畢業(yè)設(shè)計(jì)--玻璃磨邊機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 課題來源及意義</p><p>　　上世紀(jì)80年代隨著交通、建筑和旅游業(yè)的迅速發(fā)展，對深加工玻璃的需求越來越多，使玻璃深加工行業(yè)得到了較快的發(fā)展，玻璃深加工的產(chǎn)量上升較快。大批浮法玻璃生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，給玻璃深加工提供了優(yōu)質(zhì)玻璃原片:建筑業(yè)、交通業(yè)發(fā)展的加快和檔次的提高，為深加工玻璃的應(yīng)用開辟了

2、廣闊的市場;但是，由于玻璃加工機(jī)械水平的影響，大部分玻璃深加工企業(yè)的生產(chǎn)能力并沒有充分發(fā)揮出來。由于世界主要玻璃生產(chǎn)企業(yè)對平板玻璃以及其它品種的玻璃都在尋求新的利潤增長點(diǎn)，產(chǎn)品創(chuàng)新、新工藝探索、降低成本、產(chǎn)生高附加值等己成為各大玻璃廠商發(fā)展的目標(biāo)。因此目前世界上50%-60%的平板玻璃原片均進(jìn)行深加工后再上市，浮法玻璃原片己不再風(fēng)光，而是向功能型、實(shí)用型、裝飾型、安全型、環(huán)保型五大方向的深加工玻璃發(fā)展，這是21世紀(jì)平板玻璃創(chuàng)新產(chǎn)品不容爭

3、議的目標(biāo)。</p><p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和人民生活水平的提高，能源消耗量迅速增加，在我國建筑能耗占全國總能耗量的1/4以上。其中建筑門窗的能耗約占建筑物全部熱損失的40%，從全球整個(gè)能源來看，在取暖或空調(diào)時(shí)期，其中45%用于建筑物氣溫的控制，并且比重日益增長，因此節(jié)能是擺在我們面前的重要任務(wù)。</p><p>　　眾所周知，建筑物門窗中玻璃面積所占的比重越來越大。目前各種鋁合金門窗

4、、塑鋼門窗、玻璃鋼門窗中空玻璃約占總面積的65%-70%。因此，開發(fā)使用節(jié)能玻璃對建筑節(jié)能起著重要的作用。</p><p>　　2003年12月4日，國家發(fā)改委，建設(shè)部，國家質(zhì)檢總局，國家工商總局等四部位委聯(lián)合發(fā)布《建設(shè)安全玻璃管理規(guī)定》2004年1月1日起實(shí)施，地市級以上(含地市級)城市的新建、擴(kuò)建、改造、裝修及維修工程等建筑物，應(yīng)按該《規(guī)定》要求使用安全玻璃。《建設(shè)安全玻璃管理規(guī)定》的實(shí)施旨在有效地保障人身和

5、財(cái)產(chǎn)安全，規(guī)范安全玻璃的生產(chǎn)、使用和安裝，己受到社會(huì)各方面的關(guān)注。</p><p>　　門窗選用具有節(jié)能作用的鍍膜玻璃、鍍膜中空、鍍膜鋼化、鍍膜夾層、低輻射中空玻璃是改善門窗的絕熱性的最好途徑。這些玻璃在生產(chǎn)過程中，要求玻璃的邊部必須經(jīng)過磨邊處理。傳統(tǒng)意義上的砂布磨邊己滿足不了生產(chǎn)工藝和建筑市場的要求。生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本提高。近年來，在很多行業(yè)，特別是在建筑行業(yè)，對玻璃的需求增長很快同時(shí)對玻璃的加工質(zhì)量和加工效

6、率也有了很高的要求，為了改善傳統(tǒng)的玻璃磨邊方式，降低生產(chǎn)成本，提高加工精度和提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　近年來，我國玻璃深加工企業(yè)發(fā)展很快，數(shù)量不斷增加，規(guī)模越來越大，玻璃磨邊機(jī)作為玻璃深加工業(yè)必須的專用設(shè)備，其市場需求也將越來越多。然而到目前為止，國內(nèi)玻璃磨邊設(shè)備還不很成熟，大多只適合單件加工，而不能應(yīng)用于批量生產(chǎn)線。大型玻璃深加工企業(yè)必須采用自動(dòng)化程度高的智能玻璃磨邊機(jī)。</p><

7、;p>　　目前玻璃產(chǎn)品正向功能型、實(shí)用型、裝飾型等深加工發(fā)展，玻璃磨邊機(jī)作為玻璃深加工必須的專用設(shè)備，市場需求越來越多。玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨削成 特定的形狀。其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由磨削進(jìn)給系統(tǒng)和加工工作臺兩部分構(gòu)成。加工工作臺上放置被加工的玻璃，玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)在加工工作臺上移動(dòng)，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也由普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。磨削進(jìn)給系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用以控制磨削砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便將玻璃邊部磨削成不同的形狀。&l

8、t;/p><p>　　1.2 玻璃磨邊機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　自20世紀(jì)90年代以來，由于材料科學(xué)的重大創(chuàng)新和突破，人們利用納米材料技術(shù)、表面處理技術(shù)和復(fù)合雜化技術(shù)等高新技術(shù)開發(fā)出了各種環(huán)保節(jié)能型、環(huán)保型、智能型等新型深加工玻璃，賦予了玻璃新的機(jī)械、電氣、光學(xué)、化學(xué)等功能，增加了玻璃的使用效果，改善了人類的工作與生活環(huán)境。雖然我國深加工玻璃的生產(chǎn)技術(shù)在某些領(lǐng)域接近或達(dá)到國外先進(jìn)國家水

9、平，但是，深加工玻璃的整體生產(chǎn)技術(shù)與國外相比有很大差距，尚未形成規(guī)模的專業(yè)產(chǎn)品研究與生產(chǎn)線，某些產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化仍是空白。</p><p>　　目前玻璃磨邊機(jī)設(shè)備不少是進(jìn)口的，進(jìn)口磨邊機(jī)主要來自意大利生產(chǎn)，另外還有來自韓國、美國、臺灣等地的磨邊機(jī)用的也較多。進(jìn)口機(jī)的質(zhì)量、精度、生產(chǎn)效率和使用壽命都要比國內(nèi)機(jī)好，但進(jìn)口機(jī)價(jià)格昂貴，一般為國內(nèi)同類機(jī)價(jià)格的3一10倍。玻璃磨邊機(jī)目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，雖然國外這方面的技術(shù)和設(shè)

10、備都很成熟，在國際市場上也應(yīng)用廣泛，但完全依賴進(jìn)口設(shè)備的缺點(diǎn)也是明顯的，首先進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，需花費(fèi)大量的外匯;其次它的定貨周期、購買備品備件的周期長，對正常生產(chǎn)造成一定的影響，特別是設(shè)備的控制軟件部分，由于保密性強(qiáng)而無從深入了解，功能擴(kuò)展性差，一旦出現(xiàn)問題就必須等國外的專家來維護(hù)和調(diào)試，對正常生產(chǎn)有很大的影響，故研制和開發(fā)國產(chǎn)的智能玻璃磨邊機(jī)的重要性是顯而易見的，不僅能夠提高玻璃加工技術(shù)水平和市場競爭力，而且隨著玻璃深加工行業(yè)的迅猛發(fā)

