電動(dòng)式鋼管自動(dòng)測(cè)長機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

購買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 I 摘 要 鋼管是一種用途廣泛的工業(yè)金屬材料，也是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要支柱。 本文根據(jù)國內(nèi)外鋼管生產(chǎn)線上精整區(qū)測(cè)長系統(tǒng)的研究開發(fā)現(xiàn)狀 ， 以 測(cè)長的硬件設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)作為 設(shè)計(jì) 研究的主要工作： 本文 敘述了鋼管的工藝生產(chǎn)流程及 際標(biāo)準(zhǔn)；說明了國內(nèi)測(cè)長系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀及存在的問題并闡述了開發(fā)測(cè)長系統(tǒng)的必要性；陳述了課題的來源和論文的主要工作和意義。提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求；根據(jù)系統(tǒng)的整體組成結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了測(cè)長系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)組成和工作過程以及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題；最后給出了控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方 案及主要硬件的參數(shù)，簡述了 程的方式 特點(diǎn)性，提出了 序的測(cè)試策略。提出了上位機(jī)軟件的測(cè)試策略和監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)。 提出了 示；著重介紹了 序的模塊化設(shè)計(jì)以及各個(gè)工位的程序流程、程序功能塊的劃分以及與上位機(jī)通訊的基本原理和時(shí)序圖 ， 介紹了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能模塊的設(shè)計(jì)； 陳述了上位機(jī)通訊方案的設(shè)計(jì) ，而且在 機(jī)械 關(guān)鍵 部分 進(jìn)行了 計(jì)算和校核。 最后 總結(jié)了測(cè)長控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)開發(fā)過程所做的工作，并對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞 ：鋼管；測(cè)長； 機(jī)；編碼 器；光電傳感器 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 is as a of in to In on of of on s of nd of PI of of of of as as of of to s of of of nd 7400 in of LC is of of LC on LC of of LC of of of is of is on of he in of to 買文檔送 子版圖紙， Q 11970985 或 401339828 1 目 錄 1 緒 論 . 6 題研究的背景 . 6 管自動(dòng)測(cè)長系統(tǒng)的的分類 . 7 前國內(nèi)鋼管自動(dòng)測(cè)長的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì) . 9 內(nèi)鋼管自動(dòng)測(cè)長發(fā)展?fàn)顩r . 9 管自動(dòng)測(cè)長的發(fā)展方向 . 9 2 方案原理的設(shè)計(jì) . 10 2. 1 測(cè)長系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 10 管自動(dòng)測(cè)長原理 . 10 部件方案選擇及說明 . 12 動(dòng)方案說明 . 12 電傳感器的選擇及說明 . 14 . 15 應(yīng)用中問題分析及改進(jìn)措施 . 16 制系統(tǒng)的方案 . 17 . 17 . 18 . 20 位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試策略 . 21 3 部件設(shè)計(jì)及計(jì)算 . 22 . 22 . 22 . 25 . 26 的選擇與 計(jì)算 . 27 栓的選擇與校核計(jì)算 . 27 差的分析 . 28 差理論分析 . 28 . 30 . 31 4 控制系統(tǒng) . 32 . 32 . 32 . 32 . 33 序的測(cè)試 . 40 位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 41 位機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控功能模塊設(shè)計(jì) . 