保鮮膜機(jī)設(shè)計(jì)【含3張CAD圖紙】
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遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè)
目錄
保鮮膜機(jī)設(shè)計(jì) 3
摘要 3
ABSTRACT 4
THE HEAD METAL CLIPPER DESIGN 4
1緒論 5
1.1課題選擇的背景和目的 5
1.2 保鮮膜機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 6
1.3 保鮮膜機(jī)的現(xiàn)狀 7
1.3.1保鮮膜機(jī)在車間布置和作用 7
1.3.2保鮮膜機(jī)的類型和特點(diǎn) 7
1.3.3 保鮮膜機(jī)研究的內(nèi)容和方法 8
2 方案的選擇與評(píng)述 10
2.1方案選擇 10
2.2方案評(píng)述 10
3 電機(jī)的選擇 12
3.1剪切力的計(jì)算 12
3.2剪切機(jī)的扭矩計(jì)算 12
3.3剪切時(shí),轉(zhuǎn)股穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 13
3.4電機(jī)型式及電機(jī)容量的選擇 13
4 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 16
4.1減速機(jī)的計(jì)算 16
4.1.1減速機(jī)的傳動(dòng)比分配 16
4.1.2減速機(jī)齒輪設(shè)計(jì) 16
4.1.3 齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
4.2剪刃的設(shè)計(jì) 29
4.2.1材料的選擇 29
4.2.2剪刃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
4.3轉(zhuǎn)股軸承的選擇及校核 30
4.4側(cè)隙調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31
4.5電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩的驗(yàn)算 32
4.5.1系統(tǒng)飛輪力矩的計(jì)算 32
4.5.2起動(dòng)時(shí)間的計(jì)算 33
4.5.3起動(dòng)轉(zhuǎn)角的校核 33
5 潤(rùn)滑方法的選擇 37
5.1減速機(jī)潤(rùn)滑方法及潤(rùn)滑油的選擇 37
5.2保鮮膜機(jī)的潤(rùn)滑 37
6試車方法和對(duì)控制的要求 38
6.1試車要求 38
6.2對(duì)控制系統(tǒng)的要求 38
7設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 39
7.1機(jī)械設(shè)備的有效度 39
7.2投資回收期 39
專題-電動(dòng)機(jī)選擇與探討 41
1.三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理 : 42
2.同步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致有兩種： 43
3.電機(jī)固有步距角： 44
4.步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn)： 45
5.電動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑 46
結(jié)論 47
致謝 48
參考文獻(xiàn) 49
附錄-外文翻譯 50
MODELING AND OPTIMIZATION FOR A 20-H COLD ROLLING MILL 50
1、FORCE,TORQUE AND POWER 51
2、MATERIAL YIELD STRESS ADAPTION 52
3、FRICTION REPRESENTATION 52
4、ELASTIC MILL STAND BEHAVIOR 53
5、SUMMARY 54
建模與優(yōu)化為20 - H的冷連軋 55
保鮮膜機(jī)設(shè)計(jì)
摘要
保鮮膜機(jī)是1700熱連軋機(jī)的單體設(shè)備,它的用途是切頭、切尾，出現(xiàn)卡鋼事故時(shí)，將軋件剪斷，處理卡鋼事故。有時(shí)也可剪切定尺，檢查軋件的質(zhì)量。
本溪鋼鐵公司1700熱連軋廠的保鮮膜機(jī)是為滿足生產(chǎn)要求制造的，本設(shè)計(jì)就是改造切頭、切尾保鮮膜機(jī)及其主傳動(dòng)系統(tǒng)。重新選擇主電機(jī)，新設(shè)計(jì)的減速機(jī)利用原剪切機(jī)的底座，采用雙電機(jī)，把剪切機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿式改成轉(zhuǎn)鼓式，減少了動(dòng)力矩，提高了剪切質(zhì)量。
設(shè)計(jì)中，進(jìn)行剪切力的計(jì)算，選擇主電機(jī)的容量，進(jìn)行軸、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)行剪切機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，取得較好的效果，有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
該切頭保鮮膜應(yīng)用1700連軋廠，切頭和切尾，以及事故處理也可作為1700橫切機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參考。
關(guān)鍵詞： 剪切機(jī),轉(zhuǎn)股,切頭,切尾
Abstract
The Head Metal Clipper Design
The head metal clipper is 1,700 hot companies rolling mills monomer equipment. Its use is cuts away the forehead, cuts away the tail, When it appear catches the steel and iron accident, It cuts by the rolling part, processing catches the steel and iron the matter. Sometimes also may cut the size which assigns, inspects is rolled over the part the quality.
The Benxi iron and steel company 1,700 heat continuously roll over the manufacturing plant to cut away the forehead clipper are for satisfy the production request manufacture，This design is the transformation cuts away the forehead, cuts away the rear part clipper and its the main transmission system. Rechooses the main electrical machinery, the new design decelerates the machine use originally to cut the machine the foundation, uses the double electrical machinery, cuts the organization the crank rocker type to alter to the rotor drum type, reduced the kinetic moment, enhanced has cut the quality.
In the design, carries on the shearing force the computation, the choice main electrical machinery capacity, carries on the axis, the gear design calculation, carries on cuts the organization the improvement design, obtains a better effect, has the certain economic efficiency.
Should cut away the forehead to fly cuts should be used in 1700 continuously roll over the manufacturing plant, cuts away the forehead and cuts away the rear part, as well as the accident processes also may take 1,700 lateral shears organizations design reference.
