖如圖 21，圖 22。 機(jī)械工作原理 本自動(dòng)包帶機(jī)采用雙軸式包膠帶，膠帶軸心距離按實(shí)際需要可以調(diào)整，山帶有兩個(gè)材 料夾具的圓盤通過(guò)翻轉(zhuǎn)交林使用，此圓盤內(nèi)側(cè)有兩個(gè)減速卡口，由移位電機(jī)帶動(dòng) 。 包膠帶機(jī)控制器設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) 控制硬件山以 89C51 為核心，主 要山單片機(jī)控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息顯示、操作鍵盤和隔離驅(qū)動(dòng)等五部分組成，并且配置了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器掉電保護(hù)電路、地址譯碼電路和功能擴(kuò)展接日。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元使用了 16K的 62128 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 用于保存系統(tǒng)參數(shù)和每次生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)信息，該部分配置了掉電保護(hù)電路如圖三， 62128 的片選端為高電平時(shí)，即進(jìn)入微功耗狀態(tài)。 圖 23 單片機(jī)控制電路框圖 圖 24 掉電保護(hù) 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)主要山主程序和設(shè)置、生產(chǎn)、系統(tǒng)設(shè)置、信息查詢、 顯示、鍵盤等子程序構(gòu)成。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇與設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中我們所用到的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有實(shí)現(xiàn) X 軸、 Y 軸和 Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) A軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) B 軸、 C軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)：和實(shí)現(xiàn)張力的恒力距電動(dòng)機(jī)。 主要的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的確定 旋轉(zhuǎn)角度系數(shù) Lf 的確定： 我們選用的是 STK32054R 型號(hào)的滾珠絲杠，與之配合的螺母型號(hào)是 STK3205FKP3型，所以我們查得其基本動(dòng)載荷率 KNCam ? 。 %%5 ????? ?? （ 3）計(jì)算理論傳動(dòng)效率 ? 計(jì)算： ? ? ? ? a n a nt a n t a n 00 039。 而且， Z 軸方向的負(fù)載在突然斷電是要馬上自鎖，所以要求電動(dòng)機(jī)本身帶有斷電負(fù)載保護(hù)的作用。圖 31為電動(dòng)機(jī)示意圖 圖 31 電動(dòng)機(jī)示意圖 減速箱的選擇 根據(jù) Z 軸方向 min/500mm 的移動(dòng)速度，我們算得滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速要求是100 min/r ，而電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 1300 min/r 。 即可。 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) 該部分的電動(dòng)機(jī)我們已經(jīng)在進(jìn)行包帶頭帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中完成了選擇，以下是選擇過(guò)程： 我們已經(jīng)在本章第 1節(jié)中的第 8 部分已經(jīng)對(duì)包帶環(huán)的質(zhì)量進(jìn)行了精確估算，大約為黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 67kg ，重力為 670N 。 所以我們計(jì)算包帶環(huán)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)力矩 1T ： RFT 39。其技術(shù)參數(shù)如下表： 表 32 110STM4010型伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表 額定功率 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 4N本章就是通過(guò)對(duì)包帶機(jī)進(jìn)行細(xì)致的黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 分析之后，選擇了與各軸工作時(shí)相配合的不同型號(hào)的電機(jī)。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（ DC）。 例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動(dòng)及電源的瞬間斷電。如果在變頻器安裝時(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)使變頻器有 70％的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。 另外，散熱問(wèn)題還要注意以下兩個(gè)問(wèn)題： （ 1）在海拔高于 1000m 的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档?，因此?