包带机电气系统设计论文

1、带有电气系统设计的包装摘要21世纪初的20年是中国全面建设小康社会的重要历史时期。“十五”期间，我国经济社会快速发展，能源特别是电力供应虽然十分紧张，但电力建设的规模、速度，是世界罕见的。为了满足电力工业的发展需要，相关设备必须能够跟上形势的发展。大型水电和火电部门，将需要使用大型发电机。高压电机定子绕组的主绝缘由半s形云母带环绕而成。云母带绝缘区由皮带包包围，待完成。目前，用于带包的方法仍以手动带包或半自动带包居多。为了克服许多人为因素对线圈绝缘包带质量的影响，提高生产率，需要使用数控包带机！目前，许多大型水、火发电机制造公司已经采用了多轴数控包带机，它可以克服人为因素对线圈绝缘包带质量的影

2、响。德国、瑞士和世界领先产品的技术水平。在国内，数控包系统已有十几年的研发历史，哈尔滨电机厂、上海电机厂等都做出了一定的产品，但由于设计和技术上的一些问题，国内相关地区并没有完全居中。目前用于多轴数控机床的基本组件都是从国外进口的，主要来自瑞士等公司，根据Sola。设备价格昂贵，维修不便，而且根据目前市场需求预测分析，现有的成套设备数量远远不能满足生产需要。这会有大量从国外进口。在2007年9月的江西特电股份有限公司首次公开发行股票招股意向书中，在给股东的主要设备选择声明中依据瑞士太阳能引进了该公司的成套数控机床。除大型发电机外，一些大中型电动机和发电机的线圈也需要用绝缘胶布机进行包缠。大车组

3、就像北电h厂永济大功率风力发电机组产业化技术项目“包用数控机床、全自动机床的招标公告上来的，要求满足长直卷1 50 1 1 500mm。这是对中型电气参数的需求，上述大型发电机的参数可达15m。从这个角度来看，我们确实有一个覆盖广泛本地市场的一揽子计划。本文通过分析皮带包各部分的工作原理，以及对其电气系统的设计和改造，找出皮带包用电机的运行参数和电气元件，使皮带包用功能在正常条件下正常、稳定的工作。在选择电器元件时，选择每个不同型号所需的轴运动电机。同时，还标识了相应的装置，如减速器。通过绘制电气原理图，使机器能够在控制下完成必要的动作，使其准确、安全、可靠地工作！关键词:裹包机；CNCsys

4、tem电动；机械制造目录摘要 = 1 * ROMAN 我摘要 = 2 * ROMAN 二 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708221 第1章绪论1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708222 1.1 课题背景1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708223 1.1.1 包带机的介绍与其背景1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708224 1.1.2 包带机的分类2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708225 1.1.3

5、 数控包带机主要功能5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708226 1.2 课题论文设计的主要容.5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708227 第2章 机械与电气系统分析6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708228 2.1 机械设计部分主要技术参数.6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708229 2.1.1 有效长度（X轴）6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708230 2.1.2 宽度（Y轴）6 HYPERLINK l _RefHeadin

6、g_Toc233708231 2.1.3 高度（Z轴）6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708232 2.1.4 旋转运动的工作围6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708233 2.2 机械工作原理8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708234 2.3 电气系统分析8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708235 2.4 包胶带机控制器设计8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708236 2.4.1 硬件设计8 HYPERLINK l _RefHea

7、ding_Toc233708237 2.4.2 软件设计10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708238 第3章 驱动电机的选择11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708239 3.1 驱动电动机的选择与设计11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708240 3.1.1 驱动电动机的选择与设计11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708241 3.1.2 实现直线运动和旋转运动的驱动电动机的选型与设计11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708242

8、3.1.3 减速箱的选择14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708243 3.1.4 电动机的校核15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708244 3.1.5 其他四轴的驱动电动机的选择和减速箱的选择15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708245 3.1.6 实现包带头旋转运动的驱动电动机的选型与设计15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708246 3.2 本章小结18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708247 第4章 电气系统的设计19 H

9、YPERLINK l _RefHeading_Toc233708248 4.1 变频器的介绍19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708249 4.1.1 矢量控制20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708250 4.1.2 变频器的制动21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708251 4.1.3 关于提高制动能力21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708252 4.1.4 变频器的选择22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708253 4.2 驱动

10、器的介绍23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708254 4.3 断路器23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708255 4.4 变压器24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708256 结论29 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708258 参考文献30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708259 附录31 HYPERLINK l _RefHeading_Toc233708257 致37带式输送机电气系统的设计第一章引言1.1主题背景1.1.1编带

11、机的介绍和背景21世纪头20年是中国全面建设小康社会的重要历史时期。“十五”期间，中国经济和社会快速发展。虽然能源问题，特别是电力供应非常紧张，但电力建设的规模和速度在世界上是罕见的。“十五”期间，电力装机容量年均增长9.9%，五年累计增加1.92亿千瓦。到2005年，全国装机容量达到5.13亿千瓦，其中仅2005年就新增装机8000万千瓦，这在世界电力建设史上是前所未有的。据预测，“十一五”期间，全社会电力需求平均增速将达到7.6%，发电装机容量增速有望达到10.8%。到2021年，预计中国发电装机容量将达到8.6亿千瓦左右，而全社会用电量将超过3.8万亿千瓦/小时。为了满足电力工业的发展需