11、展，該設(shè)備的應(yīng)用前景也是很廣闊的。</p><p>　　我國從2001年以后又進(jìn)一步研發(fā)玻璃磨邊機(jī)設(shè)備，目前存在的主要是玻璃的對角線誤差、玻璃加工尺寸精度問題從調(diào)研情況來看磨邊機(jī)設(shè)備目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，國產(chǎn)機(jī)上處于研制開發(fā)階段，其性能與進(jìn)口設(shè)備相比仍有較大差距。隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，我國的設(shè)備完全可以替代進(jìn)口設(shè)備，開發(fā)出能夠滿足國內(nèi)建筑市場需求的設(shè)備。</p><p>

12、　　1.3 玻玻磨邊機(jī)的主要種類及特點(diǎn)</p><p>　　玻璃磨邊機(jī)是玻璃深加工設(shè)備中產(chǎn)生最早且用量最大的機(jī)械設(shè)備之一。近些年來，隨著玻璃深加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，玻璃磨邊機(jī)的種類和規(guī)格也越來越多，并且技術(shù)越來越先進(jìn)，功能越來越全面。目前國內(nèi)玻璃深加工企業(yè)使用較多的幾種玻璃磨邊機(jī)如下：</p><p>　　(l)單臂異形磨邊機(jī)(簡稱異形機(jī)或單臂機(jī))</p><p&g

13、t;　　異形機(jī)的最大特點(diǎn)是用途廣泛，異形機(jī)既可以磨直邊，也可磨圓邊、鴨嘴邊，還可磨斜邊;既可以磨圓形工件，也可磨橢圓及異形工件。在獨(dú)立吸盤上裝上靠模，用異形機(jī)可以磨一些形狀不規(guī)則的工件。異形機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本相對較低，所以價(jià)格也比較便宜。</p><p><b>　　(2)直線磨邊機(jī)</b></p><p>　　直線磨邊機(jī)的特點(diǎn)有三個(gè):一是用途比較單一，只能磨各類直

14、線邊;二是可連續(xù)性磨削，生產(chǎn)效率較高:三是可磨削尺寸較大的平板玻璃。</p><p>　　直線磨邊機(jī)是各類磨邊機(jī)中品種、規(guī)格最多的磨邊機(jī)，按能磨削的直線邊的不同，它又可分為如下三種:</p><p>　　1)直線磨邊機(jī)(簡稱直邊機(jī))</p><p>　　直邊機(jī)只能磨削玻璃的平底邊及兩棱角，按磨頭數(shù)分，有三、五、八、九、十、十三、十四磨頭等數(shù)種機(jī)型。一般來說，磨頭數(shù)越

15、多，則磨削精度和生產(chǎn)效率越高，相應(yīng)地機(jī)器的價(jià)格也越高。而電腦控制的直邊機(jī)(一般磨頭數(shù)都在十或十以上)價(jià)格更高。</p><p>　　近些年來，國內(nèi)市場上又出現(xiàn)一種既可磨平底邊，又可磨45度底邊的兩用直邊機(jī)，用量也比較多。另外還有可磨一組或兩組互成角度底邊的磨邊機(jī)，叫多級磨邊機(jī)。這種機(jī)型磨頭較多，一般為計(jì)算機(jī)控制。</p><p>　　2)直線圓(簡稱圓邊機(jī))</p><

16、p>　　圓邊機(jī)可以磨削玻璃的圓邊、鴨嘴邊等，在家具、玻璃的加工中用的較多。圓邊機(jī)也有三、五、六、七、八、九磨頭等數(shù)種機(jī)型。</p><p>　　3)直線斜邊機(jī)(簡稱斜邊機(jī))</p><p>　　斜邊機(jī)一般用于磨削玻璃3-20度的斜邊?，F(xiàn)在，有的斜邊機(jī)也可磨削45度的斜邊。斜邊機(jī)按磨頭數(shù)分，也有七、八、九、十、十一、十四磨頭等機(jī)型。近些年來又出現(xiàn)一種能在玻璃斜邊上磨出各種波浪花紋的斜邊

17、機(jī)，叫波浪斜邊機(jī)。</p><p>　　(3)靠模磨邊機(jī)(簡稱靠模機(jī)仿形機(jī))</p><p>　　靠模機(jī)利用模板準(zhǔn)確定位，可精確磨削圓形或異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴邊、斜邊等，這種磨邊機(jī)磨出的玻璃形狀準(zhǔn)確，尺寸統(tǒng)一，生產(chǎn)效率較高。</p><p>　　使用靠模磨邊機(jī)需要制作專門的模板，當(dāng)生產(chǎn)品種較多時(shí)，不但制作模板費(fèi)用較高，而且管理、更換模板也較麻煩，因此這種機(jī)型適

18、用于生產(chǎn)品種不多，但生產(chǎn)批量很大的玻璃加工。</p><p>　　(4)內(nèi)圓磨邊機(jī)(簡稱內(nèi)圓機(jī))</p><p>　　內(nèi)圓機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，但用途比較單一，主要適于加工圓周邊(可以是正圓，也可是橢圓或異形圓)?，F(xiàn)國內(nèi)有些廠生產(chǎn)的內(nèi)圓機(jī)，擺臂較長，使磨頭的擺動(dòng)范圍加大。這種機(jī)型不但可磨內(nèi)圓，也可兼磨外圓，又稱為內(nèi)外圓磨邊機(jī)。</p><p>　　(5)直線

19、雙邊磨邊機(jī)(簡稱雙邊磨機(jī))</p><p>　　雙邊磨機(jī)的特點(diǎn)是可同時(shí)磨削玻璃的兩條對邊，加工精度好，生產(chǎn)效率高，適用于大批量的玻璃磨邊生產(chǎn)。</p><p>　　雙邊磨機(jī)按使用性能分有雙直邊磨邊機(jī)和雙圓邊磨邊機(jī)兩種，其中雙直邊磨邊機(jī)用的較多。</p><p>　　雙邊磨機(jī)按磨削玻璃寬度的不同可分為中小型和大型兩種。最大磨削寬度在兩米以下的稱為中、小型雙邊磨機(jī)，磨頭

20、配置有四、六、八、十二磨頭等。最大磨削寬度在兩米及兩米以上的稱為大型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有十六、二十、二十二磨頭等。大型雙邊磨機(jī)一般為電腦控制，自動(dòng)化程度較高，適于磨削大尺寸平板玻璃，但是，這種設(shè)備的價(jià)格比較昂貴。</p><p>　　(6)其他磨邊機(jī)及專用磨邊機(jī)</p><p>　　除以上介紹的磨邊機(jī)以外，還有一些結(jié)構(gòu)簡單、用途單一的磨邊機(jī)，如倒角機(jī)、小圓片機(jī)、拋光機(jī)等。另外還有一些專門加

