【文章內(nèi)容簡介】 ? ② 為避免塑性變形，額定工作壓力應滿足 ? ? pLN pp ~? 公式（ 314） 式中 pLp —— 缸筒發(fā)生完全變形的壓力 DDp spL ?? 公式（ 315） MP aDDp spL 1 ????? ? 式中 s? —— 缸筒材料的屈服強度 ? ?MPa 1D —— 缸筒外徑 D —— 缸筒內(nèi)徑 Np —— 額定工作壓力（ MP） ③ 缸筒徑向變形量 Δ D應在允許范圍內(nèi)，不得超過密封圈的允許變化范 圍。 ???????? ????? ?221221DD DDEDD pT 公式（ 316） 式中 Δ D —— 缸筒徑向變形量 pTD —— 缸筒耐壓試驗壓力（ MPa ） E —— 缸筒材料的彈性模 量（ MPa ） ? —— 材料的泊松比，鋼材 ?? ④ 缸筒的爆裂能力 Ep 的（ MP）應遠遠大于耐壓試驗壓力 Tp 。 DDp bE ?? 公式（ 317） 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 18 MP aDDp bE 1 ????? ? 式中 b? —— 缸筒材料的抗拉強度 本設計選用的是標準件，經(jīng)過驗算以上 4個條件滿足。 耳軸的設計計算與選定 耳軸的計算一般采用下面的公式： ? ?? Fd ? 公式（ 321）式中 F —— 液壓缸輸出的最大工作力 ? —— 材料的許用應力。對于采用 45鋼，調(diào)質(zhì)后， ??? =70MP。耳軸的長度 l應該根據(jù)和耳軸支座的相關(guān)尺寸選擇，一般取 dl? 30?d 耳環(huán)的設計計算與校核 耳環(huán)的結(jié)構(gòu)形式：單耳環(huán)，不帶軸套 ? ?M P apbdFp ?? ? 610 公式（ 331） F —— 耳環(huán)承受的最大推力或拉力 ??N d —— 銷軸孔直徑 ??m b —— 耳環(huán)寬度 ??m 一一0bp 材料的許用壓應力 ? ?MPa ，一般取 ? ?~ ?bp ? ?MPa 一一0? 材料的抗拉強度 ? ?MPa 。 尺寸 b 的確定 當壓力 16~32（ MP）時 b =， d =54 尺寸 R 的確定 dR? =30(耳環(huán)不帶軸套 ) 尺寸 L 的確定 L =,d =45 活塞桿的設計計算與校核 ??1 結(jié)構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 19 ① 端部結(jié)構(gòu)：活塞桿的端部包括內(nèi)端部結(jié)構(gòu)和外端部結(jié)構(gòu)。內(nèi)端部結(jié)構(gòu)與活塞聯(lián)接，外端部結(jié)構(gòu)與負載結(jié)構(gòu)件聯(lián)接。本設計均采用螺紋聯(lián)接。 由于活塞桿為螺紋聯(lián)結(jié)，所以螺紋退刀槽處為活塞桿的危險截面，其拉 應力 ? 為 621 104 ??? dKF?? 公式（ 341） 621 104 ??? dKF?? 公式（ 342） 其切應力 ? 為 6310 ??? dFdK?? 公式（ 343） 式中 F —— 液壓缸的輸出拉力（ N） ? ? NpdDF 522 ???? ? p —— 系統(tǒng)工作壓力（ Pa） D —— 缸筒內(nèi)徑（ m） d —— 活塞桿直徑（ m） K —— 螺紋擰緊系數(shù)，靜載時取 K = 動載時，取 ? —— 螺紋摩擦因數(shù)，一般取 ? = ??? —— 活塞桿 的敘用應力（ MPa ）為 ? ? ns??? 公式（ 344） s? —— 活塞桿材料的屈服強度 ? ?MPa n —— 安全系數(shù)，取為 n =3 其拉應力 MP adKF 621 ??? ??? 其切應力 ? 為 MP adFdK 631 0 ??? ??? 其合成壓力為 M P an 5 93 22 ??? ??? 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 20 ② 桿體結(jié)構(gòu) (1) 活塞桿的桿體有實心桿和空心桿兩種，本設計采用實心桿材料 ,實心活塞桿一般取材料 35， 45鋼，本設計采用活塞桿的材料是 45鋼。 (2)強度及穩(wěn)定性計算 本設計屬于短程活塞缸，主要演算拉壓強度： 610?? s sFnd ?? F —— 活塞缸的最大推力 ??N d —— 活塞桿直徑 ??m sn —— 安全系數(shù)， 4~2?sn s? —— 活塞桿材料的屈服強度 ? ?MPa mFndss 032 6 ??? ?? 