12、要，相关设备必须跟上形势的发展。大型水电、火电部门需要大型发电机。在大型发电机中，电机的定子线圈称为线棒，需要用绝缘胶带包裹后才能用于实际生产。目前使用的捆扎方式大多还是人工捆扎或者机械半自动捆扎。为了提高缠绕绝缘带的质量和效率，增强产品的竞争力，有必要使用多轴数控缠带机。高压电机定子绕组线圈的主绝缘由半叠云母带构成。云母带是绝缘带，绕包由缠带机完成。为了克服诸多人为因素对线圈绝缘带缠绕质量的影响，有效提高生产率，需要使用数控缠带机。目前世界上许多大型水轮发电机制造公司都采用了多轴数控缠带机，可以克服人为因素对线圈绝缘缠带质量的影响。其中德国和瑞士的技术和产品具有世界领先水平。在我国，数控编带

13、机系统的研发已有十几年的历史，部分产品已由电机厂和电机厂制造，如瑞士MI CMA TION公司生产的M I-1 5 8数控编带机，电站集团使用。但由于设计和工艺上的一些问题，相关部分还没有完全国产化。目前，我国使用的多轴数控编带机基本上是从国外进口的，产品主要来自埃索拉等公司。这些设备价格昂贵，维修不便，根据目前市场需求的预测和分析，现有的编带机数量远远不能满足生产的需要。这样，我们不得不从国外大量进口。如2007年9月的特种电机首次公开发行股票意向书，在对其主要设备的选型中向投资者表示，要引进瑞士埃索拉公司的数控包带机。除了大型发电机，一些大中型电机和发电机线圈也需要用包带机包绝缘带。如北车

14、集团永济电机厂大功率风力发电机组产业化技术改造项目“数控编带机及全自动扩机”招标公告中，要求线圈直线长度为1 50-1 500mm。这属于中型电机的需求参数，上述大型发电机对应参数最多能达到15m。从这些方面来看，包边机确实有非常广阔的市场。1.1.2编带机的分类手动和半自动编带机图1是典型的手动编带机。适用于大中型高压框架线圈和各种条形线圈的绝缘层包绕。结构简单，操作方便，脚踏开关，链条传动，桌面操作。本质上，电机线圈是用手拿着，用脚踏开关控制缠绕的。可见是相当落后的，但是国内还是有企业在用，而且这种设备是可以国产的。图1-1手动编带机图2所示为电机厂采用的半自动包带机。缠绕时，保持包装带头

15、的中心与电机线圈的中心重合，包装带盘的平面与线圈的横截面在同一平面上。在这里，导轨用于实现这一目的。磁带盘的上盖完全固定。当卷带盘和底座沿导轨移动时，卷带盘转动并将磁带卷绕在卷带盘上。显然，如果你改变线圈，你就必须改变导轨的轨道。产品适应性窄，信封质量不易保证。图1-2半自动编带机图1-3全自动数控编带机图2和图3所示的编带机的工作过程是相同的，除了图3可以满足大规模线圈缠绕的需要。两种半自动编带机可以在中国制造。全自动数控包带机图4是某电机厂从瑞士进口的龙门结构数控包带机。可实现6轴联动，可改变卷带盘的空间位置，自动跟踪卷带盘的中心位置，实现卷带的卷绕。龙门数控编带机基本可以国产，但大部分是

16、进口产品。图5是某电机厂从瑞士进口的机器人结构数控编带机。本质上是一个立式多关节机器人，可以实现带盘6自由度联动，满足带和带的要求。机器人数控编带机基本是进口产品。图1-4带机器人结构的数控编带机手动和半自动编带机应改造为全自动数控编带机，而龙门结构和机器人结构等大型数控编带机应通过努力实现国产化。当然，这方面还有很长的路要走。国内一些有实力的企业做了很多年，效果并不明显。数控编带机:编带机工作原理:数控编带机工作原理市面上的数控编带机有两种:龙门式结构和机器人式结构。这里以龙门结构为例，介绍数控编带机的工作原理。机架结构图如图6所示。各轴定义如下:当机架整体移动时，其轴定义为X轴。门架梁上的

17、皮带机移动时，其轴定义为Y轴。由包带小车驱动的机械部分称为包带卷轴。包带卷轴的升降定义为Z轴，Z轴转到C轴，包带卷轴绕B点转到D轴，包带卷轴转到A轴。带式输送机各轴运动由独立的位置伺服系统控制，可进行点对点运动和正反向连续运动。电机驱动器的码盘反馈给系统的信号可以确定磁带盘中心在空间任意点的位置和磁带盘的姿态。设备工作时，杆件被夹紧固定。图1-5龙门结构数控编带机图1-6龙门架结构图3包卷盘式编带机工作时，线圈由线圈紧固系统固定。安装在导轨上的气帽可以在X、Y和Z轴方向上调节。编带机工作时，X、Y、Z轴驱动编带盘，使编带盘的中心沿线材中心线的轨迹以一定速度运动，控制编带盘姿态的B、C轴，使编带

18、盘平面始终与线材中心线的法平面重合。胶带的转轴A高速旋转，绝缘胶带缠绕在线材上，多层来回加工，直到满足工艺要求。为了使绝缘带与线圈紧密均匀地结合，要求在包带机包带时，包带盘的中心在任何时候都与线圈中心线上的点重合，包带盘的平面要求始终与线圈中心线垂直。线圈的中心线是一条空间曲线，因此在绕带过程中要不断调整绕带盘的空间位置和姿态。编带机系统要解决的关键问题之一是如何获取线圈的形状，即如何获取线圈中心线的空间轨迹。通常的方法是教学。教学是获得机器人运动技能的有效手段。1.1.3数控包带机的主要功能1)当使用自动示教来缠绕一批新型线材时，为了提高工作效率和加工精度，编带机必须首先获得线材中心线的轨迹