21、工某種產(chǎn)品的專用磨邊機(jī)，如汽車后視鏡磨邊機(jī)、洗手盆磨邊機(jī)等。</p><p>　?。病”緳C(jī)結(jié)構(gòu)簡介及主要工作原理</p><p><b>　　本機(jī)的結(jié)構(gòu)簡介</b></p><p>　　玻璃磨邊機(jī)的外形如圖所示： </p><p>　　圖2.1　玻璃磨邊機(jī)外形</p><p>　　玻璃磨邊機(jī)主要結(jié)

22、構(gòu)：</p><p><b>　　（1）主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；</b></p><p>　?。?）玻璃夾緊機(jī)構(gòu)彈性夾持機(jī)構(gòu)；</p><p>　?。?）上下料機(jī)構(gòu)和皮帶輸送機(jī)構(gòu)；</p><p>　?。?）角度調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)；</p><p>　　（5）橫梁進(jìn)給機(jī)構(gòu)；</p><p>

23、　　（6）磨頭電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)；</p><p>　?。?）磨頭電機(jī)的結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?）端面磨頭調(diào)整機(jī)構(gòu)；</p><p><b>　?。?）底座和靠架；</b></p><p>　?。?0）機(jī)的電控及機(jī)器的輔助設(shè)備；</p><p>　　玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要玻璃邊部磨削成 特定

24、的形狀 。 其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要 由磨削進(jìn)給系統(tǒng) 和加工工作臺兩部分構(gòu)成 。 加工工作臺上放置被加 工的玻璃， 玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)在加工工作臺上移動(dòng)，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和磨削進(jìn)給系統(tǒng)亦由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用以控制磨削砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而將玻璃邊部磨削成不同的形狀。磨削砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也由普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由交流異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器和蝸輪蝸桿減速器組成；玻璃夾緊機(jī)構(gòu)由齒輪、皮帶和彈性襯板等組成; 上下料機(jī)構(gòu)和皮帶輸送機(jī)構(gòu)由皮帶輪、皮帶、齒輪、鏈條

25、等組成。角度調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速電機(jī)、滾珠絲杠、錐齒輪、鏈輪、鏈條等結(jié)構(gòu)組成；磨頭電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)是通過錐齒輪和燕尾槽鋼導(dǎo)軌組成，通過錐齒輪的變向功能，使磨頭電機(jī)在鋼導(dǎo)軌內(nèi)前后移動(dòng)；端面磨頭調(diào)整機(jī)構(gòu)是通過螺栓、彈簧和鉸鏈之間的相互關(guān)系的改變而實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　本臺玻璃磨邊機(jī)是一臺集以上所述粗磨、精磨及拋光為一體的具有現(xiàn)代化水平的大型玻璃深加工設(shè)備。本機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)，取代了以往的所用的機(jī)

26、械無級變速器。首先由送料機(jī)構(gòu)將玻璃自動(dòng)輸送到夾持機(jī)構(gòu)入口位置處，夾持機(jī)構(gòu)采用特殊彈性夾持裝置夾持玻璃，并夾持玻璃前進(jìn)；使玻璃分別經(jīng)過粗磨、精磨、端磨、拋光等工序一次即可完成玻璃單邊的全部磨拋工作，然后由接料機(jī)構(gòu)接住并送出。本機(jī)共設(shè)有3個(gè)粗磨輪、3個(gè)精磨輪、1個(gè)端磨輪、3個(gè)拋光氈輪，其進(jìn)給的調(diào)整可通過絲杠，導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)來完成。</p><p>　　2.2 　　本機(jī)的工作原理</p><p>　　

27、玻璃的磨削本身包括兩個(gè)加工階段：粗磨與精磨，與其密切相關(guān)的是拋光工藝，拋光能最終使制品磨削表面平整并恢復(fù)玻璃表面的透明和光亮。玻璃表面相互作用產(chǎn)生水解現(xiàn)象而生成覆蓋表面的薄膜，此薄膜主要是膠態(tài)硅氧組成，由于研磨或拋光的作用而使薄膜破壞，并露出新鮮的表面，新的表面與水繼續(xù)作用而生成新的保護(hù)膜覆蓋表面，上述過程如此不斷的重復(fù)進(jìn)行，直至最終達(dá)到研磨和拋光。</p><p>　　2.3 　　主要技術(shù)參數(shù)</p>

28、;<p>　　玻璃直線雙邊磨邊機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　玻璃直線磨邊機(jī)是玻璃深加工的設(shè)備中最先進(jìn)的設(shè)備之一，其要求磨削質(zhì)量好、加</p><p>　　工精度高、生產(chǎn)效率高、操作簡便，適用于磨削不同尺寸和厚度的平板玻璃。其系統(tǒng)設(shè)</p><p>　　計(jì)的基本原則是安全、可靠、高效率、低成本。具體要求如下:</p><p

29、>　　1.能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　2.實(shí)用性:直邊的粗磨、半精磨、精磨;粗拋、半精拋、精拋、倒角精磨、拋光</p><p><b>　　等工序一次完成。</b></p><p>　　3.操作性:控制系統(tǒng)的人機(jī)界面便于操作，畫面直觀，全部過程采用中文顯示，</p><p><b>　　

30、實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程。</b></p><p>　　4.維護(hù)功能:系統(tǒng)具有自我診斷、報(bào)警功能，維護(hù)方便。</p><p>　　5.價(jià)格:系統(tǒng)投資合理，成本低，便于推廣使用。</p><p><b>　　6.主要技術(shù)指標(biāo):</b></p><p>　　(l)速度范圍:0一Slnjmin</p><

31、;p>　　(2)單邊最大磨削量:4mm</p><p>　　(3)加工玻璃寬度:300一 400Omm</p><p>　　(4)加工玻璃厚度 :3~2smm</p><p>　　(5)總功率:50kw</p><p>　　(6)電壓/頻率:380V/50Hz</p><p>　　(7)倒角角度:45“士3“&l

32、t;/p><p>　　夾持膠帶運(yùn)行速度：V=0.4 - 2.7m/min</p><p>　　許用玻璃厚度：δ=3 – 20mm</p><p>　　可磨玻璃之尺寸范圍：150×150 – 2000x2000mm</p><p>　　斜邊角度范圍：5°- 45°</p><p>　　斜邊寬度：

33、B≤30mm</p><p>　　2.4 　　本機(jī)的基本設(shè)計(jì)方案、傳動(dòng)系統(tǒng)及特點(diǎn)要求</p><p>　　2.4.1　　 本機(jī)的基本設(shè)計(jì)方案</p><p>　?。?）主傳動(dòng)采用變頻器調(diào)速，使電機(jī)獲得各種所需轉(zhuǎn)速；</p><p>　?。?）玻璃的夾緊方式采用兩條橡塑帶彈性夾持；</p><p>　?。?）玻璃取立位安

34、放；</p><p>　?。?）手工上下料，同步齒形帶輸送；</p><p>　　（5）角度調(diào)整為電動(dòng)，面板上有相應(yīng)的數(shù)字顯示；</p><p>　?。?）寬度進(jìn)給即可電動(dòng)也可手動(dòng)，面板上置有數(shù)字顯示裝置；</p><p>　　（7）各磨頭電機(jī)均有相應(yīng)的電流表顯示工作電流大小。 </p><p>　　2.4.2　　　方