我取活塞桿直徑 60mm ，經(jīng)驗算滿足條 件。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 21 第 4章 電機的選擇 合理選用三相異步電機電機是比較復雜的問題，需要根據(jù)電機在整個系統(tǒng)中的實際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇。對于異步電動機來說，其故障形式主要分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。因此選擇三相異步電動機主要考慮他們兩種方式。 造成繞組損壞的主要原因有： (1)由于電源電壓太低使得電動機不能順利啟動，或者短時間內(nèi)重復啟動，使得電動機因長時間的大啟動電流而過熱。 (2)長期受電、熱、機械或化學作用 ,使繞組絕緣老化和損壞 ,形成相間或?qū)Φ?短路。 (3)因機械故障造成電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)。 (4)三相電源電壓不平衡或波動太大，或者電動機斷相運行。 (5)冷卻系統(tǒng)故障或環(huán)境溫度過高。 造成電動機軸承損壞的原因主要是機械負荷太大、潤滑劑不合適，或者惡劣的工作環(huán)境，如多塵、腐蝕性氣體等給軸承帶來的損壞。 由于電動機的微機保護主要通過測量電量 (電流、電壓以及開關(guān)狀態(tài)等 )來監(jiān)測電動機的運行狀況，因此面對的主要是繞組故障。 電動機損耗增加，發(fā)熱嚴重而損壞電機。 電動機長時間運行所能承擔的恒定負載（即額定負載）受其本身發(fā)熱 量的限制。電動機在工作運行時有銅損、鐵損和機械損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變成熱能散失到周圍空氣中。由電動機損耗所產(chǎn)生的熱量，在起初階段中大部分使電動機溫度升高，而少部分散失到空氣中，隨著電動機溫度升高，熱量的分配發(fā)生變化，小部分熱量使電動機溫度升高，大部分散失到空氣中；最后在恒定負載情況下，電動機溫度達到了穩(wěn)定值。 。 電動機在下列情況下運行時將引起銅損的增加。 （ 1）電動機過載運行。電動機過載是電動機運行中經(jīng)常出現(xiàn)的一種非正常運行狀態(tài)，長期過載或嚴重過載運行是電動機 損壞的主要原因之一。電動機過載運行由以下幾中原因造成：①負荷增加；②機械設備故障或尚未安裝好；③電動機本身機械故障；④電動機容量選擇偏??；⑤電動機修理時繞組線徑選擇偏?。虎揠p機拖動負荷分配不均；⑦電動機端電壓過底造成電動機電流過大。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 22 （ 2）電動機斷相運行。電動機斷相運行是電動機運行當中經(jīng)常出現(xiàn)的故障之一，造成此種故障的原因有以下幾種：①由于熔絲選擇或安裝不當引起一相熔絲熔斷；②電動機短路過載造成一相熔絲熔斷；③接觸器或熱繼電器觸頭閉合不好；④供電線路或電動機內(nèi)部導線機械折斷或連接不良等。 （ 3） 電動機空載電流太大。當電流電壓過高、繞組接法錯誤（星形誤接成三角形）、電動機修理時使氣隙增加等造成空載電流太大，引起銅損增加。 （ 4）電動機的操作方式或工作方式不正確，如電動機頻繁啟動或點動、負載的工作方式不一致（如短時或繼續(xù)工作制電動機拖動連續(xù)工作方式負載）、電動機啟動方式不合適或操作方法不合適等。 電源電壓過高、繞組接法錯誤，以及電動機在修理時定子繞組匝數(shù)不夠引起鐵芯磁密度過高；電動機在修理過程中因工藝不當，損壞了鐵芯片間的緣，使渦流損耗增加、鐵芯磁性下降等都引起鐵 損增加。 ，如軸承內(nèi)有異物；軸承與軸、軸承與端蓋配合過松或過緊；潤滑脂過多或過少，油脂不良；電動機定轉(zhuǎn)子相摩擦，風扇葉與片罩相摩擦等。 （二）散熱不良，電動機溫度升高燒損電動機 電動機散熱的主要途徑是對流和輻射，而且在通風散熱中以對流起主要作用，散熱能力與風速有直接關(guān)系。當電動機全部或部分被埋、風扇損壞或風道被堵賽、水冷電動機水道部分全部堵塞以及環(huán)境溫度過高等都將造成電動機溫度升高。 （三）電動機絕緣電阻降低，正常負載下電動機繞組燒損。 