19、，然后才能开始自动缠绕。该系统采用在磁带盘上安装教学叉的方法。通过与示教叉连接，传感器获取位移数据，结自动示教算法自动获取线材中心线轨迹。示教后可形成示教文件，可直接应用于同类型的棒材。2)恒力控制包扎过程中，无论绝缘带卷的半径是多少，只有始终在绝缘带上保持恒力，才能保证包扎后绝缘层均匀，绝缘效果最佳。这个功能是通过一个恒力控制系统实现的，该系统安装在缠带盘上，由半径检测装置、磁粉制动器和电流放大器组成。3)自动倾斜缠绕绝缘带必须满足一定的缠绕比，以满足生产工艺的要求。对称安装在带盘上的带卷与带盘平面之间必须有一个夹角，即倾角，换向时必须自动翻转。卷轴装有两个倾斜电机，其电压由继电器板控制的变

20、压器提供。4)自动支撑大电机的气帽的导线、线棒较长，有一定弹性，缠带时绝缘带牢固，缠带时必须将导线、线棒固定，防止晃动。电线两端用电动端夹固定，中间用P L C控制的气帽支撑，气帽可自动升降。5)故障自动检测系统主要检测电机驱动系统和瓦斯顶支架系统的故障。大部分工作可以由P L C完成，并向上位机发出报警信号。6)自动绕带在上述主要功能的支持下，H M E C K M X M可用于全自动绕带，还具有断带保护、触摸屏输入、文件存储速度调节、设备归零、急停报警等辅助功能。1.2论文设计的主要内容1.收集资料，了解编带机的相关技术，系统分析其工作原理，了解其工作模式。2.分析编带机各部件的作用，了解

21、各部件能发挥作用的条件，分析它们之间的关系。3.确定机电设计方案。使胶带机在手动操作下准确、快速、稳定地运行。4.确定电气参数和元件，并绘制电气原理图。第二章机电系统分析2.1机械设计部分的主要技术参数2.1.1有效长度(x轴)1.长度:总长度为(2000+)。的直线长度是2000，终点长度是500。2.传动机构:电机驱动齿轮齿条机构。3.导轨类型:采用滚动导轨，滑轨采用SBG25SL直线滚动导轨。4.驱动电机技术参数:采用4极异步减速电机，功率200W，频率50Hz，沿X轴运动的线速度6000。5.测速装置:采用计数编码器。宽度(y轴)1.长度:总有效长度为600，弹道呈U型。2.传动机构:

22、传动仍由齿轮齿条传动机构完成。3.导轨类型:滑轨与X轴方向相同，即SBG25SL直线导轨。4.驱动电机技术参数:驱动电机也是4极异步减速电机，同样输出功率200W，运行频率50Hz，直线运动速度4000。5.测速装置:采用计数编码器。2.1.3高度(Z轴)1.高度:总的有效高度是250。2.传动机构:采用异步电机驱动的滚珠丝杠机构来完成上下运动。3.导轨类型:导轨仍采用SBG25SL直线滚动导轨。4.驱动电机技术参数:驱动电机为4极异步减速电机，输出功率200W，运行频率50Hz，直线运动速度500。5.测速装置:采用计数编码器。2.1.4旋转运动的工作区域旋转(a轴)1.旋转角度:可以完成整

23、个旋转运动，即旋转角度为360。2.传动机构:采用链轮传动。3.驱动电机技术参数:只要电机类型和输出功率满足使用要求，可自行选择。运行频率为50Hz，转速为240。4.测速装置:采用计数编码器。倾斜轴(b轴)1.可调角度:可调角度为。2.传动机构:采用蜗轮传动机构。具体来说就是电机带动蜗杆，带动蜗轮转动，蜗轮带动B轴转动。蜗轮和蜗杆的零件如图2-1和图2-2所示。3.驱动电机的技术参数:您可以根据需要选择。4.位置检测装置:采用计数编码器。图2-1蜗杆零件示意图图2-2蜗轮零件示意图旋转轴(z轴)1.可调角度:可调角度为。2.传动机构:采用蜗轮传动机构。具体来说就是电机驱动蜗杆，带动蜗轮转动，

24、蜗轮带动Z轴转动。3.驱动电机的技术参数:您可以根据需要选择。4.位置检测装置:采用计数编码器。2.2机械的工作原理该自动包带机采用双轴包带，可根据实际需要调整包带轴线的距离。带两个料夹的圆盘在森林中翻面使用，这个圆盘侧面有两个减速卡口，由换挡电机驱动。胶带的位置可以微调，只需更换所需的料夹，做适当的调整，就可以使用小童的产品；夹料板通过缠绕电机驱动包带，缠绕电机上装有带减速计数的小圆盘；粘贴电机驱动刀具，粘贴电机每旋转一周，刀具缩回粘贴一次；自动缠带机下面有一个脚踏键。当工人装载好材料后，踩下脚踏键，完成包带操作。机械流程:充电、确认、移位、粘贴、收卷、返回。2.3电气系统分析目前市场上的自

25、动编带机的控制器大多是由几十个继电器组成的控制组，预置的计数器完成圈数和输出的设置和显示。由于继电器的特性，这些产品在使用过程中会存在性能低、性能稳定、维修困难、成本高等缺陷。本文设计的自动缠带机采用Mcs- 51单片机作为核心控制器完成所有动作，具有自动和手动两种工作模式。控制器对应的机械部分是自动化生产设备，其中控制器可以为每个电机控制轴设置任意角度。具有操作简便、维护更新周期短、工作效率高、成本低的特点，具有一定的市场竞争力。2.4包胶带机控制器的设计硬件设计控制硬件以89C51为核心，主要由单片机控制器、数据存储、信息显示、操作键盘和隔离驱动五部分组成，并配有数据存储断电保护电路、地址

