【正文】 條傳動效率：齒輪與齒輪之間的效率: 擺線針輪減少機(jī)電效率： 綜上可得：電動機(jī)的功率要滿足 P2=502W 則電動機(jī)可以通過查表得選為 Y8024.?Y8024 技術(shù)參數(shù)額定功率/KW 轉(zhuǎn)速 R/MIN 最大靜轉(zhuǎn)矩 NM?轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 22/GDNM?重量/KG 1390 18 電動機(jī)在安裝時應(yīng)考慮到震對機(jī)構(gòu)帶來的影響，所以我們把電動機(jī)與推鋼機(jī)構(gòu)隔離。即傳動效 率。因此要保證齒輪齒條的設(shè)計、加工、安裝精度，選擇高分辨率的編碼器。 （4）齒輪、齒條，光電脈沖編碼器 齒條的連接在電動機(jī)的齒輪上，與齒條嚙合的齒輪通過聯(lián)軸器與脈沖編碼器相連。根據(jù)各個工位功能的不同和所需的交流信號，對各個工位 PLC 程序的流程、控制信號和數(shù)據(jù)信號、以及 PLC 與上位機(jī)通訊時序進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。至此，完成一個測量周期。單片機(jī)檢測型鋼與哪一根測試線相遇，求出粗測的長度。落后的傳統(tǒng)方法與高成本的進(jìn)口設(shè)備都難適應(yīng)國內(nèi)的市場需求。加工成的鋼管需要減徑的再加熱后送至減徑機(jī)上減徑。很明顯，這些方法存在測量精度低、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低等缺點。精測 CCD 為攝像機(jī)，具有 2048 曝光像敏單元。上位機(jī)根據(jù)其它系統(tǒng)的情況和邏輯控制要求產(chǎn)生“允許推動測量 ”信號傳輸給 PLC。解決了以前依靠國外進(jìn)口的困境，在很大程度上降低了成本。2 方案原理的設(shè)計2. 1 測長系統(tǒng)的設(shè)計 測長的系統(tǒng)構(gòu)成如圖 21 所示，由圖可以看出系統(tǒng)組成如下：圖21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （1）V滾輪用來放置鋼管，滾輪采用樹脂。值得注意的是 ，在測長過程中 ，鋼管尾部至少要經(jīng)過一對光電管 ，即編碼器計數(shù)值需要清過零以后 ，所測的長度才是正確的。因此要協(xié)調(diào)好推桿的行程與光電傳感器數(shù)目之間的關(guān)系。所謂類比法。這時可以防止電機(jī)由于慣性而繼續(xù)轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致鋼管測長完成后繼續(xù)向前攢動。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90186。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)，目前有 10 位、14 位等多種。光電檢測裝置本身是由電子元器件構(gòu)成，它對安裝環(huán)境有一定的技術(shù)要求，特別是在較惡劣環(huán)境下使用，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以使光電檢測裝置工作在其產(chǎn)品要求的技術(shù)條件下，才能發(fā)揮裝置的技術(shù)性能。 （9）增加冗余容錯功能，提高可靠性。為保證電網(wǎng)饋點不中斷，采用在線式不間斷供電電源 UPS 供電，UPS 具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，提高供電的安全可靠性。推桿速度:142mm/s6)每對光電傳感器之間的距離: =450mm。另外，也可以利用 WINDOWS 2022 平臺進(jìn)行安全設(shè)定。 動力齒輪與齒條傳動計算齒條為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229HB286HB，平均取為 240HB齒輪 齒數(shù) =28 模數(shù) M=3 螺旋角 =01Z0?基本齒廓：壓力角 a= =1m c= 20?*ah = (GB/13562022)*f?齒輪變位系數(shù) 耐磨條件好 X，選取 取 X=齒寬 齒輪 =84mm1b 1b齒條 = 2齒條基準(zhǔn)面到齒頂高距離 J J=40mm齒條長度 L L=840mm 主要幾何參數(shù)計算齒輪分度圓直徑 =mz =84mm1d 1d齒頂高 齒輪 =*()ahxm??ahm 齒條 = =4 2 2齒根高 齒輪 =*1()facx? 1f 齒條 =（ ） =52fh1m2fhm齒高 齒輪/齒條 h=9mmafh??齒輪到齒條中心線的距離 ??齒距 = ?齒條齒數(shù) 取整數(shù) = ?? 