【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC 是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置，具 有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。 發(fā)展方向： 178。 產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 178。 處理模擬量； 178。 追求高可靠性； 178。 通訊接口和智能模塊； 178。 系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器； 178。 追求軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)化。 （ 2） PLC 的選型 在控制系統(tǒng)方案中共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn) 23 個(gè)、開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn) 26 個(gè)。故采用松下公司的 FP1C72 可編程邏輯控制器， FP1 系列的 C72 可編程邏輯控制器共有 40 個(gè)輸入點(diǎn)和 32 個(gè)輸出點(diǎn)，共 72 個(gè) I/O 點(diǎn)，輸入寄存器為 X0— X27 輸出寄存器為 Y0— Y1F，有內(nèi)置時(shí)鐘。 C72 系列 PLC 器件價(jià)格較低，性能優(yōu)良，程序容量較大、運(yùn)行速度快、可在線(xiàn)編程等優(yōu)點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)裝置的選型 電機(jī)的選擇 （ 1）計(jì)算說(shuō)明 已知參數(shù)： 巷道斜長(zhǎng)： L=500m 巷道坡度： α =15176。 驅(qū)動(dòng)輪直徑： D=1000mm。 鋼絲繩的運(yùn)行速度： V=。 主要參數(shù)的確定 預(yù)選鋼絲繩： 6X19￠ 20（ q0 = ㎏／ m）。 設(shè)吊椅間距為： ? 1＝ 12m。 托輪間距： ? 2=8m。 驅(qū)動(dòng)輪繩槽與牽引鋼絲繩間的摩擦系數(shù)： μ =。 牽引繩在驅(qū)動(dòng)輪上的圍包角： α =180176。 。 (2) 牽引鋼絲繩張力的計(jì)算 最小點(diǎn)張力的計(jì)算： gqCS ??? 0min （ ） 式中 ： Smin—— 最小張力點(diǎn)的張力， N； C —— 鋼絲繩的繞度系數(shù)，取 C=1000； q0—— 預(yù)選牽引鋼絲繩的每米質(zhì)量 ㎏／ m； g—— 重力加速度， g=； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 gqCS ??? 0min =14406N。 各點(diǎn)張力的計(jì)算： 當(dāng)下放側(cè)無(wú)人而上升側(cè)滿(mǎn)員是：（動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)） 線(xiàn)路運(yùn)行阻力： )s i nc o s(*]/)([ 121014 ????????? gLqW ???? （ ） )s i nc o s(]/[ 12032 ?????????? gLQqW ???? () 各點(diǎn)張力： S3 = Smin =14406N S4 = Smin = S1 = S4 + W41 = S2 = S3 – W23 = （ ） 式中： q0 —— 每米鋼絲繩的質(zhì)量 ㎏／ m； Q1 —— 每人人體重量 取 Q1 =75 ㎏； Q2 —— 每把吊椅重量 取 Q2 =15 ㎏； ω —— 牽引鋼絲繩運(yùn)行阻力系數(shù)，動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，取 ? =， 制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，取 ? =； L—— 礦井斜長(zhǎng) 。 ② 當(dāng)下放側(cè)滿(mǎn)員而上升側(cè)無(wú)人時(shí)：（制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)） 線(xiàn)路運(yùn)行阻力： 7 0 2)s i nc o s(]/[ 12032 ????????? gLQqW ???? （ ） )s i nc o s(*]/)([ 121014 ????????? gLqW ???? () 各點(diǎn)張力： S3 = Smin =14406N S4 = = S1 = S4 + W41 = N S2 = S3– W23 = (3) 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與選擇 ①選擇電動(dòng)機(jī) 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 選用 Y 型籠型三相異步電動(dòng) 機(jī) ②選擇電動(dòng)機(jī)容量 由電動(dòng)機(jī)至鋼絲繩的傳動(dòng)總功率為： 65245321 )()( ??????? ?????? () 式中， ? 