沖水手柄注塑模具設(shè)計(jì)
沖水手柄注塑模具設(shè)計(jì),沖水,手柄,注塑,模具設(shè)計(jì)
商丘工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
水平輸送帶在當(dāng)今社會(huì)應(yīng)用日益廣泛，當(dāng)然一個(gè)產(chǎn)品也需要不斷的研發(fā)和更新，才能永保活力。我所做的變頻調(diào)速輸送帶就是在一些方面進(jìn)行了改進(jìn)，首先通過電機(jī)的變頻調(diào)速，使帶式輸送轉(zhuǎn)速隨物料多少進(jìn)行變速運(yùn)輸，降低了輸送帶使用成本，使水平輸送帶在節(jié)能方面得到了改進(jìn)；其次在輸送帶上方安裝風(fēng)扇，適用于高溫壓鑄產(chǎn)品的運(yùn)輸；再次螺旋拉緊裝置保證了運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性；最后，使用螺桿和升降架可以根據(jù)使用環(huán)境自由調(diào)整高度。這些結(jié)構(gòu)和技術(shù)保證了水平輸送帶的整機(jī)性能優(yōu)良，輸送量大，帶速快，高效節(jié)能。
通過對國內(nèi)外水平輸送帶技術(shù)現(xiàn)狀的分析，得出了其在以后的發(fā)展趨勢；在對水平輸送帶的各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇，得出了對其整體的設(shè)計(jì)與選擇；在其計(jì)算中驗(yàn)證了水平輸送帶的各部件滿足了它的功能要求，另外輸送帶在設(shè)計(jì)的過程中考慮到了工作環(huán)境，運(yùn)輸高溫產(chǎn)品等問題進(jìn)行了加風(fēng)扇和升降架結(jié)構(gòu)，是本輸送帶與其他機(jī)器的不同之處！可以使輸送帶在更廣的范圍，更可靠的運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：
變頻調(diào)速水平輸送帶；風(fēng)扇；螺旋拉緊裝置；升降架。
ABSTRACT
Horizontal conveyor belt is widely applied in today's society and, of course, and update a product also needs to continuous research and development, in order to keep vitality forever. Frequency control of motor speed conveyor belt is what I do is improved in some ways. First of all, with motor frequency control of motor speed, the belt type conveyor speed along with the material and how much to transport speed, reducing the conveyor belt use cost, and making the horizontal conveyor belt is improved in terms of energy saving. Secondly, the fan installed above the conveyor belt, is suitable for high temperature die casting products transportation. Thirdly, we use screw take-up device to ensure the running stability and reliability. Finally, the screw and the lifting frame we used can be adjusted according to the environment. The structure and technology can ensure the horizontal conveyor belt of the machine performance is good, distribution is large, belt speed is fast, high efficiency and energy saving.
Through analyzing the current situation of horizontal conveyor belt technology at home and abroad, its development trend in future is obtained; In the horizontal conveyor belt parts to carry on the design and selection, obtained the overall design and choice; Horizontal conveyor belt is verified in the calculation of components to satisfy its functional requirements, and conveyor belt in the process of design considered the work environment, the transportation problems such as high product with fan and the lifting frame structure, the conveyor belt is difference with other machines, which can make the belt work in wider range, more reliable operation.
Key words:
Frequency control of motor speed conveyor belt；air fan；screw take-up；the lifting frame.
目 錄
第1章 緒論 3
§1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
§1.1.1國內(nèi)普通輸送帶現(xiàn)狀 3
§1.1.2國外普通輸送帶現(xiàn)狀 6
§1.2國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)上的差距 8
§1.2.1可靠性，壽命上的差距 6
§1.2.2控制系統(tǒng)上的差距 6
§1.3壓鑄行業(yè)概述 9
§1.4輸送帶的作用 12
第2章 輸送帶的總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 22
§2.1底座總成 22
§2.1.1機(jī)架 23
§2.1.2手搖輪 23
§2.1.3腳輪 23
§2.1.4活節(jié)支腳 23
§2.2龍骨架 23
§2.3方形工業(yè)換氣扇 22
§2.3.1工業(yè)換氣扇的選擇 23
§2.3.2工業(yè)換氣扇的使用及使用原則 23
§2.4輸送帶的選用 22
§2.4.1輸送帶的一般注意事項(xiàng) 23
§2.5拉緊裝置的作用 22
§2.6升降架的選用 22
§2.7滾筒匹配 22
§2.8托輥 22
§2.9輸送帶的主要參數(shù) 22
§2.9.1主要參數(shù) 23
§2.9.2技術(shù)參數(shù) 23
第3章 鏈傳動(dòng)及計(jì)算 22
§3.1鏈傳動(dòng)的特點(diǎn) 22
§2.1.1潤滑范圍選擇 23
§2.1.2滾子鏈的耐磨損工作能力的計(jì)算 23
§3.2張力的計(jì)算 22
§3.3輸送帶垂度的校核 22
§3.4按垂度條件計(jì)算各點(diǎn)張力驗(yàn)算傳動(dòng)滾筒的摩擦條件 22
§3.5校核傳動(dòng)滾筒的摩擦傳動(dòng)條件 22
第4章 電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇 22
§4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 22
§4.1.1電動(dòng)機(jī)的型號選擇 23
§4.1.2電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)線路 23
§4.1.3動(dòng)力頭的自動(dòng)循環(huán)控制 23
§4.2變頻器的選擇 22
§4.2.1變頻器的計(jì)算 23
§4.2.2變頻調(diào)速在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用 23