Key words: the cutting machine, the rotor drum type, cuts away the forehead, cuts away the tail
1緒論
1.1課題選擇的背景和目的
鋼材的生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，用軋制的方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)率高、品種多、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性強(qiáng)、易于機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。隨著軋制工藝和設(shè)備的不斷發(fā)展，以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)對(duì)鋼材品種要求的不斷增長(zhǎng)，軋制剛才的品種范圍也在日益擴(kuò)大。應(yīng)該指出，性能參數(shù)相同的軋鋼機(jī)采用不同的布置型式時(shí)，軋鋼車間產(chǎn)品、產(chǎn)量和軋鋼工藝就不同。因此，軋鋼機(jī)標(biāo)稱方法還不能全面反映各種軋鋼車間的技術(shù)特征，還應(yīng)考慮軋鋼機(jī)布置型式。軋鋼機(jī)布置型式可分為單機(jī)架式、多機(jī)架順列式、橫列式、連續(xù)式、半連續(xù)式、串列往復(fù)式、布棋式等，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，出現(xiàn)了連續(xù)式布置，此時(shí)各架工作機(jī)座沿軋制線依次排列，使軋件能同時(shí)在幾個(gè)工作機(jī)座中連續(xù)軋制。在連續(xù)軋制時(shí)為了不使軋件在工作機(jī)座間拉斷時(shí)產(chǎn)生很大的活套，各工作機(jī)座的軋制速度應(yīng)符合“秒流量相等”的原則。連續(xù)布置的主要優(yōu)點(diǎn)是單位產(chǎn)量投資少，軋制速度高，有較高的機(jī)械化和自動(dòng)化水平。連續(xù)式布置的主要缺點(diǎn)是總投資大，建設(shè)周期教長(zhǎng)，改變軋制規(guī)格時(shí)，軋機(jī)調(diào)整不方便。因此，有些熱軋鋼板車間采用半連軋和3/4連軋布置型式。精軋機(jī)采用連續(xù)式，粗軋采用非連續(xù)式。
隨著帶鋼熱連軋機(jī)的發(fā)展，產(chǎn)品精度會(huì)不斷提高，除了提高軋機(jī)剛性外，還用厚度自動(dòng)控制。采用電動(dòng)—液壓壓下裝置，為了提高帶鋼向厚度公差和改善板型，在現(xiàn)代軋機(jī)上裝有液壓彎輥裝置。
1700熱連軋機(jī)組為了使粗軋后的軋件有更好的頭尾形狀，該熱軋線上裝有一臺(tái)切頭、切尾的保鮮膜機(jī)，該保鮮膜機(jī)作用是切掉軋件的“舌頭”和“燕尾”，出現(xiàn)卡鋼事故時(shí)，將軋件剪斷，處理卡鋼事故，有時(shí)也用剪切定尺，檢查軋件的質(zhì)量。
保鮮膜機(jī)使用中存在的問(wèn)題，保鮮膜機(jī)采用發(fā)電機(jī)組供電調(diào)整困難，剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不見(jiàn)偏心套、連桿慣性太大，電氣控制部分難以實(shí)現(xiàn)。軋件速度和檢測(cè)儀器不可靠，曲柄軸承進(jìn)水等問(wèn)題，由于保鮮膜機(jī)不能正常使用，致使黑頭進(jìn)精軋機(jī)組造成沖擊符合大，軋件的“舌頭”和“燕尾”很大，有時(shí)造成過(guò)鋼和卷取卡鋼事故，影響產(chǎn)品成材率，加大廢品數(shù)量。本設(shè)計(jì)的目的就是對(duì)保鮮膜機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，保證保鮮膜正常剪切，這樣可以引進(jìn)厚度控制系統(tǒng)使板卷卷取整齊，提高帶卷質(zhì)量，以滿足市場(chǎng)對(duì)帶鋼的要求。
1.2 保鮮膜機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
要使保鮮膜適應(yīng)軋機(jī)生產(chǎn)的要求和提高自動(dòng)化水平，除不斷改進(jìn)保鮮膜性能外，在保鮮膜區(qū)還需增設(shè)有關(guān)設(shè)備與裝置。
如圖1.1所示，切頭保鮮膜區(qū)的設(shè)備布置簡(jiǎn)圖要求剪切的長(zhǎng)度小于2～3的距離，相應(yīng)的剪切部位長(zhǎng)度應(yīng)給定。否則料頭不能及時(shí)進(jìn)入收集裝置切掉頭尾不規(guī)則區(qū)域不殘存“鏟頭”和“魚(yú)尾”。
1、探測(cè)器 2、切頭保鮮膜 3、破鱗夾角輥 4、測(cè)量裝置 5、脈沖發(fā)生器
6、9、10、測(cè)速發(fā)電機(jī) 7、主令控制器 8、自整角機(jī)
圖1.1 保鮮膜機(jī)區(qū)設(shè)備布置簡(jiǎn)圖
測(cè)量裝置4位于剪前輥道的輥縫中，靠軋件和輥系表面的摩擦力帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)6，測(cè)定軋件的速度。熱金屬探測(cè)器1位于軋件的正上方，在A、B、C三處寬度差進(jìn)行掃描，以A、B兩處寬度差選擇切頭部位，B、C兩處寬度差選擇切尾部位，使剪切部位既滿足軋件的要求，又盡可能減少金屬消耗。
脈沖發(fā)生器5是為防止被切掉部分過(guò)長(zhǎng)而設(shè)置的，它裝在測(cè)量裝置中。用脈沖數(shù)指示帶鋼通過(guò)的長(zhǎng)度。保鮮膜機(jī)將以脈沖數(shù)為根據(jù)進(jìn)行啟動(dòng)剪切。保鮮膜機(jī)2的測(cè)速發(fā)電機(jī)9和測(cè)量裝置測(cè)速發(fā)電機(jī)6配合控制剪刃的切頭速度，與破鱗夾送輥3的測(cè)速發(fā)電機(jī)10配合控制切尾速度，使剪刃在切尾時(shí)的線速度與第一架精軋機(jī)軋件入口速度相適應(yīng)。主令控制器7用于控制剪刃位置。自整角機(jī)8把剪刃的實(shí)際位置反映給操作臺(tái)，使操作人員了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