1 是聯(lián)軸器 1 傳動(dòng)的效率 ? 2 是錐齒傳動(dòng)的效率 ? 3 軸承傳動(dòng)的效率 ? 4 是黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 齒輪傳動(dòng)的效率 ? 5 是聯(lián)軸器 2 傳動(dòng)的效率 ? 6 是驅(qū)動(dòng)輪傳遞的效率 。 其大小分別為 ? 1=， ? 2=， ? 3 =， ? 4 =， ? 5 =， ? 6 =。 則 )()( 65245321 ??????? ??????? 電動(dòng)機(jī)輸出功率： 動(dòng)力運(yùn)行 時(shí)： kwSSKP b 0 0 0/)( 21 ?????? ?? () 制動(dòng)運(yùn)行時(shí) ： kwSSKP b 0 0 0/)( 12 ?????? ?? () 式中 Kb —— 電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，一般取 Kb = 取 ? = 所以選取電動(dòng)機(jī)功率為： 30KW ③確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： m i n/)1000/()()/()100060( rDVn N ????????? ?? () 初選圓錐齒輪的傳動(dòng)比 i1 =2~3，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比 i’ =3~5，二級(jí)齒輪傳動(dòng)比i2 =9~25,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的 可選范圍為 d n =( i1 ? i n ) ? nN = (18~75) ? r/min = (~) r/min。 綜合考慮選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y200L6 籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 表 Y200L6 型電機(jī)的主要性能 額定功率（ kw） 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速（ r/min） 效率（ %） 功率因素 電流（ A） 30 975 （ 4）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式選擇 電機(jī)的啟動(dòng)方式主要有：全壓直接啟動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、 YΔ 起動(dòng)、軟起動(dòng)器、變頻器。 ① 全壓直接啟動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是操縱控制方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且比較經(jīng)濟(jì)。主要用于小功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，從節(jié)約電能的角度考慮，大于 11kw 的電動(dòng)機(jī)不宜用此方法。 ② 自耦減壓?jiǎn)?dòng)：利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應(yīng)不同負(fù)載起動(dòng)的需要，又能得到更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，是一種經(jīng)常被用來(lái)起動(dòng)較大容量電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)方式。它的最大優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)其繞組抽頭在 80%處時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)直接起動(dòng)時(shí)的 64%。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ③ YΔ 起動(dòng)：適用于無(wú)載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。并且同任何別的減壓起動(dòng)器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，價(jià)格也最便宜。 ④ 軟起動(dòng)器：這是利用了可控硅的移相調(diào)壓原理來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓起動(dòng)，主要用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制，起動(dòng)效果好但成本較高。因使用了可控硅元件，可控硅工作時(shí)諧波干擾較大，對(duì)電網(wǎng)有一定的影響。另外電網(wǎng)的波動(dòng)也會(huì)影響可控硅元件的導(dǎo)通，特別是同一電網(wǎng)中有多臺(tái)可控硅設(shè)備時(shí)。因此可控硅 元件的故障率較高，因?yàn)樯婕暗诫娏﹄娮蛹夹g(shù)，因此對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也較高。 ⑤ 變頻器：變頻器是現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域技術(shù)含量最高 ，控制功能最全、控制效果最好的電機(jī)控制裝置，它通過(guò)改變電網(wǎng)的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。因?yàn)樯婕暗诫娏﹄娮蛹夹g(shù)，微機(jī)技術(shù)，因此成本高，對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也高，因此主要用在需要調(diào)速并且對(duì)速度控制要求高的領(lǐng)域。 根據(jù)上述情況本文選擇自耦減壓?jiǎn)?dòng)方式，這種啟動(dòng)方式主要用于較大容量的電動(dòng)機(jī)，以減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。其優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊小，功耗損耗小。如圖 所示，當(dāng)按下正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）啟動(dòng)按鈕 SB0（ SB1），接觸器 KM KM2 與時(shí)間繼電器 KT 的線(xiàn)圈同時(shí)得電， KM KM2 的主觸 點(diǎn)閉合 ，電動(dòng)機(jī)定子繞組經(jīng)自耦變壓器接至電源減壓?jiǎn)?dòng)。當(dāng)時(shí)間繼電器 KT 延時(shí)時(shí)間到，一方面其常閉延時(shí)觸點(diǎn)打開(kāi)， KM KM2 線(xiàn)圈失電， KM KM2 主觸點(diǎn)斷開(kāi)，將自耦變壓器切除；同時(shí)， KT 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器線(xiàn)圈 KM3（ KM4）得電， KM3（ KM4）主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 主電路圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 制動(dòng)器的選擇 （ 1）制動(dòng)器的選型原則： ① 考慮輸送機(jī)的工作重要性，當(dāng)輸送機(jī)工作場(chǎng)所十分重要時(shí)，如主運(yùn)輸輸送機(jī)，應(yīng)重點(diǎn)考慮可靠性配置，才采用液粘制動(dòng)加盤(pán)閘制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)。 ② 考慮輸送機(jī)（長(zhǎng)度 短、運(yùn)量?。┲苿?dòng)力矩大小，制動(dòng)力矩小，相應(yīng)動(dòng)載沖擊小，可選用普通推桿制動(dòng)器；否則，應(yīng)選用可控制動(dòng)器，如液粘制動(dòng)器或可控盤(pán)閘制動(dòng)器。 ③ 輸送機(jī)帶速，當(dāng)輸送機(jī)帶速高時(shí)，應(yīng)選用可控制動(dòng)器， 或者選用液力或液壓制動(dòng)器先實(shí)現(xiàn)降速，速度降低以后，再加制動(dòng)閘進(jìn)行定車(chē)制動(dòng)。 ④ 考慮輸送機(jī)（長(zhǎng)度、運(yùn)量）動(dòng)載荷大小，動(dòng)載荷較大時(shí)，必須采用可控制動(dòng)器，當(dāng)要求制動(dòng)精度高時(shí)，選用液粘制動(dòng)器，否則選用可控制盤(pán)閘制動(dòng)器。 ⑤ 考慮輸送機(jī)經(jīng)濟(jì)性，性能要求越好，投資價(jià)格越高。一般情況選用可 控盤(pán)閘制動(dòng)器，既可實(shí)現(xiàn)可控制動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)定車(chē)， 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相應(yīng)投資也較小。 制動(dòng)器的選型：制動(dòng)器選用電力液壓塊式制動(dòng)器，性能安全可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作頻率高，主要擺動(dòng)較點(diǎn)設(shè)有自潤(rùn)滑軸承，傳動(dòng)效力高，壽命長(zhǎng)，在使用過(guò)程中無(wú)需潤(rùn)滑，廣泛用于起重、冶金、礦山、港口、碼頭、建 筑機(jī)械等機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的減速或停車(chē)制動(dòng)。其推動(dòng)器為隔爆型并有防爆證和煤安證。制動(dòng)閘塊選用在制動(dòng)時(shí)不會(huì)引起爆炸和燃燒的材料制成，其材料性能符合 MT113 的規(guī)定、參數(shù)如下： 電力液壓塊式制動(dòng)器型號(hào)： BYWZ3B160/25 防爆電液推動(dòng)器： YT125ZB/4 制動(dòng)力矩： 下圖 為 YWZ3 系列電力液壓塊式制動(dòng)器外形圖。 