§4.2.3變頻調(diào)速在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用特點(diǎn) 23
第5章 SolidWorks的使用 22
§5.1SolidWorks系統(tǒng)簡介 22
§5.1.1SolidWorks軟件的特點(diǎn) 23
§5.1.2零件設(shè)計(jì)建模 23
§5.1.3裝配設(shè)計(jì)建模 23
§5.2三維實(shí)體零件的裝配 22
§5.2.1坐標(biāo)系與位姿矩陣的變換 23
§5.2.2SolidWorks軟件輔助裝配體設(shè)計(jì) 23
§5.2.3向裝配體中添加實(shí)體零件 23
結(jié) 論 26
參考文獻(xiàn) 27
致 謝 29
第一章 緒論
1.1國內(nèi)外普通輸送帶現(xiàn)狀
1.1.1國內(nèi)普通輸送帶現(xiàn)狀
我國生產(chǎn)制造的普通輸送帶的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，普通輸送帶的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離普通輸送帶的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長距離普通輸送帶成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮普通輸送帶等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對普通輸送帶的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用普通輸送帶的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表1-2所示：
表1-2 國內(nèi)普通輸送帶的主要技術(shù)指標(biāo)
Tab1-2 The main technical parameters of the belt conveyor China
主參數(shù)
順槽可伸縮普通輸送帶
大巷與斜井固定式強(qiáng)力普通輸送帶
運(yùn)距/m
2000～3000
＞3000
帶速/
3.5～4
4～5, 最高達(dá)8
輸送量/
2500～3000
3000～4000
驅(qū)動(dòng)功率/kW
1200～2000
1500～3000，最大達(dá)10000
1.1.2國外普通輸送帶現(xiàn)狀
國外普通輸送帶技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：
一方面是普通輸送帶的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀普通輸送帶、空間轉(zhuǎn)彎普通輸送帶等各種機(jī)型；另一方面是普通輸送帶本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運(yùn)量、高帶速等大型普通輸送帶已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了普通輸送帶動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了普通輸送帶的運(yùn)行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的普通輸送帶已達(dá)到表1-1所示的主要技術(shù)指標(biāo)，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1、設(shè)備大型化。
2、應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化。
3、輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動(dòng)的可靠性。
4、新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。
表1-1 國外普通輸送帶的主要技術(shù)指標(biāo)
Tab1-1 The main technical parameters of belt conveyor in overseas
主參數(shù)
順槽可伸縮普通輸送帶
大巷與斜井固定式強(qiáng)力普通輸送帶
運(yùn)距/m
6000～7500
＞6000
帶速/
4.5～6
4～7, 最高達(dá)10
輸送量/
3500～5000
4000～5000
驅(qū)動(dòng)功率/kW
1500～4000
3500～7000，最大達(dá)15000
1.2國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距
1.2.1可靠性、壽命上的差距
1、輸送帶抗拉強(qiáng)度。我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。
2、輸送帶接頭強(qiáng)度。我國輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的50%～65%，國外達(dá)母帶的70%～75%。
3、托輥壽命。我國現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國外比較，壽命短、速度低、阻力大外國的比我們的壽命多30%-40%。
4、輸送機(jī)減速器壽命。我國輸送機(jī)減速器壽命3萬h，國外減速器壽命7萬h。
5、帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差。
1.2.2控制系統(tǒng)上差距
1、驅(qū)動(dòng)方式。我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動(dòng)方式多樣，如BOSS系統(tǒng)、CST（軟啟動(dòng)）可控傳動(dòng)系統(tǒng)等，控制精度較高。
2、監(jiān)控裝置。國外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器PLC，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲(chǔ)、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達(dá)到可控啟（制）動(dòng)、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動(dòng)臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。
3、輸送機(jī)保護(hù)裝置。國外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報(bào)警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。
1.3 壓鑄行業(yè)概述
壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種先進(jìn)的少、無切削特種鑄造方法。該方法的生產(chǎn)過程是,液態(tài)金屬在高速高壓作用下射入緊鎖的模具型腔內(nèi)并保壓,結(jié)晶直至凝固,使原材料變?yōu)榘氤善坊虺善贰Ｋ@得的鑄件表面粗糙度通常可達(dá)Ra1. 6~Ra25,尺寸精度高(可達(dá)2~5級),機(jī)械性能好,生產(chǎn)效率高,是一種精密成型工藝。
圖1-1產(chǎn)品展示圖
在壓力鑄造中,一般作用于金屬上的壓力在20MPa~200MPa范圍,充型的初始速度為15 m/s~70 m/s,充型時(shí)間僅為0. 01 s~0. 2 s。正是由于壓力鑄造過程的這種特殊充型方式及凝固方式,導(dǎo)致這種方式具有自身獨(dú)特的一些特點(diǎn)。
（1）可以得到薄壁、形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件。通常鑄件的壁厚在1 mm~6 mm范圍,小鑄件可以做得更薄,而大鑄件的壁可以更厚。對于復(fù)雜的零件,或其他鑄造方法無法制備的零件,即使產(chǎn)量小,只能使用壓力鑄造方法。
（2）鑄件精度高、尺寸穩(wěn)定、一致性好、加工余量少、表面光潔,加工余量一般在0. 2 mm~0. 5 mm范圍,表面粗糙度在Ra 3. 2以下。由壓力鑄造制備的鑄件裝配互換性好,只要對零件進(jìn)行少量加工便可進(jìn)行裝配,有的零件甚至無須機(jī)械加工就能直接裝配使用。