近年來(lái)，把上述控制用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制取得了明顯的效果；其次，對(duì)保鮮膜的機(jī)械部分進(jìn)行一些改進(jìn)，使剪刃剪切間隙和剪刃重疊量得到提高，把運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)平衡更加科學(xué)以降低動(dòng)載荷。
把軸承密封進(jìn)行改進(jìn)，防止水進(jìn)入軸承呢叨叨理想的潤(rùn)滑效果。傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)更加合理，以減少運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，以便于保鮮膜的啟動(dòng)和制動(dòng)。隨著保鮮膜機(jī)設(shè)計(jì)的完善，提高保鮮膜機(jī)的剪切速度，以適應(yīng)軋機(jī)速度的不斷提高。
1.3 保鮮膜機(jī)的現(xiàn)狀
1.3.1保鮮膜機(jī)在車間布置和作用
R1——可逆式粗軋機(jī) R2、R3——不可逆式四輥萬(wàn)能軋機(jī) F1……F7——精軋機(jī)
圖1.2 切頭保鮮膜區(qū)設(shè)備布置圖
保鮮膜機(jī)的作用：
剪切軋件的頭、尾，以便軋件順利進(jìn)行精軋機(jī)，提高帶鋼卷取質(zhì)量，減少消耗，提高成品率。
處理軋制事故，當(dāng)出現(xiàn)卡鋼事故時(shí)，用保鮮膜切斷，減少事故損耗。
1.3.2保鮮膜機(jī)的類型和特點(diǎn)
用保鮮膜機(jī)來(lái)橫向剪切運(yùn)動(dòng)著的軋件。人們?cè)趯?shí)踐中不斷改進(jìn)與提高使保鮮膜的性能不斷完善。近年來(lái)，隨著軋機(jī)速度的不斷提高，提高保鮮膜的速度已成為人們普遍注意與研究的問(wèn)題，各國(guó)的保鮮膜設(shè)計(jì)研究工作者正在研究各類軋機(jī)用的高速保鮮膜及其生產(chǎn)過(guò)程的全部自動(dòng)化，用電子計(jì)算機(jī)控制的保鮮膜已經(jīng)用于生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，在生產(chǎn)中使用的保鮮膜，其類型很多，目前較常用的保鮮膜型式有圓盤(pán)式保鮮膜、滾筒式保鮮膜、曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式保鮮膜、曲柄偏心式保鮮膜、擺動(dòng)式保鮮膜和曲柄偏心搖桿式保鮮膜等，上述各類保鮮膜從剪刃運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)看基本上有兩種，即剪刃做圓周運(yùn)動(dòng)和非圓周的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡兩種。
1 圓盤(pán)式保鮮膜
這種保鮮膜一般用在小型車間，將它安裝在冷床前對(duì)軋件進(jìn)行粗剪，或者安裝在精軋機(jī)組前對(duì)軋件進(jìn)行切頭，以保證精軋機(jī)組的軋制過(guò)程順利進(jìn)行。
圓盤(pán)式保鮮膜工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并可應(yīng)用于軋制速度10m/s以上的場(chǎng)合，在小型車間得到較廣泛的應(yīng)用，它的缺點(diǎn)是剪切斷面傾斜，但對(duì)切頭影響不大。
2 滾筒式保鮮膜
滾筒式保鮮膜是應(yīng)用很廣泛的一種保鮮膜，它安裝在連軋機(jī)前、后或橫切機(jī)組上，用來(lái)剪切厚變小于12毫米的鋼板或小型型鋼。由于這種保鮮膜的刀片做簡(jiǎn)單的圓周運(yùn)動(dòng)，它可以剪切運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)15m/s以上的軋件。此類保鮮膜由于在剪切區(qū)刀片不是做平行移動(dòng)，因而在剪切厚變軋件時(shí)，軋件端面不平，故作為成品定尺保鮮膜以剪切小型型鋼和薄板為宜。
3 曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式保鮮膜
這種保鮮膜用于剪切較大的帶材或鋼坯，由于刀片垂直軋件，故可使剪切斷面較為平直，在剪切鋼板時(shí)可以采用斜刀刃，以便減少剪切力，這種保鮮膜缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剪切機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量較多，動(dòng)力特性不好，刀片運(yùn)動(dòng)速度不能太快。
4 曲柄偏心式保鮮膜
這種保鮮膜用于剪切厚度較大的鋼板和鋼坯，剪切軋件時(shí)刀片垂直軋件，故可使剪切斷面較為平直，剪切時(shí)刀片的重疊量也能得到保證。在剪切鋼板時(shí)可以采用斜刀刃。
通過(guò)改變偏心軸的偏心量，改變剪刃軌跡半徑以調(diào)整剪切立尺長(zhǎng)度。此類保鮮膜安裝在連續(xù)鋼坯軋機(jī)后面用于剪切鋼坯，也可裝在連軋帶鋼軋機(jī)前面用于切頭、切尾。
1.3.3 保鮮膜機(jī)研究的內(nèi)容和方法
1 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，了解保鮮膜機(jī)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，并通過(guò)座談收集改進(jìn)方案，收集有關(guān)資料。
2 制定合理的設(shè)計(jì)方案，并畫(huà)出總圖。
3 對(duì)保鮮膜控制系統(tǒng)提出合理要求，以保證剪切的尺寸，提高成材率，減少浪費(fèi)。
4 進(jìn)行軸承的密封設(shè)計(jì)，防止水汽進(jìn)入軸承內(nèi)，以改善潤(rùn)滑性能，提高軸承壽命。
5 進(jìn)行保鮮膜設(shè)計(jì)的計(jì)算和動(dòng)載荷分析，以減速系統(tǒng)的GD2，便于啟制動(dòng)。
`選擇合理的電機(jī)類型和容載。
2 方案的選擇與評(píng)述
