DF7內燃機試驗站控制裝置設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

優(yōu)秀設計 燃機試驗站控制裝置設計 目錄 1. 前言 . 2 2. 機械傳動裝置設計 . 3 燃機試驗原理 . 3 動方案設計 . 4 動方案的比較 . 5 動機的選擇 . 7 擇電動機的容量 . 7 定電動機的轉速 . 9 動部件的設計與選擇 . 9 3電氣控制回路設計 . 10 機的點動控制 . 11 機的保護 . 11 機的正反轉控制 . 12 水溫的控制 . 13 水溫的監(jiān)測 . 14 水位的控制 . 14 程的控制 . 15 4. 控制臺的設計 . 15 表面板設計 . 錯誤 !未定義書簽。 表面板的區(qū)域劃分以及其空間分布 . 16 表的種類、數量及選擇 . 18 表面板的布置 . 19 制面板的設計 . 20 制開關和指示燈的選擇 . 20 制面板的空間布置設計原則 . 21 制面板的空間布置 . 22 制臺身形狀設計 . 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 制臺尺寸結構設計 . 26 制臺各項數據設計 . 26 結論 . 29 致謝 . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 . 30 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 1. 前言 在內燃機試驗中，內燃機輸出的功率必須用能量轉換方式進行吸收，通過一定的手段測試內燃機的各種性能，獲取各種試驗數據，從而對試驗對象進行研究。 電傳動內燃機車柴油機裝車功率為 1470大速度為 100km/h，如此之大的功率如果采用一般負載的測功率方法顯然是行不通的。 實驗是以水阻作為負載，同時模擬機車的各種工作狀況，檢查通過組裝后的機車是否滿足設計要求，以確保機車的組裝正確，動作可靠，運行安全。為了讓內燃機車牽引柴油機發(fā)電機組的輸出功率符合設計要求，達到穩(wěn)定功率輸出，必須進行大功率校核，目前國內采用較多的是水電阻和干電阻消耗功率的方式。該設計就根據這個問題，以 用水電阻消耗功率的方式來進行大功率校核，對柴油發(fā)電機組穩(wěn)定功率水電阻試驗站中電路部分的設計，使它能夠達到穩(wěn)定功率輸出的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 2. 機械傳動裝置設計 燃機試驗原理 目前，我國鐵路部門內燃機車的電力測功裝置大多數是水電阻，均采用人工控制。其原理當測功裝置活動極板下降時，埋入水中的面積增大，水電阻減 小，電流便隨之增大；反之極板上升時，埋入水中的面積減小，水電阻增大，電流便隨之減小。在進行機車負載特性試驗時，通過人工控制活動極板的升降來給定機車主發(fā)電機的電流，然后觀察主發(fā)電機的電壓、勵磁系統電參數及其它有關參數，人工計算電功率等，依此來分析判斷，到機車上尋找有關電器元件進行調整，以滿足機車牽引特性要求 為了使內燃機車的牽引柴油機組的輸出功率符合設計要求，達到恒功率輸出，就必須進行功率校核。目前國內采用的是用水電阻作負載消耗功率用水電阻作為負載有以下優(yōu)點：采用水做可變電阻，水的導電性較小， 由于是為火車提供 動力電源，電源電壓較高，所以電流通過電阻器產生的熱量較多，若利用固體可變電阻器，產生的熱量不宜揮發(fā)，且所需其他的冷卻裝置，造成整體體積增大，不利于使用。若采用水做可變電阻器，可利用水的蒸發(fā)、增加冷水、攪動水循環(huán)以降低變阻器的溫度便于操作與控制，而且減小了設備體積，降低了成本。 當置于水中的電極間有電流通過時，系統會發(fā) 生復雜的物理化學反應。 水被電解 ,陰極附近的氫離子就會與電極上的電子結合 ,被還原而放出氫氣 ;而陽極附近的氫氧根將放出電子給正極 ,發(fā)生氧化反應而形成水同時析出氧氣，兩極上發(fā)生氧化還原變化 , 分別放出 或消耗電子 , 其效果就好像在陰極有電子進入了溶液 ,而陽極得到了從溶液中跑出來的電子一樣 ,如此反復使電流在電極與溶液界面處得以連續(xù)。兩電極間的外電路導線上靠電子遷移導電 , 這樣就構了整個回路中連續(xù)的電流。