41 . 44 5 總結(jié)與展望 . 45 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 . 45 望 . 45 致謝 . 46 參考文獻(xiàn) . 47 附錄 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 1 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 2 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 1 緒 論 題研究的背景 鋼管廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、建筑和石化等行業(yè)，又是國防工業(yè)的重要材料，用于制造槍管、炮筒以及其他武器。 鋼管的生產(chǎn)工藝種類繁多，生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也很龐大。 按照工藝流程，管坯進(jìn)入車間后按照工藝要求鋸成定尺長度，然后依次經(jīng)過環(huán)形爐加熱、三輥穿孔機(jī)穿孔、連軋機(jī)軋鋼、定徑機(jī)定徑。加工成的鋼管需要減徑的再加熱后送至減徑機(jī)上減徑。從定徑或減徑機(jī)軋出的成品管，送至鏈?zhǔn)嚼浯采侠鋮s，冷卻后鋸成定尺長度的鋼管 （有的需要熱處理 )輸送到斜輥式矯直機(jī)上矯直，矯直后依次經(jīng)過超聲波探傷，水壓機(jī)試驗(yàn)，隨后進(jìn)行其他各項(xiàng)精整工序。精整后的成品管經(jīng)過感應(yīng)加熱爐后進(jìn)行涂油打捆入庫。 鋼管測(cè)長是對(duì)成品鋼管進(jìn)行長度根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)把鋼管定義為好管或壞管。隨著我國加入 內(nèi)市場和國際市場的接軌，鋼管市場同樣面臨一系列的問題。國內(nèi)鋼管進(jìn)入國際市場，必須遵守國際的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。比如無縫鋼管要遵守國際標(biāo)準(zhǔn) 5表 1示）。 過去，大部分的鋼管廠家采用人工的方式進(jìn)行測(cè)量。人工測(cè)定鋼管的長度，這種做法沿用了很 長一段時(shí)間，部分廠家目前仍在使用。很明顯，這些方法存在測(cè)量精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。 表 1 1 標(biāo)準(zhǔn)摘錄 8162尺寸偏差 外徑 項(xiàng)目 允許偏差 管體 DD 接箍 1% 重量 壁厚 單根 車載量 長度 項(xiàng)目 范圍 1 范圍 2 范圍 3 油管 5m 套管 6m 上個(gè)世紀(jì) 90 年代開始，國內(nèi)一些大型的鋼鐵公司的產(chǎn)品為了參與國際競爭，耗巨資引進(jìn)國外的整條流水線。這些進(jìn)口的設(shè)備測(cè)量精度高、生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、字跡購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 統(tǒng)一規(guī)范。但是進(jìn)口設(shè)備成本高、要求工人素質(zhì)高、維護(hù)成本也高。落后的傳統(tǒng)方法與高成本的進(jìn)口設(shè)備都難適應(yīng)國內(nèi)的市場需求。因此，開發(fā)研制同類產(chǎn)品已經(jīng)迫在眉睫。 管自動(dòng)測(cè)長系統(tǒng)的的分類 長度是鋼管的主要規(guī)格指標(biāo)之一，是 成品鋼管貿(mào)易結(jié)算的主要依據(jù)，每根鋼管的實(shí)際長度是噴標(biāo)信息的重要組成部分。 鋼管測(cè)長方法歸納起來有兩種方案： 1電荷耦合器件（ 管測(cè)長方案 6 目前鞍鋼無縫鋼管廠熱軋二車間生產(chǎn)線的測(cè)長系統(tǒng)即采用此方案。該測(cè)長方案包括精測(cè)和粗測(cè)兩部分。圖 1 2 和圖 1 3 為系統(tǒng)的示意圖。粗測(cè)部分由若干光源（激光器）和光電傳感器組成。每一點(diǎn)光源和光電檢測(cè)器組成一條測(cè)試線，各條測(cè)試線之間相互平行，且距離相對(duì)固定，每相鄰的測(cè)試線之間的最大距離小于 件精測(cè)的測(cè)量范圍。當(dāng)鋼管的前端經(jīng)過測(cè)試線時(shí)，光電檢測(cè)系統(tǒng) 發(fā)出信號(hào)，將相應(yīng)的 I 0 信號(hào)送到單片機(jī)中。精測(cè) 攝像機(jī)，具有 2048 曝光像敏單元。為提高測(cè)量精度和可靠性，采用透光法進(jìn)行 像測(cè)量，即光源和 件分別置于生產(chǎn)流水線的兩側(cè)。精測(cè)光源的光線一部分可以通過透鏡投射到 件上，另一部分則被鋼管擋住，光線無法到達(dá) 件上，如圖 1示。在精測(cè)過程中，鋼管在不同位置時(shí)， 件上的亮區(qū)長度也不相同。