引起電動機絕緣電阻降低的原因有：①電動機繞組內(nèi)浸入油污或水，繞組受潮；②電動機長期過載運行，電動機使用期過長；③電動機定子繞組緣老化等。 熱敏電阻的使用 我首先針對電動的的常見問題過載、短路等等能引起電動機溫度升高的等問題進行了對溫度監(jiān)控。電動機在工作的同時有銅損、鐵損和機械損耗產(chǎn)生，它們轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚徊糠滞ㄟ^機體散失到周圍空氣中，一部分積存在機體加熱電動機，使其溫度上升。單位時間內(nèi)加給電動機的熱量，決定于電動機的損耗。 針對這一點我在電動機的定子中安裝了 6枚 AD590熱敏電阻并通 過多路模擬開關(guān)時刻對 6枚熱敏電阻進行導通，從而達到時刻對電動機的溫度進行檢哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 23 測，一旦溫度升高超過了預先設定的溫度并達到一定時間，那么這時候溫度傳感器通過多路模擬開關(guān)傳送到運算放大器經(jīng)過運算放大器對模擬信號進行放大，之后傳送到 A/D轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后傳送到單片機進行數(shù)據(jù)運算和判斷是否符合斷路要求，一旦符合要求單片機通過輸出高電平控制 SCR（固態(tài)繼電器）關(guān)段，來達到對外圍繼電器的控制。 對于電動機的保護 1 啟動階段： 電動機在啟動階段通常持續(xù)有幾十秒～幾分鐘的起動過電流，該電流隨著電動機正常工作后 逐漸恢復到正常值，即是說，正常起動時，電動機電流經(jīng)電流互感器 ,V/F電路 ,單片機轉(zhuǎn)換后獲得的電流 I會在約定時間內(nèi)逐步減小到整定窗口（ I+、 I）內(nèi)，單片機程序設計時，延時程序可確保在約定啟動時間內(nèi)保護器不會因起動電流大而誤動作。 若電動機起動后，電動機堵轉(zhuǎn)或缺相（缺 A或缺 B），過電流不會在約定時間內(nèi)恢復到正常值。以 YB系列 ，額定電流 6A，缺相起動電流11A，空載電流 為 3A，設定 I+=10A、 I=4A。起動后，約 20～ 30s后，電流 I若仍超過 I+，單片機系統(tǒng)經(jīng)程序判定后，通過 I/O輸出高電 平，固態(tài)繼電器 SCR關(guān)斷，主控制回路交流接觸器線圈失電 ,系統(tǒng)停車。若缺 C相，因電流 I為 0，低于電流整定下界 I，單片機系統(tǒng)立即判斷出電機缺相起動， I/O口輸出高電平，SCR截止，系統(tǒng)立即停車。 2 工作階段： 在電動機正常工作時，電機電流為正常值，則保護器檢測電路獲得的電流 I在整定窗口（ I+、 I)內(nèi)，單片機 I/O口輸出低電平， SCR導通，電機正常工作。若偶然因素造成電機缺相（缺 A或缺 B相）或過載，電機電流上升，在20～ 30s后， I超過上邊界 I+而使 SCR截止，系統(tǒng)停車。缺 C相時，則電流 I立即降至 下邊界 I之下，系統(tǒng)立即停車。 3 空載節(jié)能保護： 電動機空載時，電流低于正常值，電流 I降至窗口比較電路的下邊界電平I之下，系統(tǒng)停車。需要說明的是，空載節(jié)能保護并非所有應用場合必備功能，可通過合理整定下邊界電平 I低于電機實際空載電流而對此項功能予以取舍。 4 此外還要有漏電保護等注意事項。 現(xiàn)僅就三相異步電機電機最基本的原則介紹如下： （ 1）距角 ? 步距角應滿足： min??? 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 24 式中 i —— 傳動比 min? —— 系統(tǒng)對三相異步電機所驅(qū)動部件的最小轉(zhuǎn)角 （ 2）精度 三相異步電機的精度可用步距誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用積累誤差衡量精度比較實用。所選用的三相異步電機應滿足 ? ????? iQ 式中 m?? —— 步進電機的積累誤差 [ s?? ]—— 系統(tǒng)對三相異步電機驅(qū)動部分允許的角度誤差 （ 3）轉(zhuǎn)矩 為了使三相異步電機正常運行（不失步，不越步），正常啟動 并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：啟動轉(zhuǎn)距一般啟動力矩選取為： ?