26、解码电路和功能扩展及日连接。微控制器主要完成系统各部分的信息处理、生产现场的控制信号、协调操作等；地址解码电路完成数据存储器的8155扩展和地址分配功能；扩展接日部分主要用于后续功能开发，如扩展PC监控的多机系统；隔离部分通过光电故障介质和继电器控制电机移位、剪切粘贴、启停，有效隔离了电机与单片机之间的冲击。带式装载机的“踏板”信号被触发进入生产子程序，完成移一切、粘贴、碾压三个过程，其中碾压减速计数器的触发信号通过施密特触发器连接到89C51定时器/计数器Tb，计算碾压圈数。显示器和键盘LED7 。EDO显示采用动态显示，可以节省硬件成本；控制键盘由十六个键组成:脚踏键、确认键、自动/启动键

27、、换档键、剪切和粘贴键、滚动和支付键和0-9，其中脚踏键和确认键是用户管理访问键、换档键和剪切和粘贴键。数据存储单元数据存储单元使用16K 62128数据存储器，用于存储系统参数和每个产品的现场信息。该器件配有断电保护电路，如图3所示。当62128的片选端处于高电平时，会进入微功耗状态。此时需要2V的电源电压，5 4。微安电流可以保持芯片的数据很小。正常供电时+5 V电源通过2AK plus芯片的VCC端，同时产品管工作，输出为低功率”！哪里，搞低电”！添加到芯片选择端的任何东西。因为2CP的两个二极管的端电压小于1.4V，且两个二极管都以小的方式工作，所以备用电源提供小的电压。失去+SV电源

28、时，山比2CP的两个二极管还高。灯管端电压大于1.4V，二极管导通，备用电源工作提供电压。切割产品管，将高电平施加到芯片的芯片选择端。芯片处于数据保持状态，芯片功耗极小。图2-3单片机控制电路框图图2-4断电保护软件设计程序设计主要包括程序及设置、制作、系统设置、信息查询、显示器、键盘和其他子程序。主程序完成初始化、顺序控制、系统监控等任务。启动初始化后，程序进入系统监控和顺序控制等过程。为了方便管理人员现场设置生产参数和查询生产信息，特别设立了系统管理日。现场操作时，有时需要调试胶带机，即手动操作功能，方便处理现场故障；在生产结束时，管理员还会保存现场生产信息，以便进行全面管理。子程序在生产

29、时动态显示包圈数和当前产量，在设置状态显示各种设置和运行信息，在管理状态显示各种系统信息和生产资料；控制键盘子程序完成设备启动、系统设置、系统管理和手动操作的扫描操作。第三章驱动电机的选择3.1驱动电机的选择和设计在这个设计中，我们使用的驱动电机是那些可以在X、Y、Z方向直线运动的电机；用于实现a轴旋转的驱动电机；驱动电机实现B轴和C轴旋转:恒转矩电机实现力。因此，我们选择和设计上述所需的电机。3.1.1驱动电机的选择和设计在这个设计中，我们使用的驱动电机是那些可以在X、Y、Z方向直线运动的电机；用于实现a轴旋转的驱动电机；驱动电机实现B轴和C轴旋转:恒转矩电机实现力。因此，我们选择和设计上述

30、所需的电机。3.1.2实现直线运动和旋转运动的驱动电机的选择和设计经过仔细分析，我们发现X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴的驱动结构与Y轴类似，都是齿轮齿条驱动，Z轴的驱动结构与前两者不同。在旋转运动中，采用蜗轮蜗杆传动来完成旋转运动。因为所有的阻力载荷都是滚动摩擦，所以驱动Z轴方向直线运动的滚珠丝杠的滚动摩擦远大于X轴和Y轴方向的滚动导轨和B轴、C轴方向的滚动轴承。所以Z轴方向对驱动机构的要求要高于X轴、Y轴、B轴、C轴方向，所以我们设计Z轴电机，其他电机的设计和Z轴差不多。主要是起步扭矩方面。所以我们这里只选择设计Z轴方向的驱动电机，而X轴和Y轴方向的驱动电机可以直接复制Z轴方向的驱动电机的型号

31、，而B轴和C轴方向的电机设计结果则直接给出。主要设计和计算参数的确定1.旋转角系数的确定:我们选用STK3205-4-R滚珠丝杠，配套的螺母型号为STK3205FK-P3，这样就可以找出它的基本动载率。在第二章中，我们可以从每个部件的质量估算中知道Z轴方向上的载荷。因为，所以我们检查样本太京和采取旋转角度系数。2.理论传输效率的计算:(1)滚珠丝杠螺旋角的计算:其中包括:滚珠丝杠的导程已经选定，我们取其值为5。之前已经选择了滚珠丝杠的标称直径。我们查此设计的表3.2，取其值为31.6。所以我们计算:(2)摩擦角的计算:(3)理论传输效率的计算计算:1.实际传输效率的计算:因为我们的滚珠丝杠是垂