當(dāng)鋼管在生產(chǎn)流水線上向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果其前端與粗測(cè)部分中某一條測(cè)試線重合。而型鋼又在精測(cè)范圍內(nèi)，此時(shí)，即可進(jìn)行型鋼 的測(cè)長。單片機(jī)在這瞬間同時(shí)進(jìn)行粗測(cè)和精測(cè)。單片機(jī)檢測(cè)型鋼與哪一根測(cè)試線相遇，求出粗測(cè)的長度。整個(gè)型鋼由圖 1以看出，整個(gè)鋼管的長度為： L=0L+1L2 式中， L 為鋼管總長，0一個(gè)測(cè)試線之間的距離，2統(tǒng)巧妙的將精測(cè)和粗測(cè)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的長度測(cè)量。精度可以達(dá)到 1 此方案具有系統(tǒng)硬件簡單、速度快、可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著對(duì)測(cè)量環(huán)境要圖 1長原理圖 圖 1測(cè)圖 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 求高，設(shè)備安裝調(diào)試不方便，維護(hù)困難等 缺點(diǎn)，對(duì)于周圍溫差大、光線不強(qiáng)、灰塵大的場合測(cè)量精度會(huì)受到很大影響。 2數(shù)控鋼管推動(dòng)測(cè)長系統(tǒng) 數(shù)控鋼管推動(dòng)測(cè)長系統(tǒng) ”主要用于成品鋼管的精確測(cè)長，在推動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量，并為噴印作好定位對(duì)齊準(zhǔn)備。本系統(tǒng)由機(jī)械推動(dòng)、數(shù)字控制及精密測(cè)量三部分組成，主要性能指標(biāo)為： 鋼管測(cè)長范圍： 測(cè)長精度： 2 測(cè)長周期： 20 (連續(xù)可調(diào) )；測(cè)長原理圖如圖 1示 圖 1長原理圖 鋼管送到測(cè)長工位， 測(cè)到 1、 2光電開關(guān)變?yōu)楦唠娖胶螅a(chǎn)生 “鋼管到 位 ”信號(hào)，并通過單片機(jī)系統(tǒng)通知上位機(jī)。上位機(jī)根據(jù)其它系統(tǒng)的情況和邏輯控制要求產(chǎn)生 “允許推動(dòng)測(cè)量 ”信號(hào)傳輸給 到 “允許推動(dòng)測(cè)量 ”信號(hào)后，確認(rèn)有鋼管且系統(tǒng)一切正常，便控制變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，推動(dòng)鋼管向前移動(dòng)。當(dāng)鋼管端面 m(與推頭接觸的鋼管端面 )與 1光電開關(guān)對(duì)齊的瞬間， 1光電開關(guān)狀態(tài)發(fā)生跳變，此時(shí) 即發(fā)出復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)將光柵數(shù)顯表置于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)鋼管端面 m 與 2光電開關(guān)對(duì)齊的瞬間， 即向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出 “測(cè)量開始 ”信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)瞬間取消光柵數(shù)顯表的 復(fù)位狀態(tài)，光柵數(shù)顯表開始正常計(jì)量， 時(shí)根據(jù)此瞬間 3 14光電開關(guān)的狀態(tài)得出 “光電開關(guān)狀態(tài)編碼 ”，并以 4 位 的形式鎖存輸出給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)此編碼查表得到 。當(dāng)鋼管另一端面 n 和下一個(gè)光電開關(guān)對(duì)齊的瞬間，單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出 “測(cè)量結(jié)束 ”信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)立即鎖定并采樣光柵數(shù)顯表的測(cè)量值a 。推動(dòng)繼續(xù)，當(dāng)終點(diǎn)接近開關(guān)動(dòng)作時(shí)，電機(jī)停止（每次推動(dòng)的距離相同，即起點(diǎn)接近開關(guān)到終點(diǎn)接近開關(guān)）。約 1 秒鐘后， 制電機(jī)反轉(zhuǎn)將推頭退回，當(dāng)起點(diǎn)接近開關(guān)動(dòng)作時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)停 止，推頭立即停下來。同時(shí)， 單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出 “推動(dòng)測(cè)量結(jié)束 ”信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)得到此信號(hào)后再告訴上位機(jī)。