2.1方案選擇
利用原機(jī)架，把原剪切機(jī)曲柄連桿式改為轉(zhuǎn)鼓形式，剪切速度不變，仍為0.4～2m/s，將原保鮮膜機(jī)二臺(tái)直流電機(jī)容量加大，采用平刃剪切方式，配備一臺(tái)減速機(jī)。從許多廠家使用情況看，轉(zhuǎn)鼓式切頭保鮮膜切頭、切尾使用情況比曲柄連桿式要好。傳動(dòng)圖如2.1所示：
1、剪切機(jī)座 2、聯(lián)軸器 3、減速器 4、聯(lián)軸器
5、制動(dòng)器 6、電機(jī)
圖2.2傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
注：本方案的工作原理是通過(guò)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，通過(guò)減速器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)剪刃剪切板材。剪刃只適用于平刃剪，不適用斜剪。
2.2方案評(píng)述
（1）采用雙電機(jī)方便啟制動(dòng)，減少啟動(dòng)時(shí)間，以便滿足剪切要求；
（2）選用制動(dòng)器以便快速停機(jī)，以便下次剪切；
（3）減速機(jī)的目的減速，以便電機(jī)容量減少，同時(shí)大齒輪相當(dāng)于飛輪作用，以便減少剪切力矩；
（4）剪鼓輪采用雙剪刃提高剪切效率，且對(duì)稱布置，以便剪切鼓輪平衡
（5）采用斜齒齒輪使轉(zhuǎn)鼓同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
3 電機(jī)的選擇
3.1剪切力的計(jì)算
帶鋼參數(shù):
帶鋼最大寬度:1550mm
材質(zhì):Q235
最大厚度:40mm
剪切溫度:1000℃
軋件運(yùn)行速度:2m/s
剪切力計(jì)算:
[2，236-246] (3.1)
(3.2)
3.2剪切機(jī)的扭矩計(jì)算
滾筒式切頭保鮮膜總扭矩可按靜力學(xué)方法計(jì)算,最大剪切總扭矩的計(jì)算公式為:
(3.3)
圖3.1 受力簡(jiǎn)圖
式中:—上 、下滾筒中心矩 ?。?70mm
—剪刃重合量 ＝3mm
—對(duì)應(yīng)最大剪切力的剪切角
（3.4）
—對(duì)應(yīng)最大剪切力的相對(duì)切入深度 ＝0.25
3.3剪切時(shí),轉(zhuǎn)股穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速
[2.244] （3.5）
式中：—軋件運(yùn)行速度
—剪刃圓弧半徑
—開(kāi)始剪切角
（3.6）
3.4電機(jī)型式及電機(jī)容量的選擇
由于直流電機(jī)有優(yōu)良的調(diào)速性能，調(diào)速范圍大、平滑、方便、過(guò)載能力大，可實(shí)現(xiàn)頻繁的快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，這些特點(diǎn)滿足保鮮膜機(jī)的要求，選用直流電機(jī)ZD2系列中型直流電動(dòng)機(jī)：
初選電機(jī)容量：
（3.7）
電機(jī)采用起動(dòng)工作制,每次剪切要求的加速時(shí)間非常短,電動(dòng)機(jī)功率幾乎完全由保鮮膜運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的加速條件決定的,剪切力對(duì)電動(dòng)機(jī)功率實(shí)際上影響不大。該剪切機(jī)為便于起、制動(dòng)，選雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，初步選ZD-173-18，N=630KW，n=400/1000 r/min兩臺(tái)，其性能參數(shù)見(jiàn)表3.1。
表3.1 電機(jī)性能參數(shù)
電 壓
（伏）
電
流
（安）
轉(zhuǎn)
速
（r/min）
工作
過(guò)載
倍數(shù)k
切斷
過(guò)載
倍數(shù)
效 率
（η）
飛輪轉(zhuǎn)
距GD2
（kg.m2）
重 量
（N）
600
1030
400/1000
2.5
2.75
0.93
765
95000
圖3.2電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸(單位mm)
4 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算
4.1減速機(jī)的計(jì)算
4.1.1減速機(jī)的傳動(dòng)比分配
電機(jī)功率為630kw,額定轉(zhuǎn)數(shù)為400rpm,其傳動(dòng)比為9.635,每年300工作日,三班制,每班8小時(shí)(實(shí)際按3小時(shí)),壽命10年。
減速機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其齒輪排列形式如下：
圖4.1傳動(dòng)示意圖
分配原則：按齒面接觸強(qiáng)度相等，減速器具有最小的外行尺寸和較有利潤(rùn)滑條件的原則。
經(jīng)查表并比較，取高速級(jí)傳動(dòng)比
低速級(jí)傳動(dòng)比
4.1.2減速機(jī)齒輪設(shè)計(jì)
1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
（1）按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
（2）選用8級(jí)精度（GB10095-88）。
（3）材料選擇:小齒輪材料選用34CrNi3Mo，整體調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限=803.6MPa,屈服極限=686 MPa,彎曲疲勞極限=343 MPa,齒面硬度HB320;大齒輪選用40CrMn2Mo，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度HB290, 強(qiáng)度極限=862.4MPa,屈服極限=686 MPa,彎曲疲勞極限=274.4 MPa,接觸疲勞極限均為820 MPa。
（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。