32、直安装的，我们的实际传动效率和理论传动效率相差很大，所以要计算实际传动效率:驱动扭矩的确定其中包括:滚珠丝杠在轴向上的负载，即封装头在Z轴方向上的总重量，估计为1.52。滚珠丝杠的导程，5。滚珠丝杠的实际传动效率为0.87。所以我们计算:电机型号初选根据计算出的驱动转矩，我们知道电机的起动转矩和额定转矩必须大于1.39。而且Z轴方向的负载在突然断电时要立即自锁，所以要求电机本身具有断电负载保护的功能。所以参考“精研”的电机样品，我们选择电机的型号为100YB200GY38伺服电机。这种交流伺服电机是一种电磁制动电机，其特点是:停电后立即制动并保持负载；断电后立即关闭电磁制动器产生制动力保持负载

33、；可实现复杂的瞬间正反转，每分钟可停6次；制动速度快等。我们从下表中的“精细研究”样本中提取了该类型电机的技术参数:表3.1 100 Yb 200 gy 38伺服电机技术参数表输出率200额定转速电压/频率380牵入转矩1.99电流0.61额定转矩1.54从技术参数可以看出，电机的启动转矩和额定转矩都大于1.39。因此，我们选择的电机符合要求。图3-1是电机的原理图。图3-1电机示意图3.1.3减速器选择根据在Z轴方向的移动速度，我们计算出滚珠丝杠的转速应该是100，而电机的额定转速应该是1300。我们必须选择与电机配套使用的减速器。因此，根据转速的要求，我们从“精研”的样品中选择了型号为10

34、0GF12.5RT的减速机与电机配合。变速箱减速比为12.5。当工作频率为50时，额定输出速度为120，额定扭矩为13.9。由于额定输出转速和额定扭矩都大于螺杆所要求的，所以减速器的选择是合理的。图3-2显示了电机、减速器和主轴的连接图。图3-2连接示意图3.1.4电机检查电机扭矩检查:由于变速箱的作用，电机的输出扭矩要比大。根据100YB200GY38伺服电机的技术参数表可知，该型号电机的起动转矩和额定转矩远大于0.1112。因此，所选电机的转矩满足要求。检查输出功率:因为选用的扭矩合理，输出功率肯定能满足要求，所以没必要检查。3.1.5其他四轴驱动电机和减速器的选择。选择电机的方法和Z轴方

35、向的电机相同，不做计算，直接选择型号。其他五轴电机型号:100YS200GY38(X轴、Y轴、B轴)；9ys 90 gy 38(C轴)。变速箱型号:100GF30RT(X轴)；100GF60RT(Y轴)。3.1.6实现包头旋转运动的驱动电机的选择和设计在带传动设计中，我们已经完成了这部分电机的选型。以下是评选过程:我们已经在本章第一节第八节精确估算了带环的质量，大约是67，引力是670。加上驱动链条对带环上的小皮带轮施加的正压力。我们估计正压=1000。此外，包覆环中存在的摩擦是铜和钢之间的油润滑摩擦。因此，我们取油润滑的滑动摩擦系数。因此，启动时沿带环切线方向所需的推力为:应力图如下:图3-

36、3带环应力图有:在编带机的结构装配图(图1#)中，我们测量出编带环的直径约为。所以我们计算当带环开始时的开始时刻:其中包括:启动时沿带环切线方向所需的推力，80。带环的半径。所以我们计算:因为我们估计链传动的传动比在4左右，而我们设计的带传动的传动比是1，所以整个传动链的传动比在4左右，我们计算电机的起动转矩。所以我们选择宝马的110ST-M4010伺服电机。其技术参数如下:表3-2 110 ST-m 4010伺服电机技术参数表额定功率0.42千瓦额定电流1.73A额定转矩4Nm最大电流5.19A最大转矩12牛顿米转动惯量0.6510-3千克厘米-3额定转速1000转/分钟电机重量5.0千克全

37、速2000转/分钟编码器行号2500便士/转根据表中数据，伺服电机瞬时最大扭矩为12nm 3.5nm，满足启动要求。图3-4包装头示意图3.2本章概述驱动电机的选择是编带机电气系统设计中必不可少的重要部分。选择合理合适的电机不仅可以为编带机准确、快速、稳定的工作提供必要的前提条件，还可以避免不必要的消耗和浪费。在本章中，在对编带机进行详细分析后，选择了与每个轴配合工作的不同类型的电机。此外，在选择后，进行了全面和正确的检查，以确保所选电机的准确性。第四章电气系统设计4.1变频器介绍一般将固定电压和频率的交流电转换成可变电压或频率的交流电的装置称为“变频器”。在现代机床生产中，一般采用多电机驱动

38、，主轴和各进给系统由各自的电机驱动。由于机床加工范围广，工件不同，工序不同，使用的刀具也不同，所以要求机床的执行部件有不同的运动速度。因此，机床的主运动应能调速，而主轴调速系统一般采用交流主轴系统。随着变频调速技术的发展，数控机床主轴的交流传动也能很好地满足需要。主电机通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮带传动和主轴箱的减速齿轮带动主轴旋转(以获得更大的扭矩)。由于主轴电机调速范围宽，无级调速，大大简化了主轴箱的结构。由于其性价比高，变频器在车床上被广泛使用。为了产生可变电压和频率，设备必须首先将三相或单相交流电转换成直流电(DC)。然后，直流电(DC)被转换成三相或单相交流电(AC)。我们把实