在電場力的作用下 ,溶液中的離子向兩極遷移。電池中的反應都在電極的金屬 (溶液 ) 界面進行。反應速率直接與電流相聯系 ,反應進行的量直接與電池中通過的電量相聯系 ,反應的推動力與電源電壓有關 , 反應消耗的能量與水電阻和電解液的溫度和濃度等因素有關。 在用水電阻法對發(fā)電機功 率進行吸收時，會伴隨著水或電解液的電解和分解。 在水電阻池中，原動機輸送來的電能大部分由水的溫升將能量帶走，而另 一 部分能量則是由水或電解液的電解和分解消耗。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 動方案設計 水電阻實驗裝置主要由水阻槽、傳動裝置和監(jiān)控設備等組成。在水阻槽中注入水作為電阻，利用極板改變電阻的大小，從而達到測量的目的。 改變電阻大小的依據 l 兩極板之間的距離； 在一定溫度范圍下的電阻率 改變水電阻的大小就涉及到 了水的電阻率： 水的導電性能，與水的電阻值大小有關，電阻值大，導電性能差，電阻值小，導電性能就良好。根據 電阻公式 ，在水溫一定的情況下，水的電阻值 R 大小與電極的垂直截面積 s 成 反 比，與電極之間的距離 比 。在水溫基本恒定的情況下，我們一般可以通過改變兩極板正對的面積和極板之間的距離來改變水的電阻。采用改變極板間的距離來改變水電阻的大小，則要求電阻水箱的體積將會很大。一方面會浪費大量 的用水，另一方面，設計過程中的很多數據的取值都將會非常的大。而改變極板之間正對面積的大小就相對容易些，設計中將整塊極板分成面積大小相等的若干小面積極板，正負極相互隔開放置在水中。改變極板間距離的方法；一，旋轉浸入水電阻箱內水面以下的正負兩極極板，形成一定角度；二，選擇吊起一個單獨的極板（通常選擇正極），這樣，在吊起極板時，可以減少鋼絲繩的受力大小，同時，也可相應減小平衡鐵的用量，在選用吊起極板的橫梁時，也可以減小其型號。 綜上所述，述要改變水電阻的大小只要改變極板的相對面積的大小，極板分為上、下兩部分，下部 極板固定在水阻槽中，上部極板可以上下移動。上部極板作為陽極，接電流正極；下部極板作為陰極，接電流負極。 通過上極板的上下移動，來改變極板間的相對面積，這樣便可以改變電阻。這就是設計傳動裝置的依據。上極板的上下移動是通過傳動裝置實現的，包括滑輪組、卷揚機和電動機等裝置。監(jiān)控設備就是對試驗站的控制和對各項數據監(jiān)測，主要監(jiān)測主發(fā)電機的輸出電壓、電流、主發(fā)電機的勵磁電壓，電流。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 傳動原理圖如下： 圖 2 1 1、 2、極板 3、平衡塊 4、滑輪 5、鋼絲繩 6、卷筒 7、減速器 8、電動機 9、水槽 實驗中傳動機構需要實現的功能，極板的上下移動是通過滑輪組用纜繩連接，纜繩的另一端由電機來帶動，從而使活動極板能夠以一定的速度 動方案的比較 整套傳動機構由電動機、減速器和卷筒組成。合理的傳動方案首先要滿足機器的功能要求，例如傳動功率的大小，轉速和運動形式。此外還要適應工作條件，滿足工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、使用維護便利、工藝性和經濟性合理等要求。 方案一：采用兩極展開式圓柱齒輪減速器構成傳動系統。圓柱齒輪減速器機構簡單，效率高，容易控制，使用壽命長，維護方便，由于電動機 ，減速器與滾筒并列，導致橫向尺寸較大，機器不緊湊。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 圖 2 2（ a） 1 電動機 2 連軸器 3 制動器 4 二級圓柱齒輪減速器 5 卷筒 6 軸承 7 齒輪 方案二 采用蝸桿 齒輪減速器，這類減速器在絕大多數情況下，都是把蝸桿傳動作為高速級蝸桿傳動的效率較高，它所使用的傳動比一般在 50100 的應用范圍內，最高可達 250。蝸桿 齒輪傳動的傳動比大，結構緊湊，尺寸小，重量輕。但制造安裝較困難，傳動效率高。蝸輪輪緣需用有色金屬制造，機器總體布置尺寸緊湊。如圖： 圖 2 2（ b） 1 電動機 2 連軸器 3 齒輪 4 卷筒 5 軸承 6 齒輪 方案的對比選定：方案一的兩級圓柱齒輪減速器在通常情況下被廣泛的使用。