35、案確定的依據(jù)及其特點(diǎn)</p><p>　　2.4.2.1 主動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求：1、雙帶夾持玻璃；</p><p>　　2、怠速N=0.3 - 2.7變頻調(diào)速；</p><p>　　3、適用玻璃厚度δ=3 – 20mm。</p><p>　　為此，本設(shè)計(jì)方案采用的傳動(dòng)方式如圖所示：<

36、;/p><p><b>　　圖2.2主傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　減速器3 前帶5</p><p>　　傳動(dòng)順序：主電機(jī)1 主電機(jī)2 </p><p>　　減速器4 后帶6</p><p>　　主電機(jī)采用普通電機(jī)，以電機(jī)的變頻調(diào)速代替機(jī)械的無級調(diào)速。其主要目的是: 變頻

37、調(diào)速電機(jī)價(jià)格適中，與機(jī)械無級調(diào)速成本相差較小且提高了本機(jī)的數(shù)字化程度。減速器3.4 速度比相同，轉(zhuǎn)向相反，以保證帶速一致，且?guī)У膴A緊側(cè)運(yùn)行方向相同?？紤]到安裝與調(diào)整，兩帶之間，主動(dòng)輥與減速器之間以萬向聯(lián)軸結(jié)相連接。為適應(yīng)玻璃厚度變化之需要，后帶的支撐架置于滑動(dòng)導(dǎo)軌之上，可用相應(yīng)的手輪調(diào)整其與前帶的距離。</p><p>　　2.4.2.2 夾緊方式與特點(diǎn)</p><p>　　本方案如圖

38、2.3所示采用兩條橡膠帶夾持玻璃，后帶夾緊側(cè)后面有一剛性支撐板，后帶夾緊，側(cè)后面有一剛性的支撐板，玻璃通過夾持帶靠在支撐板上，依此在Y向定位，前帶夾緊側(cè)的后面則以彈性輥圖3支撐，這樣剛性定位，彈性夾持，既能保持定位的精度又能減低玻璃的破損率，橡膠帶輪軸向采用外球面軸承支撐，使主動(dòng)、被動(dòng)帶輪的傳動(dòng)得以保證。如圖2.4。</p><p>　　圖2.3膠輥　　　　　　　　　　　　　　　圖2.4</p>&

39、lt;p>　　2.4.2.3 玻璃安放位置選擇</p><p>　　玻璃安放位置取位為立式、斜置，相對垂直面后傾5°，這樣選取的主要目的是充分利用加工車間的有效空間而減小占地面積。玻璃后傾5°，理由是本機(jī)磨削角度范圍為5°- 45°，當(dāng)它后傾5°時(shí)，各磨頭軸線正好處于水平位置，這樣便于設(shè)計(jì)與校核。</p><p>　　2.4.2.

40、4 上下料方式的確定</p><p>　　由于本機(jī)上下料不是自動(dòng)，且玻璃的規(guī)格及形狀各異，所以設(shè)計(jì)方案中采用手工上下料，輸送則由兩條同步齒形帶來完成。齒形帶的帶速與夾持帶的帶速基本相同，以保證上下料的連續(xù)性。為保證上下料及運(yùn)輸過程中玻璃的穩(wěn)定性，除玻璃后傾5°外，還有有靠架加以支撐。</p><p>　　2.4.2.5 角度的調(diào)整</p><p>

41、　　由于磨削角度為5° - 45°，因此有角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。角度的調(diào)整見圖2.5。圖中C為橫梁擺動(dòng)的支撐點(diǎn)，B鉸鏈處為動(dòng)力輸入軸。A點(diǎn)處為螺旋副，螺母鉸接于橫梁上（可以繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）。</p><p><b>　　圖2.5　轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)工作原理：</b></p><p&

42、gt;　　ABC組成一個(gè)三角形，BC=a,AC=b,兩條線的長度保持不變。邊AB=c，由絲杠傳動(dòng)，它的長度可調(diào)。由于AB的長度c的變化，引起角α的改變，因b桿與橫梁剛性連接，這橫梁以及其上面的磨頭也作相應(yīng)的角度改變，以此來達(dá)到調(diào)整角度的目的。它的計(jì)算公式，即為余弦定理:</p><p>　　c2=a2+b2-2bccosα………………………2.1</p><p>　　式中a、b不變，c變化

43、時(shí)α角也變化，依據(jù)此公式即可制定出相應(yīng)的表格供使用。為簡化機(jī)構(gòu)，本方案中的轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)采用單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　由于采用單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用機(jī)械顯示角度大小不便，所以本設(shè)計(jì)決定采用數(shù)碼顯示以及比較裝置，并將其安裝于面板上，以便觀察與調(diào)整。</p><p>　　為保證轉(zhuǎn)角精度，轉(zhuǎn)角電機(jī)設(shè)有斷電制動(dòng)裝置。</p><p>　　為安裝起見，在5°、45

44、°兩個(gè)極限位置，設(shè)有限位開關(guān)。</p><p><b>　　3 夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 夾持帶主要參數(shù)的選擇與計(jì)算</p><p>　　3.1.1 主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（如圖2.2）</p><p><b>　　圖3.1　夾持原理</b></p>&l

45、t;p>　　設(shè)計(jì)要求:帶速V=0.4－2.7m/min變頻調(diào)速變速</p><p>　　3.1.2 電機(jī)功率的選擇確定</p><p>　　理論上本機(jī)的主電機(jī)功率為1.5kw，考慮到相關(guān)因素，使用系數(shù)取為2.0， 因此選用電機(jī)的功率N=1.5×2.0=3kw</p><p>　　3.1.3 型號的確定</p><p>

46、　　Y132s－6型電機(jī)有恒扭矩與恒功率兩種，根據(jù)我們的使用條件，首選應(yīng)當(dāng)保證在不同速度條件下，扭矩應(yīng)當(dāng)是沒有太大變化，功率是次要的。因此我們選擇恒扭矩調(diào)速電機(jī)。</p><p>　　3.1.4 夾持帶厚及輥?zhàn)又睆降倪x取</p><p>　　帶厚δ=10mm，夾持帶主動(dòng)輥直徑選為380mm。</p><p>　　3.1.5 減速器總速比及分配</p&g

47、t;<p>　　已知：帶速 Vmax =2.7m/min</p><p>　　輥?zhàn)又睆?D=Ф380mm</p><p>　　帶厚 δ=10mm</p><p>　　調(diào)速機(jī) nmax =1000rpm</p><p>　　所以總減速比I=π（D+2δ）nmax /Vmax =465.2 ,參照減速

48、器樣本，選取適當(dāng)?shù)臏p　　　　速器比分配速度比。</p><p><b>　　公用減速器：</b></p><p>　　型號：WSJ－120Ⅰ型桿式減速器，速度比：i=15.5 。</p><p><b>　　后夾持帶用減速器：</b></p><p>　　型號：WSJ－150 型（左旋），速度比：i