39、现这种转换的器件称为“逆变器”。变频器也可用于家用电器。不仅有电机(如空调等。)还包括使用变频器的家用电器中的荧光灯。用于电机控制的变频器可以改变电压和频率。但荧光灯用变频器主要是用来调节电源频率的。汽车中使用的从电池产生交流电(直流电)的设备也以“逆变器”的名义出售。变频器的工作原理广泛应用于各个领域。比如电脑电源的供电。在这种应用中，变频器用于抑制反向电压和频率的波动以及电源的瞬时断电。通常情况下，变频器安装在控制柜内。要了解一台变频器的发热量，我们可以通过以下公式估算:发热量近似值=变频器容量(KW)55 W。这里，如果变频器的容量是基于恒转矩负载(过流容量为150% * 60s)，如果

40、变频器配有DC电抗器或交流电抗器，并且也在柜内，发热量会更高。最好将电抗器安装在变频器的侧面或上方。此时可以估算:变频器容量(KW)60 W。因为所有变频器厂家的硬件都差不多，所以上面的公式可以用于所有品牌的产品。注意:如果有制动电阻，因为制动电阻散热量大，最好安装在与变频器隔离的位置，比如机柜上或旁边。那么，怎样才能降低控制柜的发热量呢？变频器安装在控制柜内时，要考虑变频器的发热量。根据机柜产生热量的增加，机柜的尺寸应适当增加。因此，为了使控制柜的尺寸最小化，必须使柜内产生的热量最小化。如果在安装变频器时，将变频器的散热器部分放在控制柜的外面，那么变频器产生的热量有70%会释放到控制柜的外面

41、。因为大容量变频器发热量大，所以对于大容量变频器更有效。也可以用隔离板把机身和散热器分开，这样散热器的散热就不会影响逆变器机身。这个也很好用。变频器的散热设计是基于垂直安装，水平放置散热会变差！关于散热风扇，一般功率稍大的变频器都配有散热风扇。同时，也建议在控制柜的出风口安装冷却风扇。进风口要加过滤网，防止灰尘进入控制柜。注意，控制柜和变频器上的风扇很重要，谁也代替不了谁。此外，散热时还应注意以下两个问题:(1)在海拔高于1000m的地方，由于空气密度降低，应增加机柜的冷却风量，以提高冷却效果。理论上也要考虑上变频器的体积缩减，1000m每-5%。但实际上设计的上变频器的负载能力和散热能力一般

42、都比实际使用的要大，所以也要看具体应用。例如，在1500米，但周期性负载，如电梯，不必降额。(2)开关频率:逆变器的热量主要来自IGBT，IGBT的热量集中在开关瞬间。因此，当开关频率高时，自然频率转换器的发热量变大。有些厂商声称降低开关频率可以扩大容量，就是这个道理。矢量控制(1)转矩提升:该功能提高逆变器的输出电压，使电机的输出转矩与电压的平方成正比，从而提高电机的输出转矩。改善电机低速时输出转矩不足的技术，采用“矢量控制”，可以使电机低速时的输出转矩，如(无速度传感器)1Hz(对于4极电机，其转速约为30r/min)达到50Hz电源时电机的输出转矩(最高可达额定转矩的150%左右)。对于

43、常规的V/F控制，电机的压降随着电机转速的降低而增大，导致励磁不足，使电机不能获得足够的旋转力。为了弥补这一不足，逆变器需要提高电压来补偿电机转速下降引起的电压降。变频器的这个功能叫做“转矩提升”(*1)。转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而，即使输出电压增加很多，电动机转矩也不能相应地增加到其电流。因为电机电流包含了电机产生的转矩分量和其他分量(如励磁分量)。“矢量控制”分配电机的电流值，从而确定电机电流分量和产生转矩的其他电流分量(如励磁分量)的值。“矢量控制”可以通过响应电机端的电压降来优化补偿，在不增加电流的情况下让电机产生大转矩。该功能对于改善电机低速时的温升也是有效的。变频器的

44、制动制动的概念是指当电机转速高于同步转速时，电能从电机侧流向逆变器侧(或电源侧)。负载的能量分为动能和势能。动能(由速度和重量决定)随着物体的运动而积累。当动能减少到零时，物体处于静止状态。机械制动装置的方法是利用制动装置将物体的动能转化为摩擦力和能量消耗。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速也会随着频率降低。这时会发生一个制动过程。制动产生的电力将返回逆变器侧。这些能量会被电阻加热所消耗。当它用来提升类负载时，当它下降时，能量(势能)也会回到变频器(或电源)一侧进行制动。这种操作方法称为“再生制动”，这种方法可以应用于变频器的制动。在减速过程中，如果产生的电能没有被过热消耗，将能量送回逆变

45、器电源侧的方法称为“功率返回再生法”。实际上，这种应用需要“能量反馈单元”的选项。4.1.3提高制动能力为了散热消耗再生功率，需要在逆变器侧安装制动电阻。为了提高制动能力，不能制造的也在这个电压范围内给出额定扭矩。因此，低于额定频率的调速称为恒转矩调速。(T=Te，P:驱动器-:电机的中间关节。它的主要作用是接收来自主控盒(NC卡)的信号，然后对信号进行处理并传送给与电机相关的传感器，将电机的工作状态反馈给主控制器。驱动器的选择:这里我们选择伺服驱动器TSDA30B-TSB102B27H。4.3断路器定义:断路器按用途分为高压断路器和低压断路器。高低压之间的界限相当模糊。一般3kV以上的称为高

46、压电器。低压断路器又称自动开关，是一种具有手动开关功能，能自动进行失压、欠压、过载和短路保护的电器。它可以用来分配电能，不经常启动异步电动机，保护电力线和电动机，并在它们发生严重过载或短路和欠压故障时自动切断电路。其功能相当于熔断器式开关和过热及欠热继电器的组合。而且开断故障电流后，一般不需要更换零件，已经广泛使用。分类:按运行方式分，有:电动运行、储能运行、手动运行。按结构分:通用型和塑壳型。按使用类别分，有:选择性型和非选择性型。按灭火介质分，有:油浸式、真空式、空气式。根据移动速度，有:快速型和普通型。按极数有:单级、二级、三级、四级等。根据安装方式，有插入式、固定式和抽屉式等。高压断路