它具有很多的優(yōu)點，但其結構布置較大，不太緊湊，且傳動比較小。在 850 之間。方案二的蝸桿 齒輪減速器，其結構緊湊，尺寸小，傳動效率高，傳動比大的優(yōu)點，而且不許要采用制動器?？傮w性能較高。因此經對比確定采用蝸桿 齒輪傳動較合適。 設計中，極板分為上下兩組，一組極 板固定在水阻槽中 ,另一組極板可以上下移動 ,在水箱里加入適當水 ,通過上極板的上下移動 ,來改變極板間的正對面積 ,這樣便可以改變電阻 監(jiān)控設備就是對試驗站的控制和對各項數據監(jiān)測 ,主 要監(jiān)測主發(fā)電機的輸出電壓 ,主發(fā)電機的磁電壓 ,電流 讓它們達到設計 的要求。達到電流 ,主發(fā)電機的磁電壓 ,電流 讓它們達到設計的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 動機的選擇 擇電動機的容量 電動機的容量（功率）選擇是否合適，對電動機的工作和經濟 性都有影響容量。小于工作要求，則不能保證工作機的正常工作或使電動機因長時間超載運行而過早的損壞，容量選得過大，則電動機價格高，傳動能力又不能充分利用。而且由于電動機經常在輕載下運轉，其效率和功率因數都較底，從而造成能源的浪費。 選擇電動機的的容量由額定功率表示。所選電動機的額定功率應等于或稍大于工作要求的功率。其大小主要由運行的發(fā)熱條件，依據工作機容量來確定，必要時還必須用過載能力及起動條件加以校核。在本傳動機構中，由于負載是穩(wěn)定的，無需進行過載能力的校核，也無需進行起動條件的校核。 電動機所需的功率為 ： P N 式中： 位： 位： N 工作機所需功率 下式求得： 1000w 式中： F 位 ： N； V 位： m/s； 極板運動所需的 牽引力的大小 由極板的重量和阻力大小決定。因為極板工作時要放置于水阻槽中，所以必須考慮到水的浮力對牽引力的影響。當極板完全放置于水中時，浮力最大，牽引力也就最??；當極板還未接觸水面時，沒有浮力作用，牽引力也就最大。最大牽引力就是極板還未接觸水面時所需的牽引力。極板的重量根據計算， 有 2217千克左右 ，如果直接用纜繩拉動，則需要比較大功率的電動機，而且難以控制?？梢圆捎靡粋€平衡力來減小纜繩拉力的大小 在纜繩的一端固定一個質 量較大的平衡物體，極板運動所需的牽引力就等于極板的重量減去平衡物體的重量再減去極板所受的浮力。 平衡物體的重量必須小于極板與起吊架的重量之和，必須小于極板與起吊架的重量和與最大浮力之差，否則極板無法完全插入水中。 這里考慮的最大牽引力就是極板還未接觸水面時所需的牽引力。即最大牽引力的大小買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 等于極板和吊架的總的質量減去平衡鐵的重量。 由前面計算可知極板和吊架的總質量為 2217衡鐵的質量為 2100 板起吊所需最大拉力為： F=（ 2217 定極板運動速度 在監(jiān)控站有四個儀表盤來表示電流的大小，分別表示個位十位百位千位。儀表的參數和狀態(tài)的變化能否處于正常的范圍，對操作人員的觀察認讀的準確性，快速性及疲勞程度有一定的影響。也就是說極板的起吊速度太快，儀表指針將急劇跳動，以致于不便觀察實驗數據。 電流的最大值可達到 6000A，由于試驗中難免會出現一些不確定因素，比如水的上下波動，溫度的變化等等，這些因素都會使指示儀表上個位上的數字變化非常快，致使人眼分辨不清，據實驗要求電流在個位上的變化不會對實驗產生 較大影響，因此我們只要看清十位上的變化就可以了。 在此假設人眼在二秒鐘的間隔內能看到電流儀表十位上的變化，即二秒鐘變化10A。 電阻的變化率可由以下公式求出 2 電阻的變化率為 在由公式 ，解得面積的變化率為 m 。 因此由極板的寬度 總塊數 12能夠算出極板上升的高度為 ： 0 . 1 4 0 7 0 . 0 9 41 . 5 m 則極板的速度 v=以工作機所需輸入的功率 1000w =效率的計算 總效率是每個傳動構件的效率的乘積： 1 2 3 由機械設計課程設計手冊查得： 減速器效率為 繩子與滑輪接觸的效率為為 卷筒效率為 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 算出 此電動機的所需的額 定功率 ： P 以，選擇的電動機額定功率必須 確定電動機的轉速 選擇適當的電動機轉速，以便確定滿足工作要求的電動機型號。