49、=30 。</p><p><b>　　前夾持帶用減速器：</b></p><p>　　型號：WSJ－150型（右旋）,速度比：i=30 。 </p><p>　　3.1.6 校核夾持帶實(shí)際速度</p><p><b>　　最大線速度: </b></p><p>　　Vm

50、ax =π（D+2δ）nmax /I …………………………………………………3.1</p><p>　　式中D=Ф380mm , δ=10mm , nmax =1000rpm</p><p>　　當(dāng)I=15.5×30=465 時(shí), 計(jì)算則得</p><p>　　Vmax =2.7m/min 。</p><p><b>　

51、　最小線速度：</b></p><p>　　Vmin =π（D+2δ）nmin /I ……………………………………………3.2</p><p>　　式中nmin =165rpm ,</p><p><b>　　則速度</b></p><p>　　Vmin =0.45m/min 。</p>&l

52、t;p>　　結(jié)論：夾持帶的線速度符合設(shè)計(jì)要求，因此，減速器的選擇及速度比分配合理。</p><p>　　3.2 帶的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 帶的要求</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，帶是很重要的，所以對帶的要求也很高：</p><p>　　（1） 要有足夠的拉伸強(qiáng)度和彈性模量,以達(dá)到在所要求的距離內(nèi)輸送材料所需要的

53、傳輸功率以及在負(fù)載狀態(tài)下允許最低裝載所產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)伸長率。</p><p>　?。?）有良好的負(fù)載支撐及足夠的寬度，以滿足運(yùn)輸物料所需要的類型和體積。</p><p>　?。?）要有柔性，目的在于在長方向上能圍繞滾筒彎曲，如果需要的話，希望在橫向形成槽形。</p><p>　?。?）要有尺寸穩(wěn)定性，使輸送帶平穩(wěn)。</p><p>　　（5）承載

54、面的覆蓋要經(jīng)受得起承載物體的負(fù)載沖擊，并且能幫助恢復(fù)彈性，傳動(dòng)時(shí)覆蓋膠能與滾筒有足夠的摩擦力。</p><p>　?。?）組分之間有良好的粘合力，避免脫層。</p><p>　?。?）耐撕裂性能好，耐損傷。</p><p>　?。?）能聯(lián)接成環(huán)形。</p><p>　　3.2.2 帶的材料及帶的組成分析</p><p&

55、gt;　　帶一般由三個(gè)部分組成：</p><p>　　1. 覆蓋層－上覆蓋層和下覆蓋層</p><p>　　2. 帶 芯－單層和多層</p><p>　　3. 隔離層－帶芯的粘結(jié)介質(zhì)</p><p>　　負(fù)荷驟然升高，環(huán)境溫度，濕度及物料的特性也會(huì)對輸送帶產(chǎn)生腐蝕作用，造成輸送帶的強(qiáng)度降低。因此，在計(jì)算帶強(qiáng)度時(shí)必須有一定的儲備系數(shù)（安全系數(shù)

56、）.帶的伸長包括彈性伸長和永久伸長。中輕負(fù)載輸送帶伸長量可取4％。一般公認(rèn)的輸送帶的彈性伸長量為：</p><p><b>　　表 3.1</b></p><p>　　鋼繩芯輸送帶的初始伸長很小，在周期循環(huán)張力作用下伸長上。尼龍輸送帶在周期的運(yùn)行中永久伸長很大。滌棉帶于尼龍比較，在最大額定工作載荷下的伸長為：滌綸帶1％，尼龍帶2.5％。運(yùn)行24小時(shí)后，滌棉帶為1.5％

57、，棉綸帶達(dá)到4.6％。因而，在要求拉緊行程小的地方，選擇滌綸或滌棉帶是必要的。但是在需要彎曲拉伸彈性時(shí)，尼龍帶又是適宜的。</p><p>　　在一些應(yīng)用中，輸送帶的使用壽命受磨損的影響較小，而受沖擊的影響相當(dāng)大，常見的沖擊破壞，一種是明顯的蓋膠破損，輸送帶穿透；另一種是隱性破壞，覆蓋膠無明顯的破損，而內(nèi)部帶則已受損，強(qiáng)度降低。輸送帶的耐沖擊性能主要決定于橡膠蓋于層間膠的性能與厚度，并與帶芯材料，種類，組織結(jié)構(gòu)及

58、帶的剛性密切相關(guān)。因?yàn)槟芰康奈罩饕l(fā)生在覆蓋層內(nèi)，層間膠對緩沖能力的影響一般小于覆蓋膠，層間膠在受沖擊時(shí)的變形受到織物更多的限制。故承受全沖擊負(fù)載的織物芯帶覆蓋膠厚度應(yīng)以8－10mm較好。對沖擊載荷及有銳利棱角切劃傷和撕裂作用的物料具有最大抵抗力的膠料是合成天然橡膠和天然橡膠。輸送帶的剛性增大時(shí)，耐沖擊性能會(huì)有所降低，當(dāng)輸送帶的剛度和層間厚度一定時(shí)，增加覆蓋層的總厚度，抗沖擊性能增大。而當(dāng)覆蓋層厚度一定時(shí)輸送帶的剛度越抵抗沖擊性越好。

59、織物芯輸送帶的抗縱向撕裂主要與芯層織物緯向纖維種類，強(qiáng)度和密度有關(guān)?？箾_擊能力依次為：棉，混紡線，合成纖維線，其中棉的能力最低。一般提高緯向的織物強(qiáng)度可以增加輸送帶的抗沖擊和防撕裂性能，同時(shí)有利于機(jī)械接頭，當(dāng)緯向強(qiáng)度達(dá)到經(jīng)向強(qiáng)度的60％以上時(shí)，其機(jī)械接頭的強(qiáng)度可近似于硫化接頭強(qiáng)度。鋼繩芯</p><p>　　3.2.3 帶的磨損</p><p>　　帶的正常壽命取決于輸送帶的磨損情況，

60、覆蓋層的磨損時(shí)由于輸送帶與對象的相對滑動(dòng)而產(chǎn)生的。驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶下覆蓋膠的摩擦：輸送帶的下覆蓋膠壓到驅(qū)動(dòng)滾筒上隨著驅(qū)動(dòng)滾筒的運(yùn)轉(zhuǎn)在運(yùn)輸線上運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)滾筒面和輸送帶下覆蓋膠由摩擦傳遞動(dòng)力，如果沒有相對滑動(dòng)輸送機(jī)就不能運(yùn)轉(zhuǎn)。正因?yàn)橛闪诉@一滑動(dòng)，使輸送帶和滾筒之間發(fā)生摩擦，由滑動(dòng)摩擦而出現(xiàn)的故障時(shí)有發(fā)生，除輸送帶內(nèi)表面的局部磨損，滾筒包膠剝離外，甚至也有斷帶的現(xiàn)象發(fā)生，因而必須采用阻燃帶并進(jìn)行相應(yīng)的檢查。</p><p&