（3）鑄件組織致密、具有較好的力學(xué)性能。由于鑄件在金屬型中在壓力作用下凝固,所獲得的晶粒細(xì)小、組織十分致密,體現(xiàn)出的強(qiáng)度較高。另外,由于激冷造成鑄件表面硬化,形成約0. 3 mm~0. 5 mm的硬化層,表現(xiàn)出良好的耐磨性。
（4）壓力鑄造效率高。
（5）壓力鑄造的生產(chǎn)周期短,一次操作的循環(huán)時(shí)間約5 s~3 min,一般多為300件/min,這種方法適于大批量的生產(chǎn)。
1.4 輸送帶的作用
皮帶輸送機(jī)中起承載和運(yùn)送物料作用的橡膠與纖維、金屬復(fù)合制品，或者是塑料和織物復(fù)合的制品。 皮帶輸送機(jī)在農(nóng)業(yè)、工礦企業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)中廣泛用于輸送各種固體塊狀和粉料狀物料或成件物品，能連續(xù)化、高效率、大傾角運(yùn)輸，操作安全，使用簡便，維修容易，運(yùn)費(fèi)低廉，并能縮短運(yùn)輸距離，降低工程造價(jià)，節(jié)省人力物力給廠家?guī)砹藰O大的方便，人們可以更方便，更省力一些。
目前帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置南電機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、耦合器、減速機(jī)、滾筒組合而成(見圖1-2)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置寬度尺寸大，需要保養(yǎng)維修部位多。不能軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)、能耗高等。采用變頻技術(shù)不僅縮小了驅(qū)動(dòng)裝置的布置空間，而且可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。在帶式輸送機(jī)中裝人皮帶秤動(dòng)態(tài)稱重反饋控制．還可以實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)隨物料多少進(jìn)行的變速運(yùn)輸。重載加速、輕載減速、空載時(shí)停機(jī)。這樣不僅提高了運(yùn)輸效率而且還節(jié)省了寶貴的電能資源。且使帶式輸送機(jī)橫向尺寸大大減小，結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧。方便與現(xiàn)場設(shè)備配置，適用于機(jī)頭位置狹小的場合，因而不需要許多齒輪降速，也節(jié)省了許多成本。
圖1-2 傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)布置圖
第2章 總體方案設(shè)計(jì)
輸送帶用在壓鑄機(jī)旁配合原有的自動(dòng)取件機(jī)就可以使壓鑄機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)化生產(chǎn)，，可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但每模生產(chǎn)時(shí)間加長產(chǎn)量有所下降，由于被壓鑄工件溫度較高，對輸送帶的材料要求也比較特殊，并需要做降溫處理，根據(jù)不同出件的需要，輸送帶應(yīng)能靈活運(yùn)動(dòng)進(jìn)行抬高降低和移動(dòng)。
輸送帶繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒形成一個(gè)環(huán)形帶，上下兩部分都支撐在托輥上，拉緊裝置給輸送帶一正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力，工作時(shí)，傳動(dòng)滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行。機(jī)體主要由排風(fēng)扇，升降架，鏈板，龍骨架總成，底座總成。
升降架
風(fēng)扇
鏈板
龍骨架
底座總成
2.1底座總成
2.1.1機(jī)架
它是輸送機(jī)的支承架，用于支承托輥、輸送帶，以保證鏈板輸送機(jī)的正常運(yùn)行，本次選擇落地式。
2.1.2手搖輪
通過手搖輪和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)重物的升降操縱。
2.1.3腳輪
帶有腳輪的輸送帶可以使機(jī)身移動(dòng)比較方便，省時(shí)，省力，節(jié)約了我們的勞動(dòng)成本，很多年前固定不動(dòng)的那種輸送帶，使用時(shí)如果想移動(dòng)幾米，就需要全部拆掉重新安裝，浪費(fèi)了大量了人力物力。移動(dòng)腳輪的出現(xiàn)正好解決了這一難題。
2.1.4活節(jié)支腳
支腳圓盤增大與地面接觸面積，分擔(dān)更多的壓力，增加輸送的穩(wěn)定性。
活節(jié)支腳
機(jī)架
手搖輪
4寸腳輪
2.2龍骨架
龍骨架是整個(gè)輸送帶的核心部分，它的質(zhì)量直接關(guān)系到未來輸送帶所承受的壓力及沖擊力的大小。
2.3方形工業(yè)換氣扇
2.3.1工業(yè)換氣扇的選擇
1、工業(yè)換氣扇應(yīng)設(shè)計(jì)優(yōu)良，造工精細(xì)，外觀美觀大方。
2、選用優(yōu)質(zhì)的軸承，噪音低，壽命長。
3、還應(yīng)具有使用安全、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、排氣量大、溫升低、耗電小等優(yōu)點(diǎn)。
4、適用于工廠壓鑄機(jī)旁。
2.3.2方形換氣工業(yè)扇的使用
1、換氣扇的安裝請參照安裝說明和示意圖進(jìn)行，安裝前請仔細(xì)檢查產(chǎn)品是否在運(yùn)輸過程中有損傷。
2、換氣扇應(yīng)使用于環(huán)境溫度不超過+40℃，海拔高度不超過一千米的地方。
3、換氣扇應(yīng)使用于銘牌規(guī)定的電壓和頻率，同時(shí)不宜在過濕或腐蝕性的環(huán)境中使用。
4、使用前轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)葉，確認(rèn)風(fēng)葉無變形及與框架無干涉。通電后，檢查風(fēng)葉的轉(zhuǎn)向。正確的方向是：從風(fēng)葉的后面看，風(fēng)葉順時(shí)針轉(zhuǎn)向，如果轉(zhuǎn)向不正確，會(huì)引起緊固螺母松脫，造成嚴(yán)重事故。
5、為了起保護(hù)作用，應(yīng)在戶外加一個(gè)擋風(fēng)罩。
6、若利用插座供電時(shí)，插座應(yīng)符合IEC335-1標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)至二級用電源線供電時(shí)，應(yīng)在引線上安裝開距不少于3mm的全極開關(guān)。
2.3.3注意事項(xiàng)
1、切勿將手指和任何義務(wù)插入運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)葉內(nèi)。
2、在使用換氣扇時(shí)如出現(xiàn)異常噪音、冒煙、風(fēng)葉不轉(zhuǎn)等異常情況，應(yīng)立即切斷電源，并送回本廠或請具有相關(guān)資格的專職人員檢查維修。
3、如果風(fēng)扇的電源軟線損壞，因需專用工具，故必須由制造廠指定的維修店來更換。
4、在雙控插座中不要使用3陣插頭。
2.4輸送帶的選用
輸送帶是帶式輸送機(jī)中的拽引構(gòu)件和承載構(gòu)件，是帶式輸送機(jī)最主要的部件，其價(jià)格一般占整機(jī)價(jià)格的30％-40％或以上。因而，選擇適用的輸送帶，降低輸送帶所承載的張力，保護(hù)輸送帶在使用中不被損傷，方便輸送帶的安裝以及更換和維修，延長輸送帶的使用壽命等成為輸送機(jī)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。
因?yàn)檫\(yùn)輸壓鑄原件選用鏈板，鏈板自重輕，網(wǎng)孔空隙大，網(wǎng)面平整，運(yùn)行平穩(wěn)，不會(huì)走偏，可作洗滌，干燥，冷卻，熱處理的輸送線耐腐蝕，抗拉伸，運(yùn)行平穩(wěn)，使用壽命長。
2.4.1注意事項(xiàng)