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù) ,使用 矢量控制 ，可以使電機(jī)在低速 ,如 (無(wú)速度傳感器時(shí) )1Hz（對(duì) 4極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為 30r/min）時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在 50Hz 供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的 150％）。 矢量控制 可以通過(guò)對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，在不增 加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。在 用于提升類負(fù)載 ,在下降時(shí) , 能量 (勢(shì)能 )也要返回到變頻器 (或電源 )側(cè) ,進(jìn)行制動(dòng) .這種操作方法被稱作 再生制動(dòng) ，而該方法可應(yīng)用于變頻器制動(dòng)。如果用大的電壓和頻率起動(dòng)電機(jī)，例如使用工頻電網(wǎng)直接供電，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)沖擊（大的起動(dòng)電流 (*2) ）。舉例，電機(jī)在 100Hz時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降 低到 50Hz時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的 1/2。 另外，還要了解 數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式 ，我們?cè)跁夏艿玫?主軸變頻控制的基本原理 ， 由異步電 機(jī)理論可知，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為 : n=（ 60f/p） （ 1s） （ 41） 其中 p— 電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)， s— 轉(zhuǎn)差率， f— 供電 電源 的頻率， n— 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降， 即 伺服驅(qū)動(dòng)器使用來(lái)控制伺服電機(jī)的 ,是伺服電機(jī)的控 制部分 . 驅(qū) 動(dòng) 器 在 整 個(gè) 控 制 環(huán) 節(jié) 中 ， 正 好 處 于 主 控 (MAINCONTROLLER) 驅(qū)動(dòng)器(DRIVER)馬達(dá) (MOTOR)的中間換節(jié)。 按結(jié)構(gòu)分有：萬(wàn)能式和塑殼式。 工作原理： 斷路器在合閘過(guò)程中的任何時(shí)刻，若保護(hù)動(dòng)作接通跳閘回路，斷路器能可靠地?cái)嚅_，這就叫自由脫扣。而跨于此線圈的電壓稱之為「一次電 壓 .」。 電子變壓器除了體積較小外，在 電力變壓器 與電子變壓器二者之間，并沒(méi)有明確的分界線。 變壓器 利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào) 的一種電器是電能傳遞或作為信號(hào)傳輸?shù)闹匾? 靜止的電磁裝置 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能 。 變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說(shuō)明其基本工作原理 :當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓 amp。1， amp。 當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅流過(guò)主磁通的電流（ amp。Iacute。P1 為輸入功率， P2為輸出功率 . 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 當(dāng)變壓器的輸出功率 P2等于輸入功率 P1 時(shí)，效率 η 等于 100%，變壓器將不產(chǎn)生任何損耗 .但實(shí)際上這種變壓器是沒(méi)有的 .變壓器傳輸電能時(shí)總要產(chǎn)生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損 . 銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗 .當(dāng)電流通過(guò)線圈電阻發(fā)熱時(shí)， 一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗 .由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損 . 變壓器的鐵損包括兩個(gè)方面 .一是磁滯損耗，當(dāng)交流電流通過(guò)變壓器時(shí)，通過(guò)變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗 .另一是渦流損耗，當(dāng)變壓器工作時(shí) .鐵芯中有磁力線穿過(guò)，在與磁力線垂直的平面上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱為渦流 .渦流的存在使鐵芯發(fā)熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗 . 變壓器的效率與變壓器的功率等級(jí) 有密切關(guān)系，通常功率越大，損耗與輸出功率就越小，效率也就越高 .反之，功率越小，效率也就越低 . Ｃ變壓器的功率 變壓器鐵心磁通和施加的電壓有關(guān)。 （ 4）通過(guò)使用斯沃仿真系統(tǒng)，把電氣系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器，變頻器，電動(dòng)機(jī)等元件通過(guò)仿真元件 連接在一起，驗(yàn)證了該系統(tǒng)能夠正常，穩(wěn)定運(yùn)行。雖然負(fù)載增加鐵心不會(huì)飽和，將使線圈的電阻損耗增加，超過(guò)額定容量由于線圈產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)的散出，線圈會(huì)損壞，假如你用的線圈是由超導(dǎo)材料組成，電流增大不會(huì)引起發(fā)熱，但變壓器內(nèi)部還有漏磁引起的阻抗，但電流增大，輸出電壓會(huì)下降，電流越大，輸出電壓越低，所以變壓器輸出功率不可能是無(wú)限的。Iacute。