2Z齒條切齒部分精確長度 L=(.)L 齒條齒厚測量計算齒條齒中線弦齒厚 s= mm ?齒條齒中線弦齒高 =m 4mmah量柱直徑 D= mm?齒條基面至量柱表面的測量距 M=J+(1/sina)??/(4tan)1m?? = 編碼器傳動齒輪的設(shè)計因批量較小，強(qiáng)度無較高的要求，則只需較高的傳動精度即可。估算殼體的重量為m=2022kg校核計算如下：殼體最大壓力 p = N42DFQ???1962?QF螺栓工作載荷 =0， （式 [20]） 1192?zFQ32701?F剩余預(yù)緊力 N （見 節(jié) [20]）???F4907??F螺栓最大壓力 N （式 [20]）49039。?一被測鋼管管徑(mm)。?一最小直徑鋼管的底面到光電傳感器所在平面的高度(mm)。 誤差的分析 誤差理論分析 測長系統(tǒng)對精度要求高，因此有必要進(jìn)行誤差分析，以便進(jìn)一步控制和提高系統(tǒng)的精度。則因為無轉(zhuǎn)動載荷要求，只要能過與齒條進(jìn)行正確的嚙合即可。系統(tǒng)在文檔管理、構(gòu)造流程圖、輸入輸出過程、出錯處理、模塊接口以及模塊和變量的命名采用統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)和注釋及風(fēng)格，便于對程序的全面理解。三相異步電機(jī)的調(diào)速采用擺線針輪減速機(jī)進(jìn)行減速，三相異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)動時能夠有足夠的扭矩以提供推鋼機(jī)構(gòu)的要求，而速度的要求我們必須采用具有很高減速比的減速機(jī)，只有這樣才滿足要求。根據(jù)現(xiàn)場傳感器的個數(shù)、電機(jī)控制點數(shù)以及為系統(tǒng)預(yù)留 20％的輸入輸出點，選用 1 塊數(shù)字式輸入模塊：SM421 DI 32DC24V，1 塊數(shù)字式輸出模塊：SM422 DO 32DC24V。 目前 PLC 在設(shè)計中采用了最新的微處理器裝置和電子線路，在許多惡劣環(huán)境（例如電噪聲、高溫和存在機(jī)械振動）的工業(yè)應(yīng)用中能可靠、安全的工作。結(jié)合光電檢測裝置在生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用實踐，在控制系統(tǒng)設(shè)計中；不宜采用光電檢測裝置的信號作為重要的控制信號，以避免光電裝置突然損壞或工作不穩(wěn)定（環(huán)境高溫、濕度大、機(jī)械振動、外力碰創(chuàng)等）引起其它設(shè)備事故。 在鋼管自動測長中我們選用光電脈沖編碼器為 TRD—N(KoYo)， 主要技術(shù)參數(shù) ：供電電源為 DCA．～30V；輸出轉(zhuǎn)速為 2022r／n。根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。光電傳感器的檢測模式分為如下幾類：對射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、寬光束式、聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式。具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電動機(jī)，然后選用相近功率的電動機(jī)進(jìn)行試車。 各部件方案選擇及說明 傳動方案說明 電動機(jī)選擇及說明電動機(jī)的功率．應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。PLC 將鋼管的最終狀態(tài)和編碼器的數(shù)值傳送給上位機(jī)，最終由上位機(jī)計算出鋼管的長度。 （2）電動機(jī)的選擇主要由所需的推鋼機(jī)構(gòu)的所需功率決定。 （2） 對測長系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計，具體包括：各個工位的硬件組成、工作原理和具體設(shè)計方案，確定了控制系統(tǒng)和軟件的功能等。當(dāng)鋼管端面 m(與推頭接觸的鋼管端面)與 1＃光電開關(guān)對齊的瞬間，1＃光電開關(guān)狀態(tài)發(fā)生跳變，此時 PLC 立即發(fā)出復(fù)位信號給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)將光柵數(shù)顯表置于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)鋼管端面 m 與 2＃光電開關(guān)對齊的瞬間，PLC 立即向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出“ 測量開始”信號，單片機(jī)系統(tǒng)瞬間取消光柵數(shù)顯表的復(fù)位狀態(tài)，光柵數(shù)顯表開始正常計量，PLC 同時根據(jù)此瞬間 圖 12 CCD 測長原理圖 圖 13 CCD 精測圖3?！?4＃光電開關(guān)的狀態(tài)得出“光電開關(guān)狀態(tài)編碼” ，并以 4 位 BCD 碼的形式鎖存輸出給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)此編碼查表得到 An 值。