1、輸送機(jī)傾角：輸送機(jī)的輸送能力隨其傾角的提高而減小，因而盡量選用較小傾角，特別對于由多臺(tái)輸送機(jī)組成的輸送系統(tǒng)更是這樣。對于帶速超2.5m/s的輸送機(jī)，為保證機(jī)尾不撒料，輸送機(jī)的最大傾角應(yīng)較規(guī)定值減小2°～ 3°，速度越高，傾角應(yīng)越小。輸送多種物料的輸送機(jī)的最大傾角，按最大傾角規(guī)定值最小的那種物料確定。槽角λ=45°的輸送機(jī)，其最大傾角可較一般輸送機(jī)提高2°～ 3°。同時(shí)采取特殊措施時(shí)除外下運(yùn)帶式輸送機(jī)的傾角應(yīng)較一般輸送機(jī)減少2°～ 4°。某些情況下，無論上運(yùn)或下運(yùn)輸送機(jī)的傾角可以提高到28°或更高。此時(shí)需要采取特殊措施，例如，降低帶速，提高拖輥槽角，改變側(cè)型以增加水平或較緩坡段等，并請教專家進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)評估，不應(yīng)貿(mào)然采取大傾角。
2、受料段和機(jī)尾長度：受料段應(yīng)盡量設(shè)計(jì)為水平段，必須傾斜受料時(shí)，其傾角應(yīng)盡量小。物料落到輸送機(jī)的受料點(diǎn)，應(yīng)是輸送機(jī)正常成槽的地方，并使導(dǎo)料槽處在一種托輥槽角上，以確保受料順利，方便導(dǎo)料槽的密封。有條件時(shí)，受料段的槽角最好為45°，并在導(dǎo)料槽前后均配設(shè)過段，以更好地消除導(dǎo)料槽撒料的可能性。
3、卸料段：傾斜輸送機(jī)的卸料段最好設(shè)計(jì)成水平段，盡量不采用高式架和高式驅(qū)動(dòng)裝置架，以方便操作和維修，有利于輸送機(jī)頭部和轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。卸料段為水平的傾斜輸送機(jī)，其折點(diǎn)到頭部滾筒中心線的距離應(yīng)足夠，以保證所有過渡托輥均不在凹弧段上。帶速≥3.15 m/s的輸送機(jī)的卸料段一般應(yīng)設(shè)計(jì)為水平段。
2.5拉緊裝置
車式重錘拉緊裝置可置于輸送機(jī)中部和尾部，條件允許時(shí)，應(yīng)盡量置于中部并靠近傳動(dòng)滾筒處，不得已時(shí)，才將車式重錘拉緊裝置置于輸送機(jī)尾部。長距離輸送機(jī)選擇電動(dòng)絞車?yán)o裝置或液壓車式拉緊裝置時(shí)，總是將拉緊裝置設(shè)于輸送機(jī)中部并靠近中部傳動(dòng)滾筒，螺旋拉緊裝置一般只用于無法采用其他拉緊方式的機(jī)長小于30m的輸送機(jī)上，對于輕質(zhì)物料或運(yùn)量特小的輸送機(jī)，此值可延長到50m，一般裝于機(jī)尾滾筒處,直接拉緊輸送帶,結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,因其拉緊行程最大為1m,故適用于輸送機(jī)長度小,功率較小的帶式輸送機(jī)。計(jì)算拉緊行程較大，在側(cè)型布置上有困難時(shí)，可采用雙行程中部重錘拉緊裝置，或同時(shí)采用倆種不同形式的拉緊裝置予以解決。
2.5.1拉緊裝置的作用
由于在啟動(dòng)、制動(dòng)過程中輸送帶會(huì)發(fā)生蠕變,使輸送帶變長而松馳,膠帶機(jī)拉緊裝置使其不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。由此可見,拉緊裝置是保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行必不可少的重要部件,它的功能有:(1)使輸送帶在傳動(dòng)滾筒上形成正壓力,靠摩擦力將傳動(dòng)滾筒的圓周力傳遞出來。(2)限制輸送帶在托輥間的垂度,防止輸送帶在托輥間距內(nèi)過分松弛而喪失槽形,引起物料和輸送帶跑偏,增加運(yùn)行阻力;為重新接頭提供必要的行程。(3)補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長和線粘性伸長,同時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)輸送帶自動(dòng)收緊,免除機(jī)組振動(dòng)。(4)在長距離帶式輸送機(jī)中,拉緊裝置對其拉力產(chǎn)生重大影響。
2.6升降架的選用
升降架，其包括外管和內(nèi)管。在帶有外托盤的外管內(nèi)套裝有內(nèi)管，該內(nèi)管下端觸地，其上端固定有螺母，該螺母嚙合有螺紋絲杠，該絲杠的上端通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在外管的上端，在該上端還設(shè)有驅(qū)動(dòng)搖把，該搖把與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，且?guī)?dòng)該絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成該絲杠在內(nèi)管上的螺母中相對內(nèi)管移動(dòng)。該升降架是將外托盤上的重物隨著外管相對內(nèi)管和地面的移動(dòng)，而托起重物的。通過驅(qū)動(dòng)搖把和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)重物的升降操縱。該升降架是應(yīng)工場作業(yè)升降重物的需要，而設(shè)計(jì)的一種結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，造價(jià)低廉的升降設(shè)備。
2.7滾筒匹配
在使用織物帶芯的輸送帶時(shí)，取決于輸送帶的厚度，即織物帶芯的層數(shù)。這是因?yàn)檩斔蛶г谶\(yùn)轉(zhuǎn)中要反復(fù)地繞過滾筒，在滾筒上發(fā)生撓曲。膠帶在撓曲時(shí)，外層受拉伸，內(nèi)層受壓縮，各層的應(yīng)力和應(yīng)變均不一樣，這樣多次反復(fù)撓曲到一定程度以后，各層之間的橡膠層就要發(fā)生機(jī)械疲勞，產(chǎn)生層間剝離而損壞。滾筒的直徑越小，膠帶的撓曲度就越大，機(jī)械疲勞而導(dǎo)致的層間剝離出現(xiàn)得也越快。所以，驅(qū)動(dòng)滾筒的直徑D由輸送帶的允許彎曲度來決定，其值用下列公式確定：
對于硫化接頭： D≥125Z；
對機(jī)械接頭： D≥100Z；
對移動(dòng)式輸送機(jī)： D≥80Z。
式中 Z——膠帶的掛膠帆布層數(shù)。
在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，帶寬與滾筒直徑也有一定比例關(guān)系，所以用上式計(jì)算的滾筒直徑，然后在系列標(biāo)準(zhǔn)中圓整成相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑。
表3 滾筒匹配
B
傳動(dòng)滾
筒直徑
180°尾部改
向滾筒直徑
180°中部改
向滾筒直徑
180°頭部改
向滾筒直徑
90°改向
滾筒直徑
＜45°改向
滾筒直徑
1200
1000
800
800
1000
630
500
2.8托輥
托輥是帶式輸送機(jī)的輸送帶及貨載的支承裝置。托輥隨輸送帶的運(yùn)行而轉(zhuǎn)動(dòng)，以減小輸送機(jī)的運(yùn)行阻力。托輥質(zhì)量的好壞取決帶式輸送機(jī)的使用效果，特別是輸送帶的使用壽命，托輥間距應(yīng)滿足輥?zhàn)映休d能力和輸送帶下垂度倆個(gè)條件。凸弧段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2。受料段托輥間距一般為承載分支托輥間距的1/2-1/3 。因受力過大需加密托輥時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要，由設(shè)計(jì)者確定托輥間距。輸送質(zhì)量大于20㎏的成件物品時(shí)，托輥間距不應(yīng)大于物品長度（沿輸送方向）的1/2；對于20㎏以下的成件物品，托輥間距可取1200mm。
2.9輸送帶的主要參數(shù)
2.9.1主要參數(shù)
輸送帶的主要參數(shù)包括輸送能力，輸送速度，構(gòu)件尺寸，輸送長度。
2.9.2技術(shù)參數(shù)
輸送帶一般根據(jù)物料搬運(yùn)系統(tǒng)的要求，物料裝卸地點(diǎn)的各種條件，有關(guān)的生產(chǎn)工藝過程和物料等來確定。
設(shè)計(jì)參數(shù)如下表2-1所示：
表2-1 輸送帶設(shè)計(jì)參數(shù)
序號
項(xiàng)目
單位
參數(shù)
1
風(fēng)扇數(shù)量
臺(tái)
2
2
離地面最低位置
mm
800
3
調(diào)整行程（Max）
mm
300
4
顏色
深藍(lán)色
5
電源
V
AC380
6
鏈板樣式
坦克鏈?zhǔn)?