47、器(或高压开关)是变电站的主要电力控制设备，具有灭弧特性。系统正常运行时，能切断和接通线路和各种电气设备的空载和负载电流。当系统出现故障时，能在继电保护的配合下迅速切断故障电流，防止事故扩大。因此，高压断路器的工作直接影响电力系统的安全运行。高压断路器种类繁多，可分为:油断路器(多油断路器、少油断路器)、六氟化硫断路器(SF6断路器)、真空断路器、压缩空气开关等。工作原理:在断路器合闸过程中的任何时刻，如果保护动作接通跳闸回路，断路器能可靠断开，称为自由跳闸。带自由脱扣的断路器，可以保证短路故障时断路器能快速断开，避免扩大事故面积。4.4变压器几乎所有的电子产品都使用变压器。它的原理很简单，但

48、是变压器的绕线工艺会根据不同的应用有不同的要求。变压器的功能主要包括:电压转换；阻抗变换；隔离；稳压(磁饱和变压器)等。变压器常用的铁芯一般是E型和C型铁芯。变压器可分为配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、反接变压器、防雷变压器、箱式变压器、箱式变压器。最基本类型的变压器由两组用导线缠绕的线圈组成，它们通过电感合在一起。当其中一个线圈中流过交流电流(具有某一已知频率)时，另一个线圈中就会感应出相同频率的交流电压，感应电压取决于两个线圈之间的耦合程度和磁交联程度。一般连接交流电源的线圈称为“初级线圈”；这个线圈两端的电压称为

49、初级电压。次级线圈中的感应电压可能大于或小于初级电压，这由初级线圈和次级线圈之间的“匝数比”决定。因此，变压器分为升压变压器和降压变压器。大多数变压器都有固定的铁芯，初级和次级线圈缠绕在铁芯上。由于铁的高磁导率，大部分磁通量被约束在铁芯中，所以两个线圈可以获得高度的磁耦合。在一些变压器中，线圈和铁芯紧密结合，一次电压与二次电压之比与两个线圈的匝数比几乎相同。因此，变压器的匝数比通常可以用作升高或降低变压器电压的参考指标。由于具有升压和降压的功能，变压器已成为现代电力系统的重要附件之一。提高输电电压使长距离输电更加经济。至于降压变压器，使电力利用更加多样化。可以说，没有变压器，现代工业就达不到现

50、在的发展状态。除了体积小之外，电子变压器还 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/23809.htm t _blank 电力变压器电子变压器和电子变压器之间没有明确的分界线。一般60Hz电网的供电量很大，可能覆盖半个大陆。电子器件的功率限制通常受系统的整流、放大等元件的能力限制，有些是功率放大器，但与电力系统的发电能力相比，仍然属于小功率。变压器中常用各种电子设备，原因如下:提供各种电压电平，保证系统正常运行；为系统中不同电位下运行的部件提供电气隔离；为交流电流提供高阻抗，但为DC提供低阻抗；维持或修改不同电位下的波形和频

51、率响应。“阻抗”的重要概念之一，也就是电子特性之一，是以一个器件为前提的，即当电路元件的阻抗从一个电平变化到另一个电平时，即使其间使用了一个器件变压器。变压器-利用电磁感应原理将电能或信号从一个电路传输到另一个电路的电器。它是电能传输或信号传输的重要组成部分。1.变压器固定电磁装置变压器可以将一种电压的交流电转换成同频率的另一种电压的交流电。调压器的主要部件是一个铁芯和套在铁芯上的两个绕组。变压器原理:连接到电源的线圈接收交流电，称为初级绕组，而连接到负载的线圈发送交流电，称为次级绕组。同时，一、二次绕组磁通的相量为m，称为主磁通。辅助变压器的工作原理:变压器是一种转换交流电压、电流和阻抗的装

52、置。当初级线圈中有交流电流时，铁芯(或磁芯)中会产生交流磁通，在次级线圈中会感应出电压(或电流)。它由变压器铁心(或铁芯)和线圈组成。线圈有两个或多个绕组，其中连接到电源的绕组称为初级线圈，其他绕组称为次级线圈。2.理想变压器不考虑一、二次绕组的电阻和铁损，耦合系数K=1的变压器称为理想变压器。描述理想变压器的电动势平衡方程为:e1(t) = -N1 d /dt(4-2)e2(t) = -N2 d /dt(4-3)如果初级和次级绕组的电压和电动势的瞬时值都按照正弦定律变化，可以，不考虑铁芯损耗，根据能量守恒原理可以得到，由此可以得到一次、二次绕组电压、电流有效值之间的关系。变压器结构简介1.核

53、心铁芯是变压器的主要磁路部分。通常铁芯由高硅含量的热轧或冷轧硅钢片叠放而成，厚度分别为0.35 mm0.3mm0.27 mm，表面涂绝缘漆。铁芯分为铁芯柱和横片两部分，铁芯柱上套有绕组；该板用于闭合磁路，核心结构的基本形式有核心型和壳型。2.弯曲的绕组是变压器的电路部分，由双线绝缘扁线或漆包圆线制成。变压器的基本原理是电磁感应原理。现在以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:当电压Ú加在初级绕组上时；1，当前& Iacute1、在铁芯中产生交变磁通&闪光；1.这些磁通称为主磁通，在其作用下，两侧绕组分别感应出电势& Eacute1，& Eacute2。因为次级绕组的匝数不同于初级