至此，完成一個(gè)測(cè)量周期。則鋼管的長度為： L = 式 （ 式中 為系統(tǒng)誤差，計(jì)量檢定后從單片機(jī)系統(tǒng)鍵盤上鍵入。 該測(cè)長系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在成都無縫鋼管總廠的周軋分廠合金工段。具有精度高、測(cè)長周期短、系統(tǒng)可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。但是在振動(dòng)大的場合，會(huì)影響小車運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，使得測(cè)量購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 的誤差偏大。同時(shí) 若現(xiàn)場大型動(dòng)力設(shè)備多，電磁干擾嚴(yán)重，也會(huì)增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。 由以上分析可知，國內(nèi)研制的測(cè)長系統(tǒng)在一定意義上已經(jīng)比較成熟，只要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，即可設(shè)計(jì)出高精度、高效率的測(cè)長系統(tǒng)。 前國內(nèi)鋼管自動(dòng)測(cè)長的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì) 內(nèi)鋼管自動(dòng)測(cè)長發(fā)展?fàn)顩r 本 文在對(duì)鋼管自動(dòng)測(cè)長系統(tǒng)的功能和要達(dá)到的性能指標(biāo)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上 。測(cè)長系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)鋼管生產(chǎn)線的空白，其檢 測(cè)精度和標(biāo)識(shí)效果達(dá)到了世界同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，順利通過了省級(jí)鑒定。解決了以前依靠國外進(jìn)口的困境，在很大程度上降低了成本。本論文主要做了以下工作： （ 1） 對(duì)國內(nèi)外產(chǎn)品的開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，論證了測(cè)長系統(tǒng)開發(fā)的必要性，并進(jìn)行了方案研究和論證。 （ 2） 對(duì)測(cè)長系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，具體包括：各個(gè)工位的硬件組成、工作原理和具體設(shè)計(jì)方案，確定了控制系統(tǒng)和軟件的功能等。 （ 3） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)測(cè)長系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)電氣組成、 件設(shè)計(jì)。 （ 4） 序的設(shè)計(jì)及調(diào)試。根據(jù)測(cè) 長系統(tǒng)的功能要求，針對(duì) 統(tǒng)的硬件特點(diǎn)，對(duì) 序進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)各個(gè)工位功能的不同和所需的交流信號(hào)，對(duì)各個(gè)工位 序的流程、控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)、以及 上位機(jī)通訊時(shí)序進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。完成了現(xiàn)場調(diào)試，解決了現(xiàn)場中出現(xiàn)的問題。 （ 5） 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)試。采用面向?qū)ο蟮乃枷脒M(jìn)行了上位機(jī)監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)，具體包括各個(gè)功能塊的設(shè)計(jì)、控制界面的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。在現(xiàn)場進(jìn)行了調(diào)試，按照要求完成各種不同報(bào)表的實(shí)現(xiàn)。 管自動(dòng)測(cè)長的發(fā)展方向 測(cè)長系統(tǒng) 發(fā)展還不完善，需要進(jìn)一步的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 下一步的工作主要有： （ 1） 測(cè)長系統(tǒng)的應(yīng)用面還比較窄，僅能應(yīng)用在鋼管生產(chǎn)行業(yè)，下一步應(yīng)以測(cè)長系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研制適用于鋼坯、鋼板等生產(chǎn)的同類設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。 （ 2）測(cè)長系統(tǒng)中，有許多關(guān)鍵部件是國外進(jìn)口的，如光電傳感器、編碼器等。而且成本高，所以系統(tǒng)部件的國產(chǎn)化工作有待進(jìn)行。 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 2 方案原理的設(shè)計(jì) 2. 1 測(cè)長系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 測(cè)長的系統(tǒng)構(gòu)成 如圖 2示，由圖可以看出系統(tǒng)組成如下： 圖 2統(tǒng)結(jié)構(gòu) （ 1） 輪采用樹脂。樹脂起到兩方面作用：一是用來保護(hù)鋼管的表面在被推 動(dòng)的過程中不被臺(tái)架劃傷；另一方面是用來減小鋼管與臺(tái)架之間的摩擦 數(shù)，減小 兩者之間的摩擦力，增強(qiáng)鋼管在被推動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 （ 2）電動(dòng)機(jī)的選擇主要由所需的推鋼機(jī)構(gòu)的所需功率決定。系統(tǒng)選用普通三相異步電動(dòng)機(jī)。而加上電機(jī)抱閘，這樣推桿能立即停止運(yùn)動(dòng)。 （ 3）光電傳感器 在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置 24 對(duì)光電傳感器。系統(tǒng)采用對(duì)射式的 光電傳感器，由發(fā)射管和接收管組成，負(fù)責(zé)檢測(cè)鋼管的位置，若鋼管從一對(duì)傳感器的發(fā)射管與接收管的中間穿過，傳感器就會(huì)發(fā)出一個(gè)電平信號(hào)給 （ 4）齒輪、齒條，光電脈沖編碼器 齒條的連接在電動(dòng)機(jī)的齒輪上，與齒條嚙合的齒輪通過聯(lián)軸器與脈沖編碼器相連。當(dāng) 電動(dòng)機(jī) 推動(dòng)鋼管時(shí)帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，同時(shí)齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)脈沖編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，最 電動(dòng)機(jī) 推桿的沿鋼管軸向運(yùn)動(dòng)的距離反映為脈沖編碼器轉(zhuǎn)過的角度。 管自 動(dòng)測(cè)長原理 測(cè)長系統(tǒng)通過脈沖編碼器與光電傳感器配合計(jì)數(shù)的形式測(cè)長。測(cè)長原理如下： 當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到 工位上有鋼管時(shí)，這時(shí) 操作上位機(jī)經(jīng) 動(dòng)測(cè)長工位的電動(dòng)機(jī) ，這時(shí)電機(jī)得到信號(hào)啟動(dòng)通過齒輪與齒條之間的轉(zhuǎn)換從而使推桿向前運(yùn)動(dòng)，在這過程中光電脈沖編碼器通過齒輪與齒條傳動(dòng)計(jì)數(shù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條從而帶動(dòng)編碼器也跟著旋轉(zhuǎn)并計(jì)數(shù) 。 24 對(duì)光電管中被鋼管擋住的狀態(tài)為 1，沒有被擋住的狀態(tài)為 0。在推動(dòng)過程中編碼器開始計(jì)數(shù)，如有光電管的狀態(tài)從 0 變?yōu)?1， 數(shù)模塊就清零，編碼器就重新開始計(jì)數(shù)，然后重新計(jì)數(shù)。 當(dāng) 滾輪碰到左限位開關(guān) 的瞬間 ，測(cè)長工作完成 ，此時(shí) 錄當(dāng)前編碼器的數(shù)值和每組光電管的狀態(tài) 并保持 。設(shè) 保持的編碼器計(jì)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 鋼管長度為 L，每組測(cè)長盒第一個(gè)光電管距零位基準(zhǔn)的距離 都為定值 ，當(dāng)光電盒安裝完成后 ，這 6 個(gè)值就確定了。值得注意的是 ，在測(cè)長過程中 ，鋼管尾部至少要經(jīng)過一對(duì)光電管 ，即編碼器計(jì)數(shù)值需要清過零以后 ，所測(cè)的長度才是正確的。如果在測(cè)長過程中編碼器計(jì)數(shù)值沒有清過零 ，那么所測(cè)長度值是無效的 ，應(yīng)重新測(cè)量 以此類推，當(dāng)電動(dòng)機(jī)滾輪觸發(fā)行程末端開關(guān)時(shí)，編碼器就停止計(jì)數(shù)，然后電動(dòng)機(jī)返回，測(cè)長過程結(jié)束 如圖 2鋼管的最終狀態(tài)和編碼器的數(shù)值傳送給上位機(jī)，最終由上位機(jī) 計(jì)算出鋼管的長度。