7
適合壓鑄機(jī)
400T
8
鏈板材質(zhì)
鍍鋅板沖制
9
移動(dòng)方式
4寸方向腳輪移動(dòng)
10
長度
M
2.8（其他長度另計(jì)）
11
內(nèi)寬
M
0.4（其他寬度另計(jì)）
12
速度控制方式
調(diào)速器控制（0.1—1.5M/S）
第3章 鏈傳動(dòng)及計(jì)算
3.1鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)
鏈傳動(dòng)是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，它兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低；鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大；有一定的緩沖和減震性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。與摩擦型帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率高；鏈條對軸的拉力較??；同樣 使用條件下，結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊；此外，鏈條的磨損身長比較緩慢，張緊調(diào)節(jié)工作量較小，并且能在惡劣環(huán)境條件下工作。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：不能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；工作時(shí)有噪聲；磨損后易發(fā)生跳齒；不適用于受空間限制要求中心距小以及急速反向傳動(dòng)的場合。
鏈傳動(dòng)的應(yīng)用范圍很廣。通常，中心距較大、多軸、平均傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確的傳動(dòng)，環(huán)境惡劣的開式傳動(dòng)，低速重載傳動(dòng)，潤滑良好的高速傳動(dòng)等都可成功采用鏈傳動(dòng)。
3.1.1潤滑范圍選擇
不同工作環(huán)境溫度下的鏈傳動(dòng)用潤滑油粘度等級見下表
鏈傳動(dòng)用潤滑油的粘度等級
（摘自GB/T 18150-2000）
環(huán)境溫度
潤滑油的粘度級別
VG68
(SAE20)
VG100
(SAE30)
VG150
(SAE40)
VG220
(SAE50)
3.1.2滾子鏈的耐磨損工作能力計(jì)算
當(dāng)工作條件要求鏈條的磨損伸長率明顯小于3％或者潤滑條件下不能符合規(guī)定要求而有所惡化時(shí)，可按下式進(jìn)行滾子鏈的磨損計(jì)算。鏈條磨損使用壽命與潤滑條件、許用的磨損伸長率以及鉸鏈承壓面上產(chǎn)生的摩擦功等因素有關(guān)。
式中T---使用壽命（h）；
---鏈長，以節(jié)數(shù)表示；
V---鏈速；
---小鏈輪齒數(shù)；
---傳動(dòng)比；
---磨損系數(shù)；
---節(jié)距系數(shù)；
---鉸鏈比壓；
3.2張力的計(jì)算
S2
S1
S4
S3
如圖1-3, 逐點(diǎn)張力
(3)
(4)
(5)
當(dāng)輸送機(jī)的運(yùn)行參數(shù)(運(yùn)量、帶長、帶速、阻力系數(shù)等)不變時(shí),傳動(dòng)滾筒的拖動(dòng)力為一定值
常數(shù)
為了使輸送帶最大張力最小,則越小越好,而必須滿足空段最小張力。因此,可求得的最小值為
式中——輸送帶每米自重
——下托輥間距
——輸送機(jī)傾角
求出后，代入(3)式，可求出，再將代入(4)式，可求出，必須滿足承載段最小張力，將代入(5)式，便可求出。此值即為輸送帶最大張力的最小值，然后根據(jù)歐拉方程
(6)
求出當(dāng)為最小時(shí)，所需的傳動(dòng)滾筒包角
選用最優(yōu)的傳動(dòng)滾筒包角，使輸送帶的最大張力最小。
3.3輸送帶垂度的校核
在輸送帶自重和載荷重量的作用下，輸送帶在兩托輥之間必然有懸垂度。托輥間距愈大或輸送帶張力愈小，其垂度將愈大。如果垂度過大，輸送帶在兩組托輥之間將發(fā)生松馳現(xiàn)象，可能導(dǎo)致物料撒落且將引起輸送帶運(yùn)行阻力加大，故各國均規(guī)定了允許的最大垂度值。ISO5048中規(guī)定輸送帶垂度不超過托輥間距的0.5％～2.0％，我國設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定為2.5％。
為滿足輸送帶的垂度條件，對于任何一個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)，承載分支輸送帶的最小張力Szmin需滿足
回空分支輸送帶的最小張力Skmin需滿足
若輸送帶最小張力不滿足上式中之一，則應(yīng)增大初張力，直到滿足垂度條件為止。
對于上圖的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)來說滿足垂度的校核條件為
3.4按垂度條件計(jì)算各點(diǎn)張力驗(yàn)算傳動(dòng)滾筒的磨擦條件
1、按垂度要求計(jì)算各點(diǎn)張力
首先要根據(jù)帶式輸送機(jī)布置系統(tǒng)的阻力情況，定性判斷輸送帶承載分支和回空分支的最小張力點(diǎn)位置，并計(jì)算出其相應(yīng)滿足垂度條件的最小張力值，然后根據(jù)此兩張力值判斷滿足垂度條件的最小張力值，針對圖具體步驟為
由逐點(diǎn)張力法得
如果則以承載分支垂度條件計(jì)算的最小張力滿足回空分支的垂度要求，并且有
否則
并且有
3.5校核傳動(dòng)滾筒的磨擦傳動(dòng)條件
外載荷需要傳動(dòng)滾筒表面輸出的牽引力
傳動(dòng)滾筒表面所能輸出的額定牽引力為
則滿足磨擦傳動(dòng)的條件是，即
如果式（5-45）不成立，即不能滿足磨擦傳動(dòng)條件，此時(shí)可據(jù)下式計(jì)算S1
此時(shí)，據(jù)式（5-46）計(jì)算S1，一定滿足輸送帶垂度條件，然后據(jù)此時(shí)的S1，應(yīng)用“逐點(diǎn)張力法”計(jì)算出系統(tǒng)中各點(diǎn)張力。
第4章 電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇
4.1電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)伺服控制的要求，可選擇電機(jī)類型。
1步進(jìn)電機(jī) 2伺服電機(jī)
伺服電機(jī)在性能各方面上都要優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)，但伺服電機(jī)成本太大。因此需根據(jù)控制要求，權(quán)衡電機(jī)能否勝任，從而選擇最優(yōu)者。
兩者性能對比：
1.加速特性
步進(jìn)電機(jī)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以現(xiàn)場所選用臺(tái)安ECMA-E213系列電機(jī)為例，空載情況下從禁止加速到轉(zhuǎn)速3000RPM僅需10MS可用于要求快速啟停的控制。
2.控制特性
步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。
3.低頻特性
步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。而交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。
4.負(fù)載特性
步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。
綜上，為滿足現(xiàn)場控制要求，應(yīng)選擇伺服電機(jī)。
4.1.1電動(dòng)機(jī)的型號選擇
(1)選擇電動(dòng)機(jī)類型 選用Y系列一般用途的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)。
(2）選擇電動(dòng)機(jī)容量
===
為取V帶傳動(dòng)效率；滾動(dòng)軸承效率；8級精度齒輪傳送效率；聯(lián)軸器效率，則總效率
電動(dòng)機(jī)額定功率只需大于即可，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為5.5。
(3) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速
根據(jù)重量和價(jià)格，選擇Y系列異步電動(dòng)機(jī)Y132M2-6
4.1.2電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)線路
圖2-1為異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路，從圖2-1（a）可知，按下SB2，正向接觸器KM1得電動(dòng)作，主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。按停止按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)停止。按下SB3，反向接觸器KM2得電動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)子繞組與正轉(zhuǎn)時(shí)相比相序反了，則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。
從主回路來看，如果KM1、KM2同時(shí)通電動(dòng)作，就會(huì)造成主回路短路。在線路圖2-1（a）中，如果按了SB2又按了SB3，就會(huì)造成上述事故。為此要求線路中必須設(shè)置聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。如圖2-1（b）所示，根據(jù)本章前面所講述過的互鎖的內(nèi)容，利用兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)互鎖控制的方式將其中一個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)串入另一個(gè)接觸器的線圈電路中，則任何一個(gè)接觸器先通電后，即使按下相反方向的起動(dòng)按鈕，另一個(gè)接觸器也無法通電，這種方式稱為電氣聯(lián)鎖或電氣互鎖.