（5）選取螺旋角。初選螺旋角β=14°。
2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
即：
（4.1）
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
試選Kt = 1.6。
由圖選取區(qū)域系數(shù)。
由圖查得，，則。
由表選取齒寬系數(shù)。
由表查得材料的彈性影響系數(shù)。
計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
（4.2）
= 9.55×
=15041
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（4.3）
（4.4）
查取彎曲疲勞壽命系數(shù)
由圖查得，；
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1得：
（4.5）
許用接觸應(yīng)力
（4.6）
（2） 計(jì)算
計(jì)算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得：
計(jì)算圓周速度
（4.7）
計(jì)算齒寬b及模數(shù)
（4.8）
（4.9）
（4.10）
計(jì)算縱向重合度
（4.11）
計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)=1。
根據(jù)v = 8.3m/s，8級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)；由表查得的計(jì)算公式:
故 （4.12）
查得，。故載荷系數(shù)：
（4.13）
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，
即：
（4.14）
計(jì)算模數(shù)
（4.15）
（3） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
即：
（4.16）
A 確定計(jì)算參數(shù)
計(jì)算載荷系數(shù)
（4.17）
根據(jù)縱向重合度，由圖查得螺旋角影響系數(shù)。
計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
（4.18）
查取齒形系數(shù)
由表查得，；。
查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表查得，；。
查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由[]圖查得，小齒輪MPa；大齒輪MPa。
由[]圖10-18查得:彎曲疲勞極限壽命系數(shù):
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取安全系數(shù),由式(10-12)得:
（4.19）
計(jì)算大、小齒輪的并加以比較
大齒輪的數(shù)值大。
B 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由：
（4.20）
取,則。
（4）幾何尺寸的計(jì)算
計(jì)算中心距
（4.21）
將中心距圓整為810mm。
按圓整后的中心距修正螺旋角
（4.22）
45'31''
因β值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。
計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑
（4.23）
其他齒輪計(jì)算略,齒輪結(jié)構(gòu)如下所示
圖4.2 齒輪1 圖4.3 齒輪2
圖4.4 齒輪3
圖4.5 齒輪4
4.1.3 齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）力能參數(shù)的計(jì)算
軸III傳遞的功率：
軸III的轉(zhuǎn)數(shù)：
（2）材料的選用
選取軸的材料為40Cr合金鋼，調(diào)制處理。其機(jī)械性能為:
表4.1性能參數(shù)
686
490
333.2
245
117.6
68.6
單位(MPa)
（3）軸結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì):
取=112，于是得：
（4.24）
擬定軸上零件的裝配方案如圖4.3:
(1) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的直徑和長(zhǎng)度
初步選用聯(lián)軸器：
選用齒輪聯(lián)軸器CLZ19，d=460mm,L=485mm。故
軸承的選擇:
因,所以只能選用雙列滾錐軸承,擬選用351996,尺寸
,額定動(dòng)負(fù)荷為,故: ,
圖4.6 軸III裝配示意圖
,,故:
故,。
軸向尺寸的確定
軸承寬，齒輪寬，齒輪與箱壁之間的距離為，聯(lián)軸器（半）。
。
（4）計(jì)算各力:
,
（4.25）
（4.26）
水平面支反力
垂直面支反力：
1
2
3
123聯(lián)立解得：
（5）繪制齒輪軸的受力簡(jiǎn)圖，如圖所示
計(jì)算彎矩：
水平面彎矩：
垂直面彎矩：
合成總彎矩M：
（4.27）
圖4.4 軸的載荷分布圖（M，T的單位為N·m）
（4.27）
扭矩:
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：
進(jìn)行校核時(shí)，通常是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度）。取a = 0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為：
（4.28）
均小于,所以符合強(qiáng)度要求。
其他軸的示意如下:
I軸:
圖4.8 軸I示意圖
II軸:
圖4.9 II軸示意圖
4.2剪刃的設(shè)計(jì)
4.2.1材料的選擇