容量相同的同類型電動機，有幾種不同的轉速可供選用，如三相異步電動機的同步轉速，一般有3000r/極） 1500r/極） 1000r/極）及 750r/極）四種。電動機的同步轉速越高，磁極對數愈少，其重量愈輕，外廓尺寸愈小，價格愈底。電動機的轉速與工作轉速相差過多 勢必使傳動比加大，致使傳動裝置的外廓尺寸和重量增加，價格提高。而選用較底轉速的電機時，則情況正好相反。 因此，在設計中常用同步轉速為 1500r/ 1000r/本設計中，活動極板的起吊速度將是非常小的，故要求傳動比較大。所以選擇同步轉速相對較小的 1000r/ 選擇電動機的類型和結構型式 在交流電動機中，三相異步電動機在工業(yè)中廣泛的應用。常用的 Y 系列三相異步電動機為全封閉自扇式籠型三相異步電動機。其結構簡單，工作可靠，起動特性好，價格低廉，維護方便等優(yōu)點。 根據額定功率轉 速及工作條件選擇三相異步電動機為： 技術參數為： 額定功率： w 滿載功率： 910r/m 動部件的設計與選擇 一減速器 在傳動裝置中，減速器是裝置中的重要部件之一，其傳動性能、特點直接影響到整個升降裝置的性能，而且減速器生產成本較高，為此合理的選擇減速器，對降低生產成本和提高效率有很大的影響。設計中采用齒輪 二卷筒 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 卷筒用以收放和儲存鋼絲繩，把電動機提供的回轉運動轉換成所需要的直線運動。卷筒有單層卷繞和多層卷繞之分。一般起重設備多采用單層卷 繞的卷筒，多層卷筒容繩量大，用于起升高度特大或特別要求緊湊的情況下。 設計采用單層卷繞卷筒，用灰鑄鐵鑄造。表面切制螺旋槽，這樣就可以增加鋼絲繩與卷筒的接觸面積，又可以防止相鄰鋼絲繩的相互摩擦，從而提高了鋼絲繩的使用壽命。螺旋槽有標準槽和深槽兩種形式，設計采用標準槽，它的槽距比深槽短，其卷筒的工作長度比深槽的短，結構緊湊。 加負荷和較大過載是，極少發(fā)生驟然斷裂，且強度高，彈性好，自重小，工作平穩(wěn)，噪音小。 3電氣控制回路設計 傳動用電機控制極板的升降，為了使極板能夠實現升降兩方向的運 動，電機必須買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 具備正、反轉的功能，當我們按下電機就帶動極板做升或降的運動，為了方便操作，我們還可以利用接觸器輔助常開觸點構成自鎖結構，就可以保證在松開按鈕時電機能夠持續(xù)工作；同時為了防止極板的運動超出極限位置，所以還應該有一對限位開關；如果需要將極板調整到指定位置時，以上那種連動方式是難以實現的，因此還需要電機的點動控制，即點一下，動一下；此外在電機工作中還可能出現過載負荷的情況，造成 異?；蚬收隙鴮е码姍C損壞，嚴重時會造成重大事故，因此 電機的保護也是必不可少的。 機的點動控制 當電動機需要點動時，先 合上開關 時電動機尚未接通電源。按下起動按鈕流接觸器 動它的三副常開，主觸頭 動機接通電源運轉。 鈕松開后，接觸器 圈斷電，銜鐵受彈簧力作用而復位，帶動它的三副常開主觸頭 動機斷電停轉。因為只有按起動按鈕 手不按 以能對電動機起到點動控制。如下圖： 圖 3 1（ a）電機的點動控制 機的保護 電動機在實際運行中，常遇到過載情況。若過載不太大，時間較短，只要電動機繞組不超過允許溫度，這種過載是允許 的。但過載時間過常，繞組溫超過允許值時，將會加劇繞組絕緣老化，縮短電機使用年限，嚴重時甚至會使電機燒毀。因此凡電動機長期運行時，都需要對其過載提供保護裝置。為了充分發(fā)揮電動機的過載能力，保證電動機的正常起動和轉動，而當電動機一旦常時間出現過載，整個電路又能自動切斷電路，因而需要能隨過載程度而改變動作時間的電器，熱繼電器。熱繼電器是利用電流的熱效應原理來工作的保護電器，它在電路中是做三相交流電動機的過載保護用的，但須指出的是，由于熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在熱電路中不能做瞬時過載保護，但不能做短路保護。