54、绕组的匝数，所以感应电势E1和E2也不同。当忽略阻抗压降时，电压& Uacute1 & Uacute大小也不一样。当变压器二次侧空载时，只有主磁通的电流流过一次侧(& Iacute0)，这个电流称为励磁电流。当副边负载流过负载电流& Iacute2、铁芯中也产生磁通，试图改变主磁通，但当初级电压不变时，主磁通不变，会有两部分电流流过初级侧，其中一部分是励磁电流& Iacute0，其中一部分用来平衡& Iacute2，所以这部分电流遵循& Iacute2改来改去。电流乘以匝数，就是磁势。上述平衡作用本质上是磁势平衡作用，变压器通过磁势平衡作用实现原副边的能量传递。变压器的技术参数不同类型的变压器

55、有相应的技术要求，可以用相应的技术参数来表示。比如电力变压器的主要技术参数有:额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能、防潮性能。对于一般低频变压器，主要技术参数有:变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。A.电压比:两组变压器的绕组分别是N1和N2。N1是主要的，N2是次要的。当交流电压施加到初级线圈时，在次级线圈的两端将产生感应电动势。当N2N1时，感应电动势高于加在初级上的电压。这种变压器叫做升压变压器。当N2N1时，感应电动势低于一次电压，这种变压器称为降压变压器。初级次级电压和绕组之间的关系如下:U1/U2=N1/N2 (4-4)

56、其中n称为电压比(匝数比)。当nN2，U1U2时，此变压器为降压变压器。否则就是升压变压器。此外，电流比I1/I2=N2/N1，电功率P1=P2。注意，上述公式仅在理想变压器只有一个次级绕组时有效。当有两个次级绕组时，P1=P2+P3，U1/N1=U2/N2=U3/N3，必须利用电功率的关系计算电流，当有多个时，相应地进行类比。B.变压器效率:在额定功率下，变压器的输出功率与输入功率之比称为变压器的效率，即:=(P2P1)x100%其中是变压器的效率；P1是输入功率，P2是输出功率。当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率等于100%，变压器不会产生任何损耗。但实际上，并没有这样的变压器

57、。变压器在传输电能时，总会有损耗，损耗主要有铜损和铁损。铜损是指由变压器线圈电阻引起的损耗。当电流通过线圈的电阻发热时，一部分电能转化为热能而损耗。因为线圈一般是用绝缘铜线绕制的，所以叫铜损。变压器的铁损包括两个方面。一个是磁滞损耗。当交流电通过变压器时，穿过变压器硅钢片的磁力线方向和大小也随之改变，导致硅钢片的某些部分相互摩擦，放出热能，从而浪费了一部分电能。另一种是涡流损耗。变压器工作时，磁力线穿过铁芯，在垂直于磁力线的平面上会产生感应电流。因为这个电流形成了一个闭合回路，所以形成了环流，呈旋涡状。变压器的效率与变压器的功率水平密切相关。一般功率越高，损耗和输出功率越小，效率越高。反之，功

58、率越低，效率越低。变压器的c功率变压器铁芯的磁通量与施加的电压有关。在电流上，励磁电流不会随着负载的增加而增加。虽然负载增加铁芯不会饱和，但是线圈的电阻损耗会增加。如果线圈产生的热量超过额定容量，线圈就会损坏。如果你用的线圈是超导材料的，电流增加不会发热，但是变压器部分还是有漏磁引起的阻抗。但随着电流的增大，输出电压会下降，电流越大输出电压越低，所以变压器的输出功率不可能是无穷大。如果你再说一遍，变压器没有阻抗，那么当电流流过变压器时，就会产生特别大的电功率，很容易损坏变压器线圈。虽然你有一个无限功率的变压器，但也不能用。只能说随着超导材料和铁芯材料的发展，同样体积或重量的变压器输出功率会增加

59、，但不是无限的！变压器的分类:变压器可分为:输配电用电力变压器，包括升压和降压变压器等。特种电源专用变压器，包括焊接变压器、整流变压器、电炉变压器、中频变压器等。；测量用互感器，包括电流互感器、电压互感器、自耦变压器(调压器)等。自动控制系统用小功率变压器；通信系统用阻抗变换器等。结论本文主要研究了以下几个方面:(1)系统地分析和了解编带机各部分的组成和工作原理，对其相关技术有一定的掌握。编带机可以在不同的方向做出所需的动作。(2)通过综合计算和换算，选择了编带机所需的不同型号的电机，分别控制X、Y、Z、A、B、C轴的运动。通过验算，证明这些电机的选择是合理的。(3)选用不同的电气元件，通过电

60、气系统设计表达整个控制系统，使系统能够稳定运行。(4)利用Swartz仿真系统，将电气系统中的驱动器、变频器、电机等元件通过仿真元件连接在一起，验证了系统能够正常稳定运行。参考1周小倩。中国电力改革与促进热电联产和分布式电源的发展. 2006，90: 1-3邓钟惺。机电传动控制(第四版)M。华中科技大学，20063何建华。三峡左岸VGS水轮发电机组的国产化与创新。2006,7: 14-164伦顿，M.A .埃尔贝斯塔维。先进机床中直线电机进给驱动的运动控制。国际机床与制造杂志，2007，41:479-507。5桑松Ku，加里拉森，SabriCetinktut。以极低进给速度进行超精密加工的快速