剪刃材料要求具有高硬度、高耐磨性、高熱硬性，因此，選用合金鋼，該鋼具有較高強(qiáng)度和高硬度，但塑性較低，較適用于做剪切機(jī)刀片。該鋼含碳0.45%～0.35%，含錳小于40%，含硅0.80%～1.10%，含Cr1.00%～1.30%，含W2.00%～2.50%。選用淬火熱處理，淬火介質(zhì)用油，淬火溫度為860℃～900℃，淬火后硬度為HRC53，交貨狀態(tài)HB217～179。
4.2.2剪刃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為使剪后的軋件順 利進(jìn)入精軋機(jī)組，改善軋件頭尾質(zhì)量，剪刃設(shè)計(jì)成圓弧形狀(垂直投影)使剪切掉頭尾的軋件具有如圖所示的形狀。
圖4.10剪刃示意圖
4.3轉(zhuǎn)股軸承的選擇及校核
選用10779/600,其尺寸為,其額定靜負(fù)荷為991000kg。
查(對(duì)于左端軸承)
故當(dāng)量動(dòng)載荷
（4.29）
當(dāng)量靜載荷
（4.30）
（4.31）
(h為小時(shí))
每年工作小時(shí)數(shù):,故左端軸承可工作兩年。
對(duì)于右端軸承：
查
故
故左端軸承可工作兩年，因此軸承的壽命夠用
4.4側(cè)隙調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為便于剪刃側(cè)隙的調(diào)整，該剪切機(jī)安裝了一套側(cè)隙調(diào)整裝置，如下圖所示
止推軸承內(nèi)座圓通過(guò)端蓋6與軸套固定在滾筒軸承壓蓋2的端部，外座圈則由一個(gè)帶螺桿的軸承套3和端蓋11固定；軸套3裝在夾筒1內(nèi)，帶內(nèi)螺紋的軸環(huán)4擰在夾筒1的外螺紋上，并通過(guò)軸承套3的螺桿將其固定。為消除軸環(huán)4與夾筒1螺紋配合間隙，在軸環(huán)的端面有4個(gè)鎖緊螺釘8。
由于上下滾筒通過(guò)斜齒同步齒輪來(lái)傳動(dòng)，當(dāng)一個(gè)斜齒輪作軸向移動(dòng)時(shí)，顯然與之相嚙合的另一個(gè)滾筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，改變了剪刃之間的側(cè)間隙。當(dāng)要調(diào)整剪刃側(cè)向間隙時(shí)，首先松開(kāi)鎖緊螺釘8，轉(zhuǎn)動(dòng)軸環(huán)4，由于夾筒1固定在剪切機(jī)機(jī)架上，因而軸環(huán)4就相對(duì)夾筒1作軸向移動(dòng),并通過(guò)軸承套3,端蓋11及止推軸承與滾筒軸承壓蓋2帶動(dòng)滾筒及其軸承內(nèi)座圈一起做軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)剪刃側(cè)隙的調(diào)整。下滾筒允許軸向移動(dòng)量為毫米。側(cè)間隙調(diào)整后還要使刀片圓弧對(duì)齊，這是將刀片固定螺絲松開(kāi)開(kāi)后，軸向移動(dòng)刀片來(lái)達(dá)到。用上述機(jī)構(gòu)只能調(diào)整一對(duì)剪刃的側(cè)間隙，不能保證同時(shí)將兩對(duì)剪刃側(cè)間隙調(diào)整到要求的數(shù)值。由于一對(duì)剪刃的側(cè)間隙調(diào)好后，就不允許滾筒有軸向運(yùn)動(dòng)，因而另一對(duì)剪刃側(cè)間隙只能加墊片的辦法調(diào)整。
此保鮮膜同步傳動(dòng)齒輪沒(méi)有裝設(shè)副齒，齒輪不能在無(wú)側(cè)間隙下工作，因而傳動(dòng)不夠平穩(wěn)。
4.5電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩的驗(yàn)算
4.5.1系統(tǒng)飛輪力矩的計(jì)算
電機(jī)的飛輪力矩： [2，236-246]
雙 電 機(jī)：
系統(tǒng)飛輪的轉(zhuǎn)矩：
總飛輪轉(zhuǎn)矩：
4.5.2起動(dòng)時(shí)間的計(jì)算
電機(jī)空載力矩：
系統(tǒng)空載力矩：
總空載力矩： （4.32）
電機(jī)平均起動(dòng)力矩： （4.33）
起動(dòng)時(shí)間： （4.34）
4.5.3起動(dòng)轉(zhuǎn)角的校核
（4.35）
即轉(zhuǎn)股經(jīng)過(guò)的角度即可達(dá)到41.226r/min。
允許起動(dòng)轉(zhuǎn)角：
式中： —剪刃的初轉(zhuǎn)角 取
—最大開(kāi)始剪切角 取
電機(jī)滿足起動(dòng)要求。
圖5.1 起動(dòng)轉(zhuǎn)角示意圖
剪切后的角速度
（4.36）
式中： —剪切時(shí)剪股穩(wěn)定轉(zhuǎn)速
（4.37）
1/s
J—系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
（4.38）
—剪切角
（4.39）
—剪切力
（4.40）
—單位剪切力 表8-4
1/s
m/s
m/s 滿足要求
5 潤(rùn)滑方法的選擇
5.1減速機(jī)潤(rùn)滑方法及潤(rùn)滑油的選擇
由于兩齒輪半徑差過(guò)大，因此采用噴油潤(rùn)滑,如按高速級(jí)選用齒輪潤(rùn)滑油,齒輪圓周速度m/s,按手冊(cè)推薦選用時(shí),運(yùn)動(dòng)粘度為5ncst的潤(rùn)滑油;如按低速級(jí)選用齒輪潤(rùn)滑油,齒輪圓周速度,按手冊(cè)推薦選用50ncst的潤(rùn)滑油,但考慮到減速機(jī)負(fù)載很大,而且為起動(dòng)工作制.故選用高粘度潤(rùn)滑油,選用24號(hào)汽缸油。
軸承的潤(rùn)滑采用飛濺潤(rùn)滑,即把傳動(dòng)零件飛濺到箱蓋上的油匯集到箱體剖分面上的油溝中,然后流進(jìn)軸承中進(jìn)行潤(rùn)滑。
5.2保鮮膜機(jī)的潤(rùn)滑
保鮮膜機(jī)傳動(dòng)齒輪的圓周速度，速度低載荷大，故選用24號(hào)汽缸油，油池潤(rùn)滑。
轉(zhuǎn)股軸承采用干油潤(rùn)滑，干油選用4號(hào)鈣基潤(rùn)滑脂，代號(hào)為ZG-4 GB501-65。
油池內(nèi)潤(rùn)滑油使用期為6個(gè)月，6個(gè)月更換一次。
如沒(méi)有24號(hào)汽缸油，可用蓖麻油代替汽缸油。
6試車方法和對(duì)控制的要求
6.1試車要求
(1)試車前應(yīng)詳細(xì)檢查，不得有卡住現(xiàn)象，剪刃間隙應(yīng)滿足0.1～0.3mm.