61、gt;　　輸送帶跑偏帶邊與機(jī)架的摩擦磨損。輸送帶應(yīng)該在托輥組的中心線上運(yùn)行，但由于輸送機(jī)的制造，安全，使用造成的缺陷，輸送帶時(shí)常要偏離中心線發(fā)生跑偏。一般地，輸送帶在帶寬方向上允許有5％地跑偏量，當(dāng)跑偏過多時(shí)，輸送帶與托輥支架，機(jī)架接觸而造成邊膠磨損。</p><p>　　裙板造成的輸送帶磨損。如前所述，裙板對輸送帶的磨損是一種特殊的磨損，如對裙板的設(shè)計(jì)方法改進(jìn)并注意維護(hù)，這種磨損差不多可以防止。在裝載點(diǎn)為了防止

62、撒落裝設(shè)堅(jiān)固的剛性橡膠，而且具有很大的壓力壓向膠帶是發(fā)生磨損的主要原因。有時(shí)，在安裝時(shí)僅考慮減小裙板對輸送帶的壓力著手，當(dāng)裙板磨到一定的程度，物料進(jìn)入輸送帶和裙板之間更加加劇了磨損。</p><p>　　托輥的磨損。輸送帶的下覆蓋膠也要受到調(diào)心托輥以及前傾槽形托輥的摩擦，在槽形托輥到滾筒是過渡段和輸送機(jī)彎曲的凸起處都有磨損產(chǎn)生。當(dāng)托輥，滾筒因某種原因轉(zhuǎn)動(dòng)不好時(shí)，也會(huì)加劇摩擦輸送帶的下覆蓋膠。</p>

63、<p>　　3.3 滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.3.1 滾筒的選擇</p><p>　　滾筒式帶式輸送機(jī)最最重要的組成部分，按在輸送機(jī)中所起的作用可分為傳動(dòng)滾筒和該向滾筒兩大類。傳統(tǒng)滾筒的作用是將驅(qū)動(dòng)裝置的扭矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送機(jī)端部的改向，增加傳動(dòng)滾筒包角的導(dǎo)向滾筒，拉緊滾筒和用于拉緊裝置的導(dǎo)向滾筒。滾筒的最主要的參數(shù)即直徑，選用大直徑的滾

64、筒對輸送帶的傳動(dòng)及使用很有利。但是，但滾筒直徑增大后，驅(qū)動(dòng)滾筒的質(zhì)量，驅(qū)動(dòng)裝置減速器的減速比，減速器的質(zhì)量和尺寸都需要相應(yīng)增大。選擇滾筒直徑主要考慮以下因素：</p><p>　　1、輸送帶繞過滾筒時(shí)輸送帶的彎曲應(yīng)力；</p><p>　　2、輸送帶發(fā)生彎曲的頻次（與導(dǎo)繞方式，繞過滾筒的速度，運(yùn)距和速度有關(guān)）；</p><p>　　3、輸送帶與滾筒面間的最大或平均比

65、壓；</p><p>　　4、輸送帶許用強(qiáng)度利用率（簡稱RMBT，它是輸送帶最大張力與輸送帶許用張力　　　　　　　之比的百分?jǐn)?shù)）；</p><p>　　5、輸送帶的安裝地點(diǎn)和使用條件（例如：地面，井下，露天，移動(dòng)，固定等）；</p><p>　　6、包膠和包膠的變形量。</p><p>　　3.3.2 輸送帶許用比壓的滾筒直徑</p

66、><p>　　D=360(T1+T2)/3.1415[P]Ab………………………………………………………3.3</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　[P]－輸送帶許用比壓，鋼絲芯帶[P]＝0.6MPa,織物帶[P]＝0.4 MPa；</p><p><b>　　a－輸送帶圍包角；<

67、/b></p><p>　　T1－輸送帶緊邊張力（N）；</p><p>　　T2－輸送帶松邊張力（N）。</p><p>　　根據(jù)計(jì)算以及有限元分析，選取主動(dòng)輥上的滾筒直徑為Ф380mm，被動(dòng)輥上的滾筒直徑為Ф360mm。</p><p>　　3.3.3 滾筒的厚度　</p><p>　　滾筒的厚度取決于滾

68、筒的直徑，滾筒長度，輸送帶張力，制動(dòng)時(shí)的磨損等因素。關(guān)于筒殼厚度的計(jì)算十分困難，并且計(jì)算值一般便小。而且考慮到耐磨損和易于制造，筒殼的厚度一般都比較厚。</p><p><b>　　4 輸送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 輸送料傳動(dòng)工作原理</p><p>　　由于所加工的玻璃的規(guī)格及形狀各異，所以設(shè)計(jì)方案中采用手工上下料，

69、輸送則由兩條同步齒形帶來完成。同步齒形帶是一種工作面齒形的環(huán)形傳動(dòng)帶，一般采用伸長率小，抗拉與抗彎疲勞強(qiáng)度高的鋼絲繩（小功率時(shí)可用滌綸繩）為強(qiáng)力層，其外面包覆重量輕，比一般橡膠強(qiáng)度高、耐油、耐磨，摩擦系數(shù)大的液體澆注型聚氨酯材料。在帶背的內(nèi)表面開有工藝凹槽，能改善帶的柔性，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使齒間的截流空氣溢出，以消除噪聲。同步齒形帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確，不打滑，效率高，初張力小，對軸及軸承的壓力小，速度及功率的范圍廣，不需要潤滑，耐油

70、，耐損，以及允許較小的帶輪直徑、較短的軸間距，較大的速比，傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。一般參數(shù)如下：</p><p>　　線速v：5～50；功率N：≤100KW</p><p>　　速比i：≤10； 效率η：0.92～0.98;</p><p>　　工作溫度：-20°～80℃.</p><p>　　此齒形帶之帶速與夾持帶相同，以保證

71、上下料之連續(xù)性。其工作原理圖如下：</p><p><b>　　圖4.1輸送機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　送料與輸料帶傳動(dòng)方式相同，區(qū)別僅在于送料動(dòng)力來源于前帶被動(dòng)輥，輸料帶動(dòng)力來源于前帶主動(dòng)輥。因此，此處略去送料帶，僅對接料帶予以分析。</p><p>　　4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　動(dòng)力由前帶主

72、動(dòng)輥下部的鏈輪1，傳給換向器主動(dòng)軸的鏈輪2，換向后經(jīng)鏈輪3傳給與輸料帶的主動(dòng)帶輪連成一體的鏈輪4，從而帶動(dòng)輸料帶運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.2 速度比的計(jì)算</p><p>　　4.2.1 速度比確定</p><p>　　為使工作連續(xù)、平穩(wěn)，輸接料帶帶速應(yīng)與夾持帶帶速相同，即所謂同步。這就是　　速度比的計(jì)算依據(jù)。</p><p>

73、　　由于夾持帶前主動(dòng)輥直徑為Ф380mm，被動(dòng)輥直徑為Ф360mm，因此接送料帶傳動(dòng)的速度比是不同的。</p><p>　　K=……………………………………………………………………6.3</p><p>　　例如三相三拍導(dǎo)電方式時(shí)，K=1，三相六拍導(dǎo)電方式時(shí)，K=2。</p><p>　?。?）步進(jìn)角精度Δa </p><p>　　指理