其正常工作條件： 環(huán)境溫度 40℃ ～ +50℃ ； 一般用于三相交流電源 50Hz、 380V； 電機(jī)安裝地點(diǎn)海拔高度符合 GB75587 標(biāo)準(zhǔn)； 安裝形式一般適合推動(dòng)器垂直工作，傾斜度不超過(guò) 177。15176。 。 （ 2）工作原理當(dāng)推動(dòng)器通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上的葉輪旋轉(zhuǎn)，在活塞內(nèi)產(chǎn)生壓力，使固定在活塞的推桿迅速上升，推動(dòng)連接杠桿壓縮主彈簧使制動(dòng)瓦張開(kāi)，機(jī)構(gòu)得以運(yùn)動(dòng)。推動(dòng)器斷電時(shí)，主彈簧的力將制動(dòng)瓦壓緊于機(jī)構(gòu)的制動(dòng)輪上使機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 YW23系列電力液壓塊式制動(dòng)器外形圖 減速機(jī)的選型 （ 1）減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。其作用是： 降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機(jī)額定扭矩。 減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般的減速機(jī)有斜齒輪減速機(jī) (包括平行軸斜齒輪減速機(jī)、蝸輪減速機(jī)、錐齒輪減速機(jī)等等 )、行星齒輪減 速機(jī)、擺線(xiàn)針輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、行星摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速機(jī)等等。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，采用 MB 系 列的無(wú)級(jí)變速機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)猴車(chē)運(yùn)行速度的控制。 （ 2） 工作變速原理 帶錐度的主動(dòng)輪和壓盤(pán)被一組蝶形彈簧壓緊，輸入軸和主動(dòng)輪用平鍵聯(lián)接，組成壓緊主動(dòng)輪裝置。一組帶錐度的行星摩擦輪內(nèi)側(cè)被夾在主動(dòng)傳輸線(xiàn)和壓盤(pán)之間，外側(cè)夾在帶錐度的固定環(huán)和調(diào)速凸輪之間組成福摩擦。當(dāng)壓緊的主動(dòng)輪裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，行星摩擦輪就作純滾動(dòng)，由于固定環(huán)和調(diào)速凸輪不動(dòng)，因此行星輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)也做公轉(zhuǎn)，通過(guò)行星摩擦輪的中心軸及滑塊軸承而帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)手輪改變角向位置的同時(shí)，調(diào)速凸輪的端而曲線(xiàn)經(jīng)平面軸承和固定平面凸輪斷面曲線(xiàn)作用，使調(diào)速凸輪產(chǎn)生軸向移動(dòng) ，從而勻速地改變調(diào)速凸輪的固定環(huán)之間的間隙，使行星摩擦輪產(chǎn)生徑向移動(dòng)，從而勻速地改變了行星輪與主動(dòng)輪、壓盤(pán)及固定環(huán)、調(diào)整凸輪摩擦處的工作半徑，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。 （ 3） 性能特點(diǎn) ① 高強(qiáng)度：在加沖擊負(fù)載或機(jī)器逆轉(zhuǎn)時(shí)，本機(jī)性能可靠，能精確傳動(dòng)，無(wú)后座力。 ② 變速范圍大：變速比均為 1:5，及輸出轉(zhuǎn)速可在 1:45 至 1: 之間任意變化。 ③ 調(diào)速精度高：調(diào)速精度為 1— 轉(zhuǎn)。 ④ 性能穩(wěn)定：本機(jī)的傳動(dòng)部件都經(jīng)過(guò)特殊的熱處理，精密加工摩擦部位，潤(rùn)滑良好，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低，壽命長(zhǎng)。 ⑤ 同軸結(jié)構(gòu)：輸入軸、輸出 軸同向旋轉(zhuǎn)，體積小，重量輕。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ⑥ 組合能力強(qiáng)：本機(jī)可與各種類(lèi)型減速機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大扭矩的變速效果。 ⑦ 在允許負(fù)載的情況下，調(diào)定的轉(zhuǎn)速恒定。 ⑧ 全機(jī)密封，可適用于潮濕、多塵、有輕度腐蝕性的工作環(huán)境。 ⑨ 技術(shù)參數(shù)： 功 率： ～ 轉(zhuǎn) 矩： 178。m ～ 2062N178。m ⑩ 變速范圍： ： 2001000r/min （ i=）： 40200r/min （ i=）： 8140r/min 級(jí)齒輪減速（ i=42100）： （ 4）調(diào)速方式 主要有： 手輪調(diào)速：分快慢手輪、指針手輪調(diào)速； 配直角