當電 機過載時，熱繼電器的發(fā)熱元件動作，帶動常閉觸點斷開，從而斷開電路。 選擇適當型號的熱繼電器可以保護電動機使之免受長期過載的危害。它除用于過載保護外，還可以對斷電、電流不平衡運行以及電動機發(fā)熱狀態(tài)進行控制。它的特買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 點結構簡單、價格低廉、使用方便。 機的正反轉控制 水阻實驗其工作原理，活動極板的運動是通過控制電機的正反轉來實現的。電機正轉，極板下降；電機反轉，極板上升。從而改變活動極板與固定極板之間的水電阻，達到調整機車主發(fā)電機輸出電流的目的 . 為了實現正反轉，只需要實現電機的正反轉功能一般有一下三種途 徑。 合， 圈通電輔助觸頭 合，形成自鎖回路，送開 機仍然處于工作狀態(tài)；此時若誤將 么線圈 么在主電路中，將產生短路故障。 圖 3 3（ a） 加 圈的輔助常閉觸點就能避免因為誤操作帶來的不良后果。當正轉時，按下 線圈通電并動作，電機正向啟動運行， 一隊自鎖觸頭閉和形成自鎖支路，另一隊聯鎖觸頭斷開；若電機由正向轉為反向時，首先要按下 線圈斷電 ，恢復常態(tài)，電機斷電停轉，再按下線圈通電， 主觸頭閉合，電機反向運行，同時 鎖觸頭閉合， 這種控制線路的缺點是操作不方便，每次動作時，都要首先按下停止按紐，但它可以保證，在同一時間內，只有一個接觸器線圈在動作。 控制原理圖如下 圖 3 3（ b）輔助觸頭作聯鎖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 電動機正轉時，按下正轉按鈕 合，此時它的常閉觸頭段開， 處在段電狀態(tài)下，正轉接觸器 助觸頭閉合，形成自鎖；當需 要反轉時，只要按下反轉開關 這種接線方式，不僅可以避免兩個接觸器同時通電，而且操作方便，由電機正轉到電機反轉，不需要停止電機過度，直接就可以實現，因此在設計中采用這種控制機理。 圖 3 3（ c）復式按鈕和觸點聯鎖 水溫的控制 測功裝置平均水溫為 6O左右，出水溫度小于 8O為宜 。 平均水溫過低，水電阻率增大，使測功裝置容量減小， 不能滿足機車大電流試驗的要求；出水溫度大 于 80中出現大量氣泡，引起水面激烈 波動，使機車負載變化，檢測儀表讀數跳動，產 生試驗誤差，或者不能滿足機車 小電流試驗的 要求。 為了保持水的電阻率有一個穩(wěn)定的值， 就需要使水的溫度保持穩(wěn)定。所以需要對水槽中的水溫進行控制與監(jiān)測。水的電阻率決定了實驗裝置的性能。從理論上講 ,水的電阻率與水的溫度成反比，水的溫度越高，電阻率越小，水中通過的電流就越大。當水溫達到一定的高溫時 ,水中會出現大量的氣泡， 引起水面的波動， 導致電阻率的不穩(wěn)定。而且水阻槽中上下水溫也會 有一定的溫差，水槽的上部溫度高，而下部的溫度會低一些。這樣 會影響到儀表測量的準確性。只有當水的溫度均衡穩(wěn)定時才能使實驗得到理想的電阻。所以我們需要對水溫進行控制。解決這個問題一般有三種方法；一是采用 冷卻塔水循環(huán)系統，達到提高平均水溫、降低出水溫度的目的，這種方法由于實際意義不大；二是采用 本體水循環(huán)方式，達到了均溫、省能的目的；三是試驗前先將極板全部埋入水中，通以電流產生熱量來提高平均水溫，以滿足機車大電流試驗的要求。但這種方法不 。僅延長了試驗周期，也消耗了大量能源。 設計中采用了本體水循環(huán)原理，就是利用 一個水泵，將水阻槽下面低溫的水與表面高溫水進行互換，達到穩(wěn)定水溫的目的。水循環(huán)裝置控制 電路圖 如下 按下按鈕 圈 電并自鎖，水泵電動機轉動，實現水循環(huán)功能。當按下按鈕 泵電動機停止轉動，停止抽水。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 圖 3 4 循環(huán)水泵啟動原理圖 水溫的監(jiān)測 設計采用傳感器對水阻槽中的水溫進行監(jiān)測。傳感器的選用主要根據檢測物理量的種類和傳感器的性能指標來確定。雖然傳感器的性能指標眾多，但其中的靈敏度和溫度性最為重要，不可能也沒有必要選擇所有性能指標都十分優(yōu)良的傳感器，應該根據實際要求確保滿足主 要參數。 