電動(dòng)機(jī)工作后才能起動(dòng)等等，都需要有類似的這種聯(lián)鎖控制。如果現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)在正轉(zhuǎn)，想要反轉(zhuǎn)，則線路2-1（b）必須先按停止按鈕SB1后，再按方向按鈕SB3才能實(shí)現(xiàn)，顯然操作不方便。線路圖2-1（c）利用復(fù)合按鈕就可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的直接轉(zhuǎn)換。很顯然采用復(fù)合按鈕，還可以起到聯(lián)鎖作用，這是由于按下復(fù)合按鈕SB2時(shí)，KM1可得電動(dòng)作，同時(shí)KM2回路被切斷。同理按下復(fù)合按鈕SB3時(shí)，KM2得電，同時(shí)KM1回路被切斷。這樣的互鎖叫機(jī)械互鎖。圖2-1（c）既有接觸器常閉觸點(diǎn)的電氣互鎖，也有復(fù)合按鈕常閉觸點(diǎn)的互鎖，即具有雙重互線。
4.1.3動(dòng)力頭的自動(dòng)循環(huán)控制
圖2-2是動(dòng)力頭的行程控制線路，它也是由行程開關(guān)按行程控制來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。
控制線路完成了這樣一個(gè)工作循環(huán)：首先使動(dòng)力頭Ⅰ由位置b移到位置a停下；然后動(dòng)力頭Ⅱ由位置c移到位置d停下；接著使動(dòng)力頭Ⅰ和Ⅱ同時(shí)退回到原位置停下。
行程開關(guān)ST1、ST2、ST3、ST4分別裝在床身b、a、c、d處。電動(dòng)機(jī)M1帶動(dòng)動(dòng)力頭Ⅰ，電動(dòng)機(jī)M2帶動(dòng)動(dòng)力頭Ⅱ。動(dòng)力頭Ⅰ和Ⅱ在原位時(shí)分別壓下ST1和ST3。線路的工作過程如下：
按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1得電并自鎖，使電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭Ⅰ由原位b向a點(diǎn)前進(jìn)。
當(dāng)動(dòng)力頭到a點(diǎn)位置時(shí)，ST2行程開關(guān)被壓下，結(jié)果使KM1失電，動(dòng)力頭Ⅰ停止；同時(shí)使KM2得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭Ⅱ由原位c點(diǎn)向d點(diǎn)前進(jìn)。圖有個(gè)
當(dāng)動(dòng)力頭Ⅱ到達(dá)d點(diǎn)時(shí)，ST4被壓下，結(jié)果使KM2失電，與此同時(shí)KM3與KM4得電動(dòng)作并自鎖，電動(dòng)機(jī)M1與M2都反轉(zhuǎn)。使動(dòng)力頭Ⅰ與Ⅱ都向原位退回，當(dāng)退回到原位時(shí)，行程開關(guān)ST1、ST3分別被壓下，使KM3和KM4失電，兩個(gè)動(dòng)力頭都停在原位。
KM3和KM4接觸器的常開觸點(diǎn)，分別起自鎖作用，這樣能夠保障動(dòng)力頭Ⅰ和Ⅱ都確實(shí)退到原位。如果只用一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)自鎖，那另一個(gè)動(dòng)力頭就可能到原位接觸器就已失點(diǎn)的情況。
4.2變頻器的選擇
在需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的場合，變頻器是驅(qū)動(dòng)三項(xiàng)交流異步電動(dòng)機(jī)的主流設(shè)備。變頻器主要構(gòu)成包括整流部分、逆變部分、控制部分3大塊，通常情況下，這3大塊合為一體，在某些特殊場合，也有將整流與逆變分開的使用，例如某些多傳動(dòng)點(diǎn)系統(tǒng)，其中個(gè)別傳動(dòng)點(diǎn)長期或頻繁工作于回饋制動(dòng)狀態(tài)。
采用這種結(jié)構(gòu)的好處是，由于部分電動(dòng)機(jī)長期或頻繁工作在回饋制動(dòng)狀態(tài)，其回饋的電能積聚在直流母線兩端的電容上，這部分能量可以被工作在電動(dòng)狀態(tài)的其它電機(jī)利用，既節(jié)約能量，也防止直流母線電壓由于回饋制動(dòng)而過度升高。
備注:PW電源指示；SP急停開關(guān)；ZH-F轉(zhuǎn)換開關(guān)；INF紅外線感應(yīng)器；30A,30B,30C變頻器報(bào)警繼電器；F,R,C變頻器進(jìn),退控制繼電器；KM1,KM2,KM3為220V繼電器。KM0接觸器.TR變頻器,QS漏電4極開關(guān)。
變頻驅(qū)動(dòng)在節(jié)能、節(jié)省成本方面有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：
(1)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高。原電機(jī)直接由工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)功率因數(shù)為0.85左右。實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于0.8。采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無需無功補(bǔ)償裝置就能大大地減少無功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。
(2)設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降。采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能，在負(fù)荷率較低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，維護(hù)周期可加長，設(shè)備運(yùn)行壽命延長，減少了機(jī)械磨損，維護(hù)工作量降低，檢修費(fèi)用下降。
(3)電機(jī)使用壽命延長。用變頻調(diào)速裝置后，可對電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)電流不超過電機(jī)額定電流的1.2倍，對電網(wǎng)無任何沖擊，電機(jī)使用壽命延長。在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，電機(jī)可保證運(yùn)行平穩(wěn)。損耗減小，溫升正常。
(4)更完善地保護(hù)了電機(jī)。與原來舊系統(tǒng)相比較，變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、過熱等多項(xiàng)保護(hù)功能，更完善地保護(hù)了電機(jī)。
(5)適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)。電壓工作范圍寬，電網(wǎng)電壓在—15％~ +10％之間波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可正常運(yùn)行。
4.2變頻器的計(jì)算
1連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量的計(jì)算
由于變頻器傳給電動(dòng)機(jī)的是脈沖電流，其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)電流要大，因此須將變頻器的容量留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。此時(shí)，變頻器應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：
式中：PM、η、cosφ、UM、IM分別為電動(dòng)機(jī)輸出功率、效率(取0.85)、功率因數(shù)(取0.75)、電壓(V)、電流(A)。
K：電流波形的修正系數(shù)(PWM方式取1.05～1.1)
PCN：變頻器的額定容量(KVA)
ICN：變頻器的額定電流(A)
式中IM如按電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流來選擇變頻器時(shí)，變頻器的容量可以適當(dāng)縮小。
2加減速時(shí)變頻器容量的選擇
變頻器的最大輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。一般情況下，對于短時(shí)的加減速而言，變頻器允許達(dá)到額定輸出電流的130％～150％(視變頻器容量)，因此，在短時(shí)加減速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以增大；反之，如只需要較小的加減速轉(zhuǎn)矩時(shí)，也可降低選擇變頻器的容量。由于電流的脈動(dòng)原因，此時(shí)應(yīng)將變頻器的最大輸出電流降低10％后再進(jìn)行選定。
3頻繁加減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變頻器容量的選定
根據(jù)加速、恒速、減速等各種運(yùn)行狀態(tài)下的電流值，按下式確定：
I1CN＝[(I1t1+I2t2+…+I5t5)/(t1+t2+…t5)]K0
式中：I1CN：變頻器額定輸出電流(A)