最終一個(gè)管子的長度為： L1L3 其中，1脈沖當(dāng)量，如式 2示： 3L N( 式中， N 為高速計(jì)數(shù)模塊的絕對(duì)計(jì)數(shù)值，即正向計(jì)數(shù)值減去負(fù)向計(jì)數(shù)值后的結(jié)果； 測(cè)長系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)為了達(dá)到規(guī)定的測(cè)長精度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，需要注意以下幾個(gè)問題： 1）光電傳感器的響應(yīng)速度的快慢很大程度上影響測(cè)量的精度，若選用繼電器方式的輸出接口其響應(yīng)時(shí)間為十幾個(gè)毫秒，而晶體管方式的接口其響 應(yīng)時(shí)間只要幾個(gè)毫秒甚至更小，但是注意晶體管方式的輸出接口要和與之相連的 輸入匹配。 2）齒輪齒條的設(shè)計(jì)、加工、安裝的誤差都會(huì)引起脈沖編碼器脈沖信號(hào)與電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到推桿實(shí)際移動(dòng)距離之間不一致，從而增大系統(tǒng)誤差。脈沖編碼器的分辨率也會(huì)影響系統(tǒng)的精度，分辨率越高，精度越高。因此要保證齒輪齒條的設(shè)計(jì)、加工、安裝精度，選擇高分辨率的編碼器。本系統(tǒng)齒輪齒條的制造精度為 6 級(jí)精度，編碼器選擇 2000 線的。 3）到位傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)鋼管到位，然后把鋼管到位信號(hào)傳給 接到鋼管到位信號(hào)后才開始測(cè) 長。 責(zé)采集到位信號(hào)、接受脈沖編碼器信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)和推桿的運(yùn)動(dòng)，并把檢測(cè)結(jié)果送到上位機(jī)。為了保證測(cè)長的精度要求 輸入點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間小，指令運(yùn)行快。 4）合理設(shè)計(jì)以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的推動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器的數(shù)目。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和齒輪之間的轉(zhuǎn)動(dòng)比所帶動(dòng)的推桿的距離必須比傳感器的安裝距離大，這樣才能保證在鋼管移動(dòng)過程中至少有一對(duì)傳感器能觸發(fā)。傳感器之間的安裝距離不能太大，否則會(huì)增加齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)制造難度，使得推動(dòng)行程太長，降低工作效率。如果太小，就會(huì)增加了傳感器的數(shù)目，增加生產(chǎn)成本。因此要協(xié)調(diào)好推桿的行程 與光電傳感器數(shù)目之間的關(guān)系。本系統(tǒng)測(cè)長推桿的行程為 460電傳感器之間的距離為 450 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 部件方案選擇及說明 動(dòng)方案說明 動(dòng)機(jī)選擇及說明 電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過小就會(huì)出現(xiàn) “小馬拉大車 ”現(xiàn) 象，造成電動(dòng)機(jī)長期過載使其絕緣因發(fā)熱而損壞甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀。 (2)如果電動(dòng) 機(jī)功率選得過大就會(huì)出現(xiàn) “大馬拉小車 ”現(xiàn)象其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利。而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。 要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率，必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較： (1)對(duì)于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率 (即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率 )1P(可按下式計(jì)算所需電動(dòng)機(jī) 的功率 P( P=1P/121傳動(dòng)效 率。 按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。因此所選 電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。 