(2)試車前按圖紙進(jìn)行潤(rùn)滑，不得有漏油現(xiàn)象
(3)試車時(shí)應(yīng)從低速開(kāi)始試車，試車速度分別以0.5m/s、1 m/s、1.5 m/s、2 m/s、2.4 m/s五種速度(指剪切速度)進(jìn)行試車。試車時(shí)，要對(duì)剪刃在起動(dòng)、加速、制動(dòng)和行車各階段中的速度和剪刃位置進(jìn)行測(cè)定，不得有異常現(xiàn)象，試車正常可交付使用。
(4)試車前要把安裝、檢查工具和影響試車的構(gòu)件拿開(kāi)，試車后要清掃現(xiàn)場(chǎng)。
(5)試車次數(shù)不少于10次。
6.2對(duì)控制系統(tǒng)的要求
(1)主傳動(dòng)系統(tǒng)安裝保護(hù)措施由電流控制。
(2)系統(tǒng)制動(dòng)由電機(jī)反接制動(dòng)和制動(dòng)器制動(dòng)共同作用。
(3)要剪切后在 內(nèi)制動(dòng)，正好使剪刃停在起動(dòng)位置。
7設(shè)備可靠性與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
7.1機(jī)械設(shè)備的有效度
對(duì)于可維修設(shè)備，由于發(fā)生故障之后，可以修理恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。因此，從開(kāi)始工作到發(fā)生故障即可靠度；從發(fā)生故障后進(jìn)行維修恢復(fù)到正常工作階段即維修度；二者結(jié)合起來(lái)，就是機(jī)械設(shè)備的有效度(有效利用率)。
[8.9] (7.1)
MTBF————平均故障間隔期 (h)
MTTR————平均維修時(shí)間
設(shè)備工作時(shí)間10000h,可能發(fā)生10次故障，每次處理故障時(shí)間平均10h，檢修時(shí)間400h。
7.2投資回收期
表7.1有關(guān)資料表（萬(wàn)元）
時(shí)間（年 ）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
投資
2000
2000
年凈收益
500
800
1000
1500
1800
1800
2000
2500
累計(jì)凈
收益
-2000
-4000
-3500
-2300
-1300
200
2000
3800
5800
8300
投資回收期：
=年
————行業(yè)投資回收期，重型機(jī)械
，滿足要求。
專題-電動(dòng)機(jī)選擇與探討
電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備。在機(jī)械、冶金、石油、煤炭、化學(xué)、航空、交通、農(nóng)業(yè)以及其他各種工業(yè)中，電動(dòng)機(jī)被廣泛地應(yīng)用著。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高，需要采用各種各樣的控制電機(jī)作為自動(dòng)化系統(tǒng)的元件，人造衛(wèi)星的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電機(jī)也是不可缺少的。此外在國(guó)防、文教、醫(yī)療及日常生活中(現(xiàn)代化的家電工業(yè)中)電動(dòng)機(jī)也愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用起來(lái)。
電動(dòng)機(jī)也稱為“馬達(dá)”，利用電動(dòng)機(jī)可以把發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的大量電能，應(yīng)用構(gòu)造和發(fā)電機(jī)基本上一樣，原理卻正好相反，電動(dòng)機(jī)是通電于轉(zhuǎn)子線圈以引起運(yùn)動(dòng)，而發(fā)電機(jī)則是借轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中之運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流。為了獲得強(qiáng)大的磁場(chǎng)起見(jiàn)，不論電動(dòng)機(jī)還是發(fā)電機(jī)，都以使用電磁鐵為宜。電動(dòng)機(jī)因輸入的電流不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)：（1）直流電動(dòng)機(jī)——用直流電流來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)叫直流電動(dòng)機(jī)。因磁場(chǎng)電路與電樞電路連結(jié)之方式不同，又可分為串激電動(dòng)機(jī)、分激電動(dòng)機(jī)、復(fù)激電動(dòng)機(jī)；（2）交流電動(dòng)機(jī)——用交流電流來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)叫交流電動(dòng)機(jī)。種類較多，主要有：①整流電動(dòng)機(jī)——使串激直流發(fā)電機(jī)，作交流電動(dòng)機(jī)用，即成此種電動(dòng)機(jī)，因交流電在磁場(chǎng)與電樞電路中，同時(shí)轉(zhuǎn)向，故力偶矩之方向恒保持不變，該機(jī)乃轉(zhuǎn)動(dòng)不停。此種電動(dòng)機(jī)因兼可使用交、直流，故又稱“通用電動(dòng)機(jī)”。吸塵器、縫紉機(jī)及其他家用電器等多用此種電動(dòng)機(jī)。②同步電動(dòng)機(jī)——電樞自一極轉(zhuǎn)至次一極，恰與通入電流之轉(zhuǎn)向同周期的電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)不能自己開(kāi)動(dòng)，必須用另一電動(dòng)機(jī)或特殊輔助繞線使到達(dá)適當(dāng)?shù)念l率后，始可接通交流電。倘若負(fù)載改變而使轉(zhuǎn)速改變時(shí)，轉(zhuǎn)速即與交流電頻率不合，足使其步調(diào)紊亂，趨于停止或引起損壞。因限制多，故應(yīng)用不廣。③感應(yīng)電動(dòng)機(jī)——置轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)中，因渦電流的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)并不是用機(jī)械方法造成的，而是以交流電通于數(shù)對(duì)電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，可看作為轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)。通常多采用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（具有三對(duì)磁極）。直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)恰與直流發(fā)電機(jī)相反，在發(fā)電機(jī)里，感生電流是由感生電動(dòng)勢(shì)形成的，所以它們是同方向的。在電動(dòng)機(jī)里電流是由外電源供給的感生電動(dòng)勢(shì)的方向和電樞電流I方向相反。交流電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其強(qiáng)大的感應(yīng)電流（渦流）產(chǎn)生于轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)中，轉(zhuǎn)子上的銅棒對(duì)磁力線的連續(xù)切割，依楞次定律，此感應(yīng)電流有反抗磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)，故轉(zhuǎn)子乃隨磁場(chǎng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。不過(guò)此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度沒(méi)有磁場(chǎng)變換之速度高，否則磁力線將不能為銅棒所切割。
一般電動(dòng)機(jī)主要由兩部分組成：固定部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子。另外還有端蓋、風(fēng)扇、罩殼、機(jī)座、接線盒等。
定子的作用是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)和作電動(dòng)機(jī)的機(jī)械支撐。電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，通過(guò)電流時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換。機(jī)座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，因內(nèi)部損耗而發(fā)生的熱量通過(guò)鐵心傳給機(jī)座，再由機(jī)座表面散發(fā)到周圍空氣中。為了增加散熱面積，一般電動(dòng)機(jī)在機(jī)座外表面設(shè)計(jì)為散熱片狀。