I1、I2、…I5：各運(yùn)行狀態(tài)平均電流(A)
t1、t2、…t5：各運(yùn)行狀態(tài)下的時(shí)間
K0：安全系數(shù)(運(yùn)行頻繁時(shí)取1.2，其它條件下為1.1)
4 電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)所需變頻器容量的計(jì)算
通常，三相異步電動(dòng)機(jī)直接用工頻起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為其額定電流的5～7倍，對于電動(dòng)機(jī)功率小于10kW的電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，可按下式選取變頻器：
I1CN≥IK/Kg
式中：IK：在額定電壓、額定頻率下電機(jī)起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流(A)
Kg：變頻器的允許過載倍數(shù) Kg＝1.3～1.5
在運(yùn)行中，如電機(jī)電流不規(guī)則變化，此時(shí)不易獲得運(yùn)行特性曲線，這時(shí)可使電機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流限制在變頻器的額定輸出電流內(nèi)進(jìn)行選定。
4.2.1變頻調(diào)速在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用
變頻調(diào)速技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)支和降耗，并且存在著調(diào)速范圍大、穩(wěn)定性好、運(yùn)行效率高，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩，又可實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。加變頻調(diào)速技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)成為企業(yè)裝備發(fā)展的必然。本文簡要介紹了變頻調(diào)速在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用的效果。
近年來，變頻調(diào)速技術(shù)在我國有了很大發(fā)展，與傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速方式相比，其優(yōu)越性突出，具有控制精度高、調(diào)速 1起動(dòng)、制動(dòng)性能優(yōu)良、節(jié)能町靠性高、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著，是帶式輸送機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級、促進(jìn)能源節(jié)約的重要手段之一。
變頻調(diào)速的原理：變頻調(diào)速的工作原琿足交流供電經(jīng)外部真空接觸器進(jìn)入整流單元整成直流，然后經(jīng)濾波電容進(jìn)入功率模塊的輸入端，通過控制器調(diào)節(jié)IGBT功率器件，使直流重新逆變?yōu)檫m當(dāng)頻率、相位和電壓的交流電供給電動(dòng)機(jī)，可使輸送機(jī)按照設(shè)定的速度曲線平穩(wěn)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。變頻調(diào)速也就是改變定子繞組供電電源頻率，從而改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)了的轉(zhuǎn)速。通過上式nr知如果保持P、S不變，通過改變定了交流電頻率f 即可改變同步轉(zhuǎn)速n ，這樣就達(dá)到變頻凋速的目的。變頻調(diào)速可以在額定頻率幾以下也町以在額定頻率以上進(jìn)行。rf1千電機(jī)的磁通通過與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過的電流相互作用而產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，所以它會(huì)隨電流的頻率和主磁通的改變而改變。也就是說減少主磁通就會(huì)導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩減小，增加主磁通，使磁路飽和，同樣會(huì)使電流發(fā)生畸變。所以保持主磁通的恒定是實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的重要因素。為保證主磁通恒定，充分利用電機(jī)額定功率，避免磁通欠勵(lì)磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生，在低頻時(shí)輸出最大轉(zhuǎn)矩，提高帶負(fù)載能力，在變頻的同時(shí)還要變壓，實(shí)現(xiàn)頻率與電壓協(xié)調(diào)控制，使電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩保持不變，頻率變化前后過載能力相等，電機(jī)在速度變化的動(dòng)態(tài)過程巾輸 恒定轉(zhuǎn)矩，即頻率變化而電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，從而可以獲得良好的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性，滿足帶式輸送機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的運(yùn)行要求。
與定子調(diào)壓淵速、變極調(diào)速，液力耦合器調(diào)速等相比較，變頻調(diào)速在調(diào)速范圍、動(dòng)態(tài)品質(zhì)、系統(tǒng)效率、靜態(tài)精度、完善的保護(hù)功能、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和過程控制、多電機(jī)功率平衡調(diào)整等方面具有顯著的優(yōu)越性。
4.2.2變頻調(diào)速在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用特點(diǎn)
(1)可控啟動(dòng)和停止停、減少機(jī)械沖擊；變頻調(diào)速能使帶式輸送機(jī)從速度為零時(shí)迅速啟動(dòng)，并且可以通過調(diào)控按照用戶實(shí)際需求進(jìn)行平穩(wěn)均勻地加速，其加速的方式也可以根據(jù)需要隨意選定，可以設(shè)置成線性加速，也町以設(shè)置按照一定規(guī)律變加速或者自動(dòng)加速。因此町以減少以往啟動(dòng)時(shí)機(jī)械的沖擊，從而增長設(shè)備的使用年限。
(2)調(diào)節(jié)范圍寬，滿足多種速度運(yùn)行要求；由電機(jī)轉(zhuǎn)速基本公式n=60f( S)／P n知，轉(zhuǎn)速／2與頻率，成正比關(guān)系，也就是改變頻率f就可以是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速力改變，當(dāng)頻率存0～55Hz變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍就會(huì)明顯增大。由于變頒器的輸出頻率范圍更大，所以變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)的電機(jī)，轉(zhuǎn)速范圍更寬，能夠較好地滿足帶式輸送機(jī)運(yùn)行的多種速度要求。
(3)高精度控制、功率平衡性好；目前煤礦井 環(huán)境非常惡劣，采用傳統(tǒng)方式啟動(dòng)一些大功率的電動(dòng)機(jī)，非常困難。電壓、功率損失較大，還不能保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且?guī)捷斔蜋C(jī)使用的變頻器大多采用無速度傳感器矢量控制方式，該變頻調(diào)速控制方式可以分別對異步電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測、控制，并自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令值和檢測實(shí)際值達(dá)到一致，該變頻調(diào)速控制方式大大提升了帶式輸送機(jī)的靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)，使控制精度、功率平衡性都人人提高。
(4)可逆運(yùn)行簡單、制動(dòng)可靠；在變頻調(diào)速控制中實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的可逆運(yùn)行控制需通過變頻器改變輸出電壓的相序就可以實(shí)現(xiàn)，可逆運(yùn)行非常簡單，克服r以往復(fù)雜的操作方式；同時(shí)目前四象限運(yùn)行帶能量自動(dòng)回饋技術(shù)的變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，負(fù)力運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)，使帶式輸送機(jī)的運(yùn)行更加可靠。由此可以看出，變頻調(diào)速在理論上能夠較好地滿足帶式輸送機(jī)的特殊運(yùn)行性能要求，這些在某些實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)得到了證實(shí)。