熱電傳感器能將溫度的變化變換為電動勢或電阻的變化，主要有下列三種 : 熱電偶 熱電阻 熱敏電阻。因為水的溫度在 0c 100以應該選用后兩種。 設計采用的熱電阻是溫度傳感器 主要參數如下 : 三位半數顯方式； 測量范圍： m； 測量精度： 2 水位的控制 水阻實驗在進行過程中，因為水作為負載通過較大的電流，會產生大量的熱，導致水 大量的蒸發(fā)消耗。為了保證極板之間的導電水電阻的截面積不受到影響，則必須限定一個最低水位，這個水位高于極板之間的導電水電阻的水面高度。當水面下降，到達最低水位時，則需要往水阻槽內加水 ， 使水面高度始終保持在最低水位之上。進水裝置應該具有自動控制的功能，自動裝置可以準確判斷水面高度是否高于最低水位，不會出現人工判斷所帶來的誤差。往水阻槽中加水還能實現對水溫進行調節(jié)，當水溫高于實驗的預想的溫度時，加入部分冷水可以降低水阻槽的水溫，所以進水裝置又需要一套手動控制，起到人工調節(jié)水溫的目的，可以實現想要達到的水溫。由此可見，進水裝置需要有自動和手動雙重控制的功能。進水和放水由電磁閥來控制選用 自動控制需要在最低水位的高度安裝一個行程開關。當水面不斷下降，到達行開關的位置時，即觸動開關，行程開關打開進水裝置，此時進水裝置自動往水阻槽內進水。設計中行程開關采用的是 球磁性開關 ，它能對液體的液位進行準確的監(jiān)測和控制。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 程的控制 為了使極板的行程不會超出所允許的最大位移，確保極板不會和上方的橫梁與下方的水槽相互接觸，因此對極板行程的控制也必須考慮到。 圖 3 7限位開關 如圖，當極板 上升或下降到最大行程時，就會撞到橫梁上或水槽底部的限位開關，使之閉合，通過一組連動開關從而斷開控制回路，使電機停止。 4. 控制臺的設計 控制臺的設計，最關鍵的是控制器與顯示器的布置必須位于作業(yè)者正常的作業(yè)空間范圍保證 儀表面板是用以安裝顯示器和控制器的裝置，是人機對話的窗口，也是人們在使用產品時觀察、操作最頻繁的部位。對于儀表面板的設計，主要包括儀表板的形式、空間位置和儀表的排列布置。 儀表面板的形式 確定儀表面板的形式的原則是操作者在不轉動頭部和眼球的情況下，即可看清全部儀表，并且儀表面板 的顏色應采用柔和較暗的色調，以減輕眼睛的疲勞。由這一原買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 則出發(fā)，根據儀表數量和控制室容量可選擇以下三種儀表面板形式 a. 直線型。此種形式結構簡單，安裝方便，但視覺效果較差。適用于顯示儀表較直線小的小型控制室。如圖 b. 圓弧型。此種形式視覺條件較好，但結構安裝較復雜。適用于儀表數量較多的中型控制室，弧面上布置的各顯示器與操作者的視距相等，觀察時不需要調節(jié)視距，各控制器與人肢體活動距離一致，因而操作較為正確、便捷。如圖 c. 折彎型。彎折式的優(yōu)點是眩光較少，視覺條件較好 ，結構和安裝比較簡單，適用于儀表數量多的大中型控制室。 由于在實驗中我們只用到五種儀表，和較少的控制按鈕和信號燈。通過比較我們采用直線型的儀表面板。 儀表是顯示裝置中用的最多的一類視覺顯示器，按其認讀特征分為兩大類： a數字式顯示儀器：它直接用數碼來顯示有關的參數或工作狀態(tài)的位置，特點是顯示簡單，準確，可以顯示各種參數和狀態(tài)的具體數值。這類顯示裝置具有認讀速度快，精度高，且不易產生視覺疲勞等優(yōu)點，但不具有動態(tài)效果。 是用模擬量來顯示機器有關參數和狀態(tài)的視覺顯示裝置。其特點是顯示的信 息形象化，直觀，使人對模擬值在全量程范圍內所處的位置一目了然，并能給出偏差量，對于監(jiān)控作業(yè)效果好。但認讀速度慢，誤讀率高。 根據實驗的需要，我們要對電路中的電壓、電流進行測試，所以選擇數字式顯示儀表。 表面板的區(qū)域劃分以及其空間分布 在日常生活和工作中 ,人們都有這樣的經驗 ,當觀察一個物體的時候 ,被視物在矢狀面內與眼睛所處的角度不同的時候 ,觀察效果是不同的 ,其中的關鍵就在于有一個買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 最佳觀察角的問題。 