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)電流而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子的重量，傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出機(jī)械功率的主要部件。
直流電機(jī)是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的原理旋轉(zhuǎn)的.直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是磁場(chǎng)不動(dòng).導(dǎo)體運(yùn)動(dòng).
1.三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理 :
當(dāng)向三項(xiàng)定子繞組中通過(guò)入對(duì)稱的三項(xiàng)交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開(kāi)始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子 沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。
通過(guò)上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三項(xiàng)定子繞組（各相差120度電角度），通入三項(xiàng)交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。
單相交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理 :單相交流電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。
單相電不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，我們可在定子中加上一個(gè)起動(dòng)繞組，起動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差90度，起動(dòng)繞組要串接一個(gè)合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度，即所謂的分相原理。這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差90度的電流通入兩個(gè)在空間上相差90度的繞組，將會(huì)在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)
同步電動(dòng)機(jī)是屬于交流電機(jī)，定子繞組與異步電動(dòng)機(jī)相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度是一樣的，所以稱為同步電動(dòng)機(jī)。正由于這樣，同步電動(dòng)機(jī)的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)容性負(fù)載。為此，在很多時(shí)候，同步電動(dòng)機(jī)是用以改進(jìn)供電系統(tǒng)的功率因素的。
2.同步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：
1、轉(zhuǎn)子用直流電進(jìn)行勵(lì)磁。這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場(chǎng)線圈是相互串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場(chǎng)線圈是由一只小型直流發(fā)電機(jī)或蓄電池來(lái)激勵(lì)，在大多數(shù)同步電動(dòng)機(jī)中，直流發(fā)電機(jī)是裝在電動(dòng)機(jī)軸上的，用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵(lì)磁電流。
由于這種同步電動(dòng)機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng)，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)相似。
當(dāng)在定子繞組通上三相交流電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)線圈經(jīng)由直流電來(lái)激勵(lì)，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣就增加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)為止。
2、轉(zhuǎn)子不需要?jiǎng)?lì)磁的同步電機(jī)
轉(zhuǎn)子不勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī)能夠運(yùn)用于單相電源上，也能運(yùn)用于多相電源上。這種電動(dòng)機(jī)中，有一種的定子繞組與分相電動(dòng)機(jī)或多相電動(dòng)機(jī)的定子相似，同時(shí)有一個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面，。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的，而且能夠經(jīng)常保持磁性。鼠籠繞組是用來(lái)產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達(dá)到同步。顯極的極性是由定子感應(yīng)出來(lái)的，因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時(shí)，鼠籠繞組就失去了作用，維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步。
步進(jìn)電機(jī)的基本原理:
步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。
永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)的一些基本參數(shù)：
3.電機(jī)固有步距角：
它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。
步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：
是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則‘相數(shù)’將變得沒(méi)有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。
保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）：
是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。
DETENT TORQUE：
是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒(méi)有DETENT TORQUE。
4.步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn)：
1．一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。
2．步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。
步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
3．步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。
當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。
4．步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。
步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提
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