74、論步距角和實(shí)際步距角之差，（′）表示。隨電機(jī)制造精度而異，一般為</p><p>　?。?′左右。但由于步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)又恢復(fù)到原來位置，故誤差不會(huì)積累。</p><p>　?。?）最高起動(dòng)頻率fq </p><p>　　即步進(jìn)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)不丟步地突然起動(dòng)的最高頻率，反映了電機(jī)跟蹤的快速性。它與負(fù)載慣量有關(guān)，隨負(fù)載慣量的增長而下降。</p><

75、;p>　?。?）最高連續(xù)工作頻率fmax </p><p>　　進(jìn)步電機(jī)在額定狀態(tài)下逐漸升速，所能達(dá)到的不丟步的最高連續(xù)工作頻率。 </p><p>　　fmax遠(yuǎn)大于fq，通常為fq 的十幾倍。</p><p>　　6.3.2 靜態(tài)特性 </p><p>　　轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的狀態(tài)稱為靜態(tài)?？蛰d時(shí)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)某項(xiàng)始終導(dǎo)通時(shí)轉(zhuǎn)子的齒

76、與該項(xiàng)定子對齊。這時(shí)轉(zhuǎn)子上沒有力矩輸出，如果此時(shí)轉(zhuǎn)子承受一定負(fù)載，定子和轉(zhuǎn)子之間有一角位移角θ，稱為失調(diào)角。電機(jī)即產(chǎn)生一抗衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩Mj以保持平衡。</p><p>　　Mj、θ的關(guān)系曲線稱為距角特性，如圖，在某一通電方式下各項(xiàng)距角總和稱為距角特性族。通常，矩角特性族的每一曲線一次錯(cuò)開電角度為θｓ： </p><p>　　θｓ＝…………………………………………………6.4<

77、/p><p><b>　　式中</b></p><p>　　ｍ——一次供電順序內(nèi)的拍數(shù)。</p><p><b>　　圖6.2 矩角特性</b></p><p>　　例如，但三相通電時(shí)θｓ＝2π／3：；三相六拍通電時(shí)：θｓ＝π／3．</p><p>　　距角特性曲線上最到轉(zhuǎn)矩值稱

78、為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Ｍｊｍａｘ　。距角特性曲線Ａ和曲線Ｂ的交點(diǎn)對應(yīng)的力矩Ｍｑ是步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。通?？刹捎迷黾与姍C(jī)電機(jī)相數(shù)及采用不同的運(yùn)行方式來提高Ｍｑ。</p><p>　　6.3.3 動(dòng)態(tài)特性 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性隊(duì)快速動(dòng)作及工作可靠性影響很大，預(yù)期本身的特性、負(fù)載特性、驅(qū)動(dòng)方式有關(guān)。</p><p>　　在運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩即為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩

79、，它隨控制脈沖頻率的不同改變。脈沖頻率增加，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩減小。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率的關(guān)系稱為距—頻特性如圖。</p><p>　　圖6.3 矩頻特性</p><p>　　6.3.4 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語</p><p><b>　　1. 相數(shù)：</b></p><p>　　產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表

80、示。</p><p><b>　　2. 拍數(shù)：</b></p><p>　　完成一個(gè)磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)。</p><p><b>　　3. 步距角：</b></p><p>　　對應(yīng)一個(gè)脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度（轉(zhuǎn)

81、子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50×4）=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50×8）=0.9度（俗稱半步）。</p><p><b>　　4. 定位轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成

82、的）</p><p><b>　　5. 靜轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān)。</p><p>　　雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，

83、這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。</p><p>　　6.3.5 步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語</p><p><b>　　1、步距角精度：</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)的值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。</p>

84、<p><b>　　2、失步：</b></p><p>　　電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。</p><p><b>　　3、失調(diào)角：</b></p><p>　　轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。</p>

85、<p>　　4、最大空載起動(dòng)頻率：</p><p>　　電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。</p><p>　　5、最大空載的運(yùn)行頻率：</p><p>　　電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。</p><p><b>　　6、運(yùn)行矩頻特性：&l

86、t;/b></p><p>　　電機(jī)在某種測試條件下測得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。如下圖所示：</p><p><b>　　圖6.4</b></p><p>　　其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等。</p><p>　　電機(jī)一旦選定，電

87、機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。如下圖所示：</p><p><b>　　圖6.5</b></p><p>　　其中，曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。</p><p>　　

88、要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。</p><p><b>　　7、電機(jī)的共振點(diǎn)：</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦

89、然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。</p><p>　　6.3.6 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成</p><p>　　使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下：</p><p><b>　　圖6.6</b></p><p><b>　　1、

90、脈沖信號的產(chǎn)生</b></p><p>　　脈沖信號一般由單片機(jī)或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。</p><p><b>　　2、功率放大</b></p><p>　　功率放大是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為

91、靜態(tài)電流）。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。</p><p>　　為盡量提高電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，將信號分配、功率放大組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。二相恒流斬波驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)及電機(jī)接線圖如下：</p><p><b>　　圖6

92、.7</b></p><p><b>　　說明：</b></p><p>　　CP      接CPU脈沖信號（負(fù)信號，低電平有效）</p><p>　　OPTO    接CPU+5V</p><p>　　FREE

93、60;    脫機(jī)，與CPU地線相接，驅(qū)動(dòng)電源不工作</p><p>　　DIR      方向控制，與CPU地線相接，電機(jī)反轉(zhuǎn)</p><p>　　VCC      直流電源正端</p><p>　　GND 

94、;     直流電源負(fù)端    </p><p>　　A       接電機(jī)引出線紅線</p><p><b>　　接電機(jī)引出線綠線 </b></p><p>　　B 

95、0;     接電機(jī)引出線黃線</p><p><b>　　接電機(jī)引出線藍(lán)線</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，力距越大則要求電機(jī)的電流越大，驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下：</p><p><b>　　圖6.8<

96、/b></p><p><b>　　3、細(xì)分驅(qū)動(dòng)器</b></p><p>　　在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。</p><p><b>　　圖6.9</b></p>&l

97、t;p>　　6.3.7 步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用</p><p>　　6.3.7.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇事項(xiàng)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。</p><p><b>　　1. 步距角的選擇</b></p><p>　　電機(jī)的步

98、距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。</p><p><b>　　2. 靜力矩的選擇</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩

99、一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸）</p><p><b>　　3. 電流的選擇&

100、lt;/b></p><p>　　靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓）</p><p>　　綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循以下步驟：</p><p><b>　　圖6.10</b></p><p>　　4. 力矩與功率換算</p&

101、gt;<p>　　步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下：</p><p>　　P= Ω·M…………………………………………………………………6.5</p><p>　　Ω=2π·n/60………………………………………………………………6.6</p><p>　　P=2πnM/60…

102、……………………………………………………………6.7</p><p>　　其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米</p><p>　　P=2πfM/400(半步工作）………………………………………………………6.8</p><p>　　其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS)</p><p>