第5章 SolidWorks的使用
5.1SolidWorks系統(tǒng)簡介
SolidWorks軟件是由SolidWorks公司推出的世界上第一個(gè)專門在Windows環(huán)境下進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的三維CAD軟件,其底層核心技術(shù)是在Windows環(huán)境下開發(fā)完成,具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和用戶熟悉的Windows操作界面。
5.1.2SolidWorks軟件的特點(diǎn)
歸納起來Solidwbrks的特點(diǎn)主要有如下幾點(diǎn):
(1)具有獨(dú)特的特征管理員,提供的特征管理員設(shè)計(jì)歷史樹同具體的實(shí)體模型是
實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)鏈接。
(2)具有強(qiáng)大的實(shí)體、曲面建模功能和直觀的Windows用戶界面。
(3)支持Windows的DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)機(jī)制和OLE(對象聯(lián)接及內(nèi)嵌)技
術(shù)。
(4)支持Intemet技術(shù),可以共享設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
(5)雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
(6)提供了VB、VC++和其它支持OLE的開發(fā)語言接口。
5.1.3零件設(shè)計(jì)建模
Solidwbrks有全面的零件實(shí)體建模功能,其豐富程度有時(shí)會(huì)出乎設(shè)計(jì)者的期望。變量化的草圖輪廓繪制,并能夠自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)過約束檢查。用Sof記V叭〕rks的拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、抽殼和倒圓等功能可以更簡便地得到要設(shè)計(jì)的實(shí)體模型。高級的抽殼可以在同一實(shí)體上定義不同的抽殼壁厚。在用戶可定義坐標(biāo)系,能自動(dòng)計(jì)算零部件的物性和進(jìn)行可控制的幾何測量。用高級放樣、掃描和曲面拱頂?shù)裙δ芸梢陨尚螤顝?fù)雜的構(gòu)造曲面。通過直接對曲面的操作,能控制參數(shù)曲面的形狀。通過簡單地點(diǎn)取并延伸分型線,能生成非平面的分型面。典型應(yīng)用是模具的設(shè)計(jì)。在三維模型上標(biāo)注,標(biāo)注的內(nèi)容支持超級連接。把有公共邊界線的曲面縫接成單一曲面。所有特征都可以用拖動(dòng)手柄改變尺寸,并有動(dòng)態(tài)的形狀變化預(yù)覽。從獨(dú)特的、支持Intemet的特征模板中用拖動(dòng)放置的操作引
用特征。變半徑倒圓、指定區(qū)域倒圓、填角和圓角過渡。
5.1.4裝配設(shè)計(jì)建模
在SolidWorks的裝配設(shè)計(jì)中可以直接參照已有的零件生成新的零件。不論設(shè)計(jì)用“自頂而下”方法還是“自底而上”的方法進(jìn)行裝配設(shè)計(jì),Solid叭/Orks都將以其易用的操作大幅度地提高設(shè)計(jì)的效率?？焖俚难b配設(shè)計(jì)有一個(gè)鼠標(biāo)引導(dǎo)的自動(dòng)裝配對準(zhǔn)功能(SmartMates),可以捕捉要定義裝配關(guān)系的位置。能觀察完全動(dòng)態(tài)地裝配設(shè)計(jì)中可運(yùn)動(dòng)的零部件的運(yùn)動(dòng)形式。在調(diào)用大裝配時(shí),“輕化”零部件的功能極大地提高了運(yùn)行速度。富有創(chuàng)意的裝配管理器和產(chǎn)品配置管理器可對整個(gè)裝配過程進(jìn)行管理。這使得系列產(chǎn)品和同類零部件基于單一的設(shè)計(jì),文檔的建立和編制從而更加合理和高效。設(shè)計(jì)直接面向產(chǎn)品配置,通過產(chǎn)品配置管理器,設(shè)計(jì)者可以建立和修改指定產(chǎn)品配置,幾何形狀、裝配關(guān)系、零部件顏色和其它屬性都能在產(chǎn)品配置中控制。裝配模型支持設(shè)計(jì)表,可用設(shè)計(jì)表創(chuàng)建和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品配置,也可通過設(shè)計(jì)表的參數(shù)來控制產(chǎn)品配置的選擇。支持多重的子裝配;在裝配模型中,可進(jìn)行前后關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行自動(dòng)裝配對準(zhǔn)或關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)時(shí),直接或間接地導(dǎo)出裝配約束關(guān)系。
5.2三維實(shí)體零件的裝配
5.2.1坐標(biāo)系與位姿矩陣的變換
如圖2一3所示,在SolidWorks中,對于每一個(gè)裝配體,系統(tǒng)會(huì)提供一個(gè)整體坐標(biāo)系xyz;對于裝配體中的每一個(gè)零件來說,又有一個(gè)局部坐標(biāo)系x’y’z’(又稱零件坐標(biāo)系),整體坐標(biāo)系只有一個(gè),局部坐標(biāo)系可以有多個(gè)。為了保持坐標(biāo)的統(tǒng)一,整體坐標(biāo)系在程序中一般很少進(jìn)行變換,而零件坐標(biāo)系正好相反。為了實(shí)現(xiàn)裝配或運(yùn)動(dòng)仿真,零件在裝配體中必然要進(jìn)行平移,旋轉(zhuǎn)等操作,這就要對零件坐標(biāo)系進(jìn)行變換。
裝配體中零件的位姿(包括零件的位置坐標(biāo)和沿三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn))是由一個(gè)4x4位姿矩陣規(guī)定的,該矩陣表示了整體坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系的相對關(guān)系。
運(yùn)動(dòng)仿真中零件的平移,旋轉(zhuǎn)等操作都是通過設(shè)置位姿矩陣實(shí)現(xiàn)的,設(shè)置位姿矩陣的過程即坐標(biāo)變換的過程。在本課題中,主要用到了三維平移變換和繞坐標(biāo)軸的三維旋轉(zhuǎn)變換。
圖2一3
5.2.2 SolidWorks軟件輔助裝配體設(shè)計(jì)
裝配體是2個(gè)或多個(gè)零件(也稱為零部件)的組合。裝配體是將各種零件模型插入到SolidWorks裝配體文件中,利用零部件之間幾何關(guān)系的配合來限制各個(gè)零件的相對位置,使其構(gòu)成某一機(jī)械或機(jī)器的部件,甚至裝配成一臺(tái)完整的機(jī)械或機(jī)器。
在SolidWorks中,裝配體設(shè)計(jì)技術(shù)有自下而上和自上而下設(shè)計(jì)2種方法?？刹捎?種方法或2種方法結(jié)合使用,靈活應(yīng)用。
自下而上設(shè)計(jì)法是比較傳統(tǒng)的方法。采用該方法,各個(gè)零件先在零件文件中設(shè)計(jì)完成,再插入到裝配體中,根據(jù)設(shè)計(jì)要求組裝配合零件。該方法的優(yōu)點(diǎn)是零部件是獨(dú)立設(shè)計(jì)的,相互關(guān)系及重建行為更為簡單,并可專注于單個(gè)零件的設(shè)計(jì)工作。缺點(diǎn)是零件間的尺寸配合無關(guān)連性,有時(shí)需要依靠方程式建立零件間的配合尺寸,比較麻煩。
自上而下設(shè)計(jì)法是從裝配體中開始設(shè)計(jì)工作,采用該方法,直接在裝配體文件內(nèi)建立各零件,這是2種設(shè)計(jì)方法的不同之處。用戶可以使用一個(gè)零件的幾何體來幫助定義另一個(gè)零件。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在構(gòu)建零件時(shí)可互相參考外形,省去部分草圖繪制及使用配合條件的設(shè)置麻煩。缺點(diǎn)是在裝配體中所建立的各個(gè)零件都是完全配合限制的。
應(yīng)用SolidWorks軟件進(jìn)行裝配體設(shè)計(jì)的思路是,首先應(yīng)把握裝配體的主體結(jié)構(gòu),即對應(yīng)的主體零件,先插入或先生成主體零件,再插入或生成其他零件,并依據(jù)其間的配合關(guān)系裝配各個(gè)零件,最后完成裝配體設(shè)計(jì)。裝配體設(shè)計(jì)工作基本上都可在裝配體工具欄里完成,如圖2一4所示。
圖2一4
應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行機(jī)械裝配體設(shè)計(jì)的步驟為:
(1)新建一個(gè)裝配體文件:【文
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