精測光源的光線一部分可以通過透鏡投射到 CCD 器件上，另一部分則被鋼管擋住，光線無法到達(dá) CCD 器件上，如圖 13 所示。D≥177。 鋼管的生產(chǎn)工藝種類繁多，生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很龐大。這些進(jìn)口的設(shè)備測量精度高、生產(chǎn)效率高、勞動強(qiáng)度低、字跡統(tǒng)一規(guī)范。而型鋼又在精測范圍內(nèi)，此時，即可進(jìn)行型鋼的測長。約 1 秒鐘后，PLC 控制電機(jī)反轉(zhuǎn)將推頭退回，當(dāng)起點接近開關(guān)動作時電機(jī)反轉(zhuǎn)停止，推頭立即停下來。（4） PLC 程序的設(shè)計及調(diào)試。 （3）光電傳感器 在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置24 對光電傳感器。2）齒輪齒條的設(shè)計、加工、安裝的誤差都會引起脈沖編碼器脈沖信號與電動機(jī)傳動到推桿實際移動距離之間不一致，從而增大系統(tǒng)誤差。而且還會造成電能浪費(fèi)。如果電功機(jī)的實際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定 電流上下相差不大．則表明所選電動機(jī)的功率合適。光 電傳 感 器選 用 KT700N(SICK OP． TEX)，主要技 術(shù)參數(shù) 為 ：最大檢 測距離 為 7m；最小 可檢 測的 物體 為 Φ7mm；供 電 電源 為 DC10V～30V；最 快 反 應(yīng) 時 間 為 。從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而 Z 相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準(zhǔn)點定位。 應(yīng)用中問題分析及改進(jìn)措施 應(yīng)用中問題分析 光電檢測裝置的發(fā)射和接收裝置都安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，在使用中暴露出許多缺陷，其有內(nèi)在因素也有外在因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）發(fā)射裝置或接受裝置因機(jī)械震動等原因而引起的移位或偏移，導(dǎo)致接收裝置不能可靠的接收到光信號，而不能產(chǎn)生電信號。在需要大量中間繼電器、時間繼電器和計數(shù)器的場合，PLC 無需增加硬設(shè)備，用微處理器及存貯器的功能，就很容易地完成這些邏輯組合和計算，大大減少了復(fù)雜的接線，降低了控制成本。 該 PLC 是一種中、高檔性能范圍的可編程控制器，能夠滿足現(xiàn)場復(fù)雜的任務(wù)要求。光電編碼器、脈沖編碼器、計數(shù)模塊的選型如下： 1)光電傳感器：KT700N（SICK OPTEX）。信號屏蔽雙絞線的屏蔽層牢固連接并進(jìn)行了絕緣處理，避免多點接地。漸進(jìn)性測試必須從單元（模塊）測試開始，只有在單元測試完成以后才能進(jìn)入綜合測試，綜合測試的主要目的，不是發(fā)現(xiàn)單元和模塊內(nèi)部的錯誤，而是檢查單元和模塊之間的接口，以及檢查程序的總體結(jié)構(gòu)。安裝方法因編碼器的軸徑太小無法與齒輪直接相連，所以我們制造一個齒輪軸與齒輪相連接。系統(tǒng)工作一段時間后，由于各種元件的老化、磨損等因素， 的數(shù)值肯定1L會改變。假設(shè) Z。實際上光電傳感器一旦安裝之后，高度確定，對于不同管徑鋼管， 是相對變化的，存在一個高度差△iZZ，△Z 對△ 影響有多大，無法評價。取鍛鋼的鍵槽的許用擠壓力 =80MPa（載荷平穩(wěn)所以取大值）。(本章計算圖與表參考文獻(xiàn) 20)轉(zhuǎn)矩 = =199416 =?m?CTNm?齒寬系數(shù) 由表 取 = =?d? d?接觸疲極限 由圖 [20] =580 MPaHLim? HLim?初步計算許用接觸應(yīng)力 [ ]= =522 MPa （式 [20]）H?HLimH?Ad 值 由表 取 Ad=85初步計算齒輪直徑 D Ad （式 [20]）?321()[]dHTU??? = (U= ) 取 D=84mm?初步齒寬 b b= D 取db=84mm校核計算圓周速度