103、　　6.3.7.2 應(yīng)用中的注意點(diǎn)</p><p>　　1、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時(shí)6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時(shí)電機(jī)工作效率高，噪音低。</p><p>　　2、步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。</p><p>　　3、由于歷史原因

104、，只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值 ，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源， 不過要考慮溫升。</p><p>　　4、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號電機(jī)。</p><p>　　5、電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí)，一般不在工作速度起動(dòng)，而采用逐漸升頻提速，一電機(jī)不失步，二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度

105、。</p><p>　　6、高精度時(shí)，應(yīng)通過機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來解決，也可以采用5相電機(jī)，不過其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說法是外行話。</p><p>　　7、電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。</p><p>　　8、電機(jī)在600PPS（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低

106、電壓來驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　9、應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。</p><p>　　6.3.8 步進(jìn)電機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)的選擇</p><p>　　6.3.8.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)采用絲杠傳動(dòng)，并且進(jìn)給量的調(diào)解要非常的精確所以要求發(fā)出指令后，能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對整個(gè)磨頭的工作臺的轉(zhuǎn)角。以往我們用的是普通的是通過外加

107、控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對工作臺轉(zhuǎn)角的控制。這樣，這樣不僅令機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜、冗繁，在加工過程中，對工人的技術(shù)要求也很高，既要熟練又要精，不僅如此，對控制系統(tǒng)編程時(shí)，也是絲毫不能出錯(cuò)。由于這個(gè)控制系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是兩部分，在整體的配合上難免會(huì)出現(xiàn)誤差。在本設(shè)計(jì)中，所以，我們采用了步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力機(jī)構(gòu)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在不同的機(jī)器中的工作狀況大不相同，因此需要選擇不同類的步進(jìn)系統(tǒng)。通常我們根據(jù)所需轉(zhuǎn)矩的大小確定

108、所需步進(jìn)電機(jī)的大小，既可以通過計(jì)算來獲取轉(zhuǎn)矩值，也可以通過參考類似的相關(guān)設(shè)備所用電機(jī)的大小來確定自所用的電機(jī)。當(dāng)所需轉(zhuǎn)矩值確定后，就可以選擇步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器了，選擇時(shí)要考慮保留一定的余量并且要考慮步進(jìn)電機(jī)距頻特性——電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高轉(zhuǎn)矩下降，盡量不用25Nm以上的電機(jī)，可以通過減速裝置來降低所選電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　通過參考類似相關(guān)設(shè)備所用電機(jī)的大小、空間環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性、及選型參考，根據(jù)轉(zhuǎn)矩Tmax=9.

109、5Nm，選用型號VRDM31117/LWB德國百格拉公司生產(chǎn)的三相系列步進(jìn)電機(jī)。其保證扭矩為13.92Nm,額定扭矩為12Nm，步距角θb=0.9°，每轉(zhuǎn)步數(shù)可設(shè)為200/400/500/1000/2000/4000/5000/10000步，滿足要求。</p><p>　　6.3.8.2 控制卡的選擇</p><p>　　DMC300控制卡是基于PC機(jī)ISA總線的步進(jìn)電機(jī)或數(shù)

110、字式伺服電機(jī)的上尉控制單元，它與PC機(jī)構(gòu)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)。DMC300卡主要完成運(yùn)動(dòng)控制的所有細(xì)節(jié)（包括脈沖和方向信號的書櫥、自動(dòng)升降速的處理、原點(diǎn)和限位燈信號的檢測等等）。每塊DMC300卡可控制3軸步進(jìn)電機(jī)或數(shù)字式伺服電機(jī)，并且支持多卡共用，以實(shí)現(xiàn)多于三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的控制；每軸均可輸出脈沖和方向信號，以實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、保護(hù)等功能。各種開關(guān)信號由DMC300卡自動(dòng)檢測并作出反應(yīng)。</p><p>　　DMC300卡有

111、A、B兩種類型：DMC300A、 DMC300B。DMC300A采用更先進(jìn)的控制芯片，具有S型升減速曲線，最高輸出頻率可達(dá)2.4MHZ，帶有編碼器反饋端子，主要適用于數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)或閉環(huán)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)；DMC300B具有梯形升降速曲線，最高輸出頻率可達(dá)100KHZ，主要適用于開環(huán)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。從卡的型號中我們還可以知道它的可以控制的軸數(shù)。例如：</p><p>　　DMC300A表示控制卡的型號為D

112、MC300，控制軸數(shù)為一，控制卡類型為A型2.4M。</p><p>　　6.3.9 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選定</p><p>　　綜上所述，根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)矩，選用型號為VRDM31117/LWB的德國百格拉公司生產(chǎn)的三相系列步進(jìn)電機(jī)。其相電壓325VAC,相電流2.5A，額定扭矩12Nm，保持扭矩為13.92Nm，最高啟動(dòng)速度5.3r/s, 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量10.5kgcm2, 步距角θb=0.

113、9°，每轉(zhuǎn)步數(shù)可設(shè)為200/400/500/1000/2000/4000/5000/10000步，精度滿足。</p><p>　　選用驅(qū)動(dòng)器型號為WD3—008的驅(qū)動(dòng)器，他們主要驅(qū)動(dòng)2Nm—12Nm三相混合式步進(jìn)電機(jī)，輸入電壓220VAC,控制信號電壓5VDC,與百格拉電機(jī)匹配性能最佳?？刂葡到y(tǒng)選擇型運(yùn)動(dòng)控制卡，它具有梯形升降速曲線，便于達(dá)到更精確的定位。</p><p>　?。?/p>

114、　變頻調(diào)速器的選定</p><p>　　7.1 變頻調(diào)速器調(diào)速原理</p><p>　　變頻調(diào)速器是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對異步電機(jī)的調(diào)速，在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保證有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能?？梢哉J(rèn)為，變頻調(diào)速是異步電機(jī)的一種比較合理的和理想的調(diào)速方法。變頻調(diào)速所采用的變頻電源有交——交變頻器、交——直——交電壓型變頻器、交——直—

115、—交電流型變頻器、脈寬調(diào)制型以及矢量控制系統(tǒng)等。根據(jù)定子端電壓和定子電源頻率的不同比例關(guān)系，有不同的變頻調(diào)速方式：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速、恒磁通調(diào)速、恒功率調(diào)速、恒電流調(diào)速。在異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為了得到寬的調(diào)速范圍，可以將恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速和恒功率變頻調(diào)速結(jié)合起來使用。在電機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，采用恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速，高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，采用恒功率調(diào)速。</p><p>　　變頻調(diào)速器是給異步電機(jī)提供頻率及電壓可變的電源裝置，可以對

116、電機(jī)實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速控制。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的負(fù)載通常是異步電機(jī)。根據(jù)要求，選用變頻調(diào)速器的型號。</p><p>　　7.2 變頻器用途</p><p>　　7.2.1 變頻調(diào)速器的應(yīng)用范圍</p><p>　　變頻器是在保證電機(jī)原有性能的情況下，通過改變電機(jī)的供電頻率和電壓的方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)現(xiàn)代電力電子設(shè)備。</p>&