例：某生產(chǎn)機(jī)械的功率為 3 95械效率為 70、如果選用效率為 0 8 的電動(dòng)機(jī)，試求該電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為多少 解 :P=于沒有 規(guī)格所以選用 7 5電動(dòng)機(jī)。 (2)短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī)與功率相同的連續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī)相比最大轉(zhuǎn)矩大，重量小，價(jià)格低。因此，在條件許可時(shí)，應(yīng)盡量選用短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī)。 (3)對(duì)于斷續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī)，其功率的選擇、要根據(jù) 負(fù)載持續(xù)率的大小，選用專門用于斷續(xù)運(yùn)行方式的電動(dòng)機(jī)。負(fù)載持續(xù)串計(jì)算公式為 ： t)100 式 (式中 此外也可用類比法來選擇電動(dòng)機(jī)的功率。所謂類比法。 就是與類似生產(chǎn) 機(jī)械所用電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行對(duì)比。具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電動(dòng)機(jī)，然后選用相近功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試車。試車的目的是驗(yàn)證所選電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械是否匹配。驗(yàn)證的方法是：使 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，用鉗形電流表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的工作電流，將測(cè)得的電流與該電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流進(jìn)行對(duì)比。如果電功機(jī)的實(shí)際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定 電流上下相差不大則表明所選電動(dòng)機(jī)的功率合適。如果電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流低70左右則表明電動(dòng)機(jī)的功率選得過大 (即 “大馬拉小車 ”應(yīng)調(diào)換功 率較小的電動(dòng)機(jī)。如果測(cè)得的電動(dòng)機(jī)工作電流比銘牌上標(biāo)出的 額定電流大 40以上則表明電動(dòng)機(jī)的購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 功率選得過小 (即 小 馬拉大車 )，應(yīng)調(diào)換功率較大的電動(dòng)機(jī) . 表 2 2率因數(shù) 負(fù)載情況 空載 1/4 負(fù)載 1/2 負(fù)載 3/4 負(fù)載 滿載 功率因數(shù) . 89 效率 測(cè)長系統(tǒng)中 推鋼機(jī)構(gòu)中 各種 的數(shù)據(jù)和要求： 鋼管直徑： 48管長 L: L=6管重 M: M=20管移動(dòng)速度 V： V=s 過管的速度 278 根 /小時(shí) V 型架的摩擦系數(shù) 則推動(dòng)鋼管的力為 F： F=100010000N 則可得輸出功率 P： V=100000W 滾動(dòng)軸承效率： 輪與齒條傳動(dòng)效率： 輪與齒輪之間的效率 : 線針輪減少機(jī)電效率： 上可得：電動(dòng)機(jī)的功率 要滿足 02W 則電動(dòng)機(jī)可以通過查表得 選 為 術(shù)參數(shù) 額定功率 /速 R/大靜轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量22/ M 重量 /390 8 電動(dòng)機(jī)在安裝時(shí)應(yīng)考慮到震對(duì)機(jī)構(gòu)帶來的影響，所以我們把電動(dòng)機(jī)與推鋼機(jī)構(gòu)隔離。我們采用矩鋼對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行支撐，這樣能夠保證電動(dòng)機(jī)不影響編碼器的工作。 速器的選擇及說明 在推鋼 機(jī)構(gòu)中要滿足推桿的速度，則在電動(dòng)機(jī)與推桿之間存在很大的傳動(dòng)比，這靠簡單的減少是不能達(dá)到的，所以我們考慮到有很大的減少比的行星齒輪減速機(jī)和擺線針輪減少機(jī)，它們有很大的傳動(dòng)比，完全能夠滿足我們的要求。 