0），這個(gè)電流稱為激磁電流。2。1 時(shí)，流過(guò)電流 amp。 變壓器原理 ： 與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組 ， 與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組 。電子裝置的電力限制，通常受限于整流、放大，與系統(tǒng)其它組件的能 力，其中有些部份屬放大電力者，但如與電力系統(tǒng)發(fā)電能力相比較，它仍然歸屬于小電力之范圍。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。 變壓器 變壓器幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要用到，它原理簡(jiǎn)單但根據(jù)不同的使用場(chǎng)合（不同的用途）變壓器的繞制工藝會(huì)有所不同的要求。 按滅弧介質(zhì)分有：油浸式、真空式和空氣式。 驅(qū)動(dòng)器的選擇： 在這里，我們選擇伺服驅(qū)動(dòng)器 TSDA30BTSB102B27H。 當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對(duì)其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過(guò)分磨損及過(guò)熱，一般可以通過(guò)設(shè)定最高頻率來(lái)進(jìn)行限定。 變頻器的選擇 在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來(lái)控制交流主軸電動(dòng)機(jī)。所以變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)起動(dòng)電流要小些。在實(shí)際中，這種應(yīng)用需要 能量回饋單元 選件。 變頻器的制動(dòng) 制動(dòng)的概念 :指電能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)） ,這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速 .負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢(shì)能 . 動(dòng)能 (由速度和重量確定其大?。╇S著物體的運(yùn)動(dòng)而累積。為了補(bǔ)償這個(gè)不足，變頻器中需要通過(guò)提高電壓，來(lái)補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。但由于實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)上變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大， 所以也要看具體應(yīng)用。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開 , 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。我們要了解一臺(tái)變頻器的發(fā)熱量大概是多少，可以用以下公式估算： 發(fā)熱量的近似值＝ 變頻器容量（ KW） 55 [W] 在這里 , 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)的 (過(guò)流能力 150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器 , 并且也在柜子里面 , 這時(shí)發(fā)熱量會(huì)更大一些。 變頻器也可用于家電產(chǎn)品。 第四章 電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 變頻器的介紹 通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“ 變頻器 ” 。 m 轉(zhuǎn)子慣量 ? 103kgF 啟動(dòng)時(shí)所需的沿著包帶環(huán)圓周切線方向的推力， 80N 。 我們估算正壓力 F =1000N 。 。 于是我們根據(jù)轉(zhuǎn)速的要求，在《精研》的樣本上選取了型號(hào)為 型的減速箱與電動(dòng)機(jī)配合使用。該型號(hào)的交流伺服電機(jī)是電磁制動(dòng)電機(jī)，其特點(diǎn)是： 斷電后立即制動(dòng)保持負(fù)載；內(nèi)轉(zhuǎn)失電電磁制動(dòng)器，斷電后立即產(chǎn)生制動(dòng)力保持負(fù)載；可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的瞬時(shí)的正、反轉(zhuǎn)，每分鐘可以停止 6 次；制動(dòng)速度快等。 ????? ?? ?? 實(shí)際傳動(dòng)效率 p? 的計(jì)算： 由于我們的滾珠絲杠是豎直安裝，所以我們的實(shí)際傳動(dòng)效率和理論傳動(dòng)效率有很大的差別， 故我們應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)效率： 5 5 ????? Lp f?? 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 驅(qū)動(dòng)力矩 T 的確定 phZPFT ??2020? 其中： ?ZF 滾珠絲杠沿軸向所受的載荷，即 Z 軸方向的包帶頭的總重量，我們已經(jīng)估算其值為 。 由于 ??ZamFC，所以我們查《太敬》樣本，取旋轉(zhuǎn)角度系數(shù) ?Lf 。 實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)我們的仔細(xì)分析，我們發(fā)現(xiàn)，在 X軸、 Y軸、 Z 軸、 B軸和 C軸之間， X 軸與 Y軸的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相類似，都是齒輪齒條的傳動(dòng)， Z軸方向的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與前兩者不同。山于現(xiàn)場(chǎng)操作有時(shí)需要對(duì)包帶機(jī)進(jìn)行調(diào)試即手動(dòng)操作功能，方便處理現(xiàn)場(chǎng)故障 。微安的電流就可以芯片內(nèi)的保持?jǐn)?shù)據(jù)小變。