通常采用坐姿時，儀表面板的高度一般不高于視水平線 10 ， 不低于視水平線45 ，最好與操作者的眼高 相平。水電阻恒功率控制臺需人工長時間操作，故在設計時應使人與儀表面板間有舒適的工作角度，兼顧到人在精神狀態(tài)好與疲勞時均能有效、正確的進行工作，設計時采用儀表面板與地面成 70 。 工作臺的形式確定后，面板上的顯示器和控制元件的合理布局就成了關鍵問題。首先應該以實用性為主要依據，根據操作人員的行為特性，保證控制面板的正確操作 ，為人提供一個良好的操作界面，其次再從美學的角度來考慮各元器件的布局，達到美觀、協調的目的。 為了保證工作效率和減少人體疲勞，面板的設計原則應該盡可能地讓操作者不轉動頭部和眼睛，更不必移動操 作工作位置，便可方便地操作，并可從顯示器上獲取全部信息。為此，面板區(qū)域的合理劃分，元器件的合理配置就成為首要問題。 為了使儀表顯示的信息能有效地傳達給人 ,儀表往往以某種方式布置在一定的空間中 ,并與觀察者形成一定的幾何關系 ,這種幾何關系應該 保證每個儀表都處于最佳觀察范圍內 ,并做到等視距。當觀察者正前方一塊儀表板內需要 布置較多的儀表時 ,可把儀表面板設計成圓弧形或者是梯形。當采用梯形面板的時候 ,兩側面板與中央版面之間的夾角以 65為好 ;雙人使用的時候 ,可采用 45到 55的夾角。布置一般儀表的時候 ,其視距最好在 560 75 確性和速度問題做過詳細的研究 ,他們認為 ,隨著儀表從事業(yè)中心遠離 ,認讀的準確性下降 ,而無錯認讀的時間增加。同時在大約 24 的水平視野范圍內 ,無錯認讀時間無明顯變化 ,但以后就開始急劇的上升 ,這說明次區(qū)域為最佳視覺工作區(qū)。他們曾經做一個實驗 ,結果表明 :一般的儀表應該布置在 20 40的水平視野范圍內 ;而最重要的儀表 ,應該設置在視野中心 3范圍內 ,這一視野范圍人的視覺工作效率最優(yōu) ;40 60區(qū)域只允許設置次要的儀表 ,除了不常用和不重要的儀表外 ,一般不宜設置在 60水平視野之外。原則上都應該設置在人不必 磚頭或者轉身即可看見的視野范圍之內。 實驗結果表明：當視距為 800的正確認讀時間與水平視野的范圍 如下圖所示。 從圖中可以看出 ， 當水平視野在 20范圍內為有效認讀范圍，當超過 24時，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 其正確認讀的時間遍急劇增加。因此常用的主要儀表應盡可能的配置在視野中心 3范圍內，一般性的儀表可布置在 20 40范圍內，次要性的儀表可布置在 4060范圍內， 80以外視野范圍一般不布置儀表。 表的種類、數量及選擇 儀表是工業(yè)生產中用得最多的視覺顯示器 ,由于功能和用途的不同所以儀表的種類也 比較多 ,選擇的時候應該注意顯示的形式。其選擇原則如下 : 1. 讀數用儀表 :無論從讀數的速度和精度來說 ,均以數字式儀表為最優(yōu) ,而以長條式儀表為最差。 2. 檢查用儀表 :這類儀表一般不宜采用數字式和小開窗式 ,而以采用指針運動式儀表較為合適 ,以便操作者一眼就能看出指針偏離正常位置的情況。檢查用儀表關鍵在于應當使指針在儀表上顯的十分突出 ,同時可使指針偏離正常位置的時候 ,給出一個燈光信號或音響信號 ,或使偏離正常位置的表面顏色不同 ,這樣可以大大提高儀表檢查工作的效率。 3. 警戒用儀表 :其要點是必須使儀表表面的正常警戒 區(qū)和危險區(qū)有明顯的區(qū)別。一般的形式是采用不同顏色來劃分這些區(qū)域 ,如綠色表示正常區(qū) ,黃色表示警戒區(qū) ,紅色表示危險區(qū)。 4. 追蹤用儀表 :必須使操作者一眼便可看出需要狀態(tài)與實際狀態(tài)之間的差距以及它們的變化趨勢 ,一般無須精確讀數 ,所數字式儀表和儀表面運動式儀表均不太合宜 ,而以長條式儀表追蹤效率最好 ,圓形儀表次之。 5. 調節(jié)用儀表 :一般采用指針運動式 ,或儀表面運動式 ,最好右操作著直接控制指針或儀表面的運動 ,而不是通過儀表外的另一個旋鈕來控制它。 根據實驗要求，控制臺上測試儀表的精度應該高于機車上檢測儀表的精度，即 控制臺上的儀表精度最低也必須為 1級。設計采用的是數字儀表 ， 它使測量技術數字化，具有讀數準確、分辨率高的特點。