我們初選減速機(jī)為： 線針輪減速機(jī) ) 減速機(jī)的輸出扭矩為： 購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 電動(dòng)機(jī)： 1T=9550 M 式 (電動(dòng)機(jī)傳遞到 減速機(jī)輸出： 2T=1T 1i =201 式 (而 通過計(jì)算得推鋼機(jī)構(gòu)在推動(dòng)鋼管時(shí)所 克服的 最大 工作轉(zhuǎn)矩：3T=以我們算出電動(dòng)機(jī)最終輸出的扭矩大于現(xiàn)場工作時(shí)推動(dòng)鋼管的真實(shí)最大扭矩， 所以即選定電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)都符合要求。 機(jī) 的 抱閘 制動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)從切除電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的原因，總需要一段時(shí)間。但實(shí)際工作中，機(jī)械在運(yùn)行過程中都要求安全和準(zhǔn)確定位、以及為了提高測(cè)量精度，都需要電動(dòng)機(jī)能迅速停車，所以要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。 在本系統(tǒng)中我們采用彈簧抱閘示意圖 如 2 K 1M 1Q 1234圖 21234制動(dòng)輪 當(dāng)電磁鐵 1 得電時(shí)，制動(dòng)瓦 2 被吸起與制動(dòng)輪 4 脫離，與制動(dòng)輪相連的電動(dòng)機(jī)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，在彈簧 3的作用下，制動(dòng)瓦壓緊制動(dòng)輪使電動(dòng)機(jī)無法轉(zhuǎn)動(dòng)。 這時(shí)可以防止電機(jī)由于慣性而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致鋼管測(cè)長完成后繼續(xù)向前攢動(dòng)。 電傳感器的選擇及說明 電傳感器可以按以下 4 種方式分類 1、 檢測(cè)形態(tài) 2、 構(gòu)成 3、 輸出 4、 光源檢測(cè)形態(tài)的分類 A 透過型 投光部和受光部一體化 投受光部多數(shù)排列型 交叉光購買文檔送 子版 圖紙， Q 11970985 或 401339828 束掃描方式 B 鏡面反射型 C 反射型 擴(kuò)散反射型 狹視界反射型 限定反射型 距離設(shè)定式限定反射型 色標(biāo)檢測(cè)型構(gòu)成的分類 A電源內(nèi)藏型 B放大器內(nèi)藏型 C放大器分離型 D光纖型輸出分類 A 出 B 出 C直流兩線式輸出 D模擬電壓、模擬電流輸出 E繼電器輸出光源分類 A紅外線 B紅色光 C綠色光 D 3 色光（紅綠藍(lán) ）。 光電傳感器的檢測(cè)模式分為如下幾類：對(duì)射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、寬光束式、聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式。 我們?cè)阡摴茏詣?dòng)測(cè)長系統(tǒng)中的光電傳感器在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置 24 對(duì)光電傳感器。系統(tǒng)采用對(duì)射式的光電傳感器，由發(fā)射管和接收管組成，負(fù)責(zé)檢測(cè)鋼管的位置，若鋼管從一對(duì)傳感器的發(fā)射管與接收管的中間穿過，傳感器就會(huì)發(fā)出一個(gè)電平信號(hào)給 電傳 感 器選 用 P 主要技 術(shù)參數(shù) 為 ：最大檢 測(cè)距離 為 7m；最小 可檢 測(cè) 的 物體 為 7 電 電源 為 30V；最 快 反 應(yīng) 時(shí) 間 為 電傳感器成對(duì)使用 ，分別安裝 在 V 型輥 道的兩邊 。 在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置 24 對(duì)光電傳感器，在安裝時(shí)我們才用兩端支撐，支撐才用外購件 。 測(cè)裝置本身是由電子元器件構(gòu)成，它對(duì)安裝環(huán)境有一定的技術(shù)要求，特別是在較惡劣環(huán)境下使用，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以使光電檢測(cè)裝置工作在其產(chǎn)品要求的技術(shù)條件下，才能發(fā)揮裝置的技術(shù)性能。否則光電檢測(cè)裝置的使用壽命及其工作的可靠性都將受到不同程度的影響。 使用的傳感器盒要 能夠符合現(xiàn)場工作的要求還有考慮到特殊情感下的事件，例如：進(jìn)行修理時(shí)要承受一定的載荷，這就要求它要有良好的強(qiáng)度和韌性。所以在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)我們采用鋁合金進(jìn)行成模拉伸。 電脈沖編碼器的選擇及說明 電脈沖編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)， 光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件