操作中需要檢測的工作數據有主發(fā)電機的輸出電壓、電流，主發(fā)電機的勵磁電壓、電流，水的溫度以及柴油機的轉速。因為采用的是數字儀表，所以控制面板上一共需要布置 6塊檢測儀表的顯示器。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 表 4表的種類、數量 表 名 型號 量程 測量精度 數顯形式 主電流表 電壓表 磁電流表 磁電壓表 油機轉速表 溫度表 儀表面板的布置 儀表顯示的數據是整個實驗最終需要得到的數據 ，需要經常觀測， 應該放置在最易觀察的位置 ，所以將儀表放置在 水阻控制區(qū)的上方，在操作人員 水平視野 20范圍內。設計將 6塊儀表分為兩排排列，其中主電流表與主電壓表上下相鄰 ，勵磁電流表和勵磁電壓表上下相鄰，其中主電流表和主電壓表最重要，所以放置在靠近中央分界線的位置。 6 塊儀表 安裝尺寸均為 18080表與左、右邊線的間距取為100下邊線的間距取為：上邊距 30邊距 40之間的間距為左右 60間為 60由于一排 3 個儀表的總長度 =180 3+60 2=660高度=80 2+60=220 所以儀表面板的總長度 =400+200=600文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 總寬度 =220+30+40=290照儀表的最佳尺寸數據，沒有超出儀表板的最佳尺寸范圍。 儀表面板布置如下： 圖 4 1 3 制面板的設計 控制面板是實驗裝置的控制中心，它的正確操作直接影響實驗裝置的正常使用，而控制面板又直 接與人交換信息，所以控制面板的設計應該與人的行為特性相一致，符合人的行為習慣。用人機工程學的方法來設計安裝控制面板，才能從客觀條件上減少失誤的因素，提高操作人員的工作效率。設計時應該考慮科學性和實用性。面板的設計包括了各種元器件的選擇，安裝和布局，以及面板的刻度、文字、圖形、色彩等方面。既要體現出設計水平，又要考慮人 機 環(huán)境系統的協調，使他既適應人體的不同要求，又適合工業(yè)生產并且經濟合理。使用視覺顯示裝置 ,在與迅速、方便、準確地給人提供視覺信息 ,因此 ,儀表等視覺顯示裝置的不止應該根據人的視覺特點 ,按最佳的 觀察方式進行 ,方能提高視覺認讀效率和精度。鑒于以上的要求 ,我們在不止視覺顯示裝置的時候 ,應該使顯示信息的表面盡可能與觀察者的實現垂直 ,保證獲得最高的觀察精度。如果條件不允許的話 ,顯示器表面可按照 70 80的觀察角度布置 ,也能獲得較高的觀察精度。 人的動作的效果及特征與操縱裝置的性質、功能、結構特征等密切相關。為了提高人機系統的綜合效率，使設計出的操縱裝置符合人的使用要求，就必須先按人的使用要求來設計操作動作，以保證操縱設置設計的合理性。 制開關和指示燈的選擇 控制開關的形式應該根據所實現的 功能來確定，工作臺上一般功能的控制開關常采用按鈕開關，其操作簡單，布置方便。也可以采用其他形式的開關來實現一些特殊功能，比如需要快速接通和短開的場合可以采用撥動開關。 按鈕的尺寸主要按成人手指端的尺寸和操作要求而定。一般圓形按鈕直徑以8鈕應高出盤面 5程一般為 小不得小于 6 確定指示燈的亮度應該根據使用場合的背景照明強度和信號燈的顏色，由于強光信號比弱光刺激性大，容易引起注意，所以指示燈的亮度至少高于背景亮度的兩倍在用來顯示危險或緊急狀態(tài)的警告燈和指示 燈并用的場合，警告燈的亮度應明顯高于指買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 示燈的亮度。 色彩的選擇也很重要，不同的顏色在生理上不僅會引起人們不同的感覺，而且使人的心理上會產生不同的反差。按鈕開關與 指示 燈應該注意本身顏色與所實現的功能是否搭配，是否符合人們 1264 57其中 10以實現開始放水和停止放水雙重功能。11 其余控制開關均選用按鈕開關。 3 6791110余 12用紅色，3 567選型結果如下： 型號 額定電壓 額定電流 安裝尺寸 外殼材料 按鈕開關 20 5 25 塑料 旋鈕開關 20 5 25 塑料 鑰匙開關 620 5 40 塑料 指示燈 20 5 25 塑料 制面板的空間布置設計原則 元器件布置一般應考慮控制器的使用頻率原則、 重要性原則和使用邏輯原則，并應對安排的優(yōu)先次序進