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當系統壓力低于先導閥調定壓力時,先導閥關閉,此時沒有油液經過阻尼孔e流動,主閥心上下兩腔壓力相等,主閥在彈簧4的作用下處a)系統壓力低于先導閥調定壓力b)系統壓力高于先導閥調定壓力圖2溢流閥工作原理于最下端位置,進油口P與回油口T不相通。當系統壓力升高,作用在先導閥心上液壓力大于調定壓力時,先導閥被打開,主閥上腔的壓力油經先導閥開口、回油口T流回油箱。這時有壓力油經主閥心上阻尼孔流動,因而就產生了壓力降,使主閥心上腔的壓力低于下腔的壓力。當此壓力差對主閥心所產生作用力超過彈簧力時,閥心被抬起,進油口P和回油口T相通,實現溢流作用。通過Flas直觀形象的液壓油走勢再配合講解,學生基本上對先導式溢流閥的工作原理有了明確的概念,這時候就進入教學的第三部分,可以播放一些先導式溢流閥在機械制造等領域中實際工作過程的視頻,讓學生直觀地感受到先導式溢流閥的工作原理、結構特點以及閥體在生產實際中的使用等內容,還可以讓他們各自談談自己了解的先導式溢流閥的應用內容并加以討論,加深對理論知識的理解。
但科學研究表明,在學習的過程中,不動手最多能記住70%的知識點,如果將耳朵、眼睛和手三者結合起來,既聽又看并動手加以實際操作,則能記住高達90%的知識點,由此可見,最佳的教學方式應該將手、眼、耳結合到一起去進行。而我們在以上教學過程中,雖然已經將理論的、抽象的、靜態的內容轉換為生動形象的知識進行講解,并積極組成學生參與討論,但參照前面的研究結果,最多只能記住70%的知識點,如何才能記得更多的知識呢?這就需要我們教師從缺漏的“動手”層面更進一步探索了。
液壓傳動這門課涉及的實驗較多,而很多學校由于受客觀條件影響,有可能存在實驗器材不是很充分的狀況,這時候如何實現動手功能呢?最有效的方式就是借助相關的仿真軟件來解決,最常用的液壓仿真軟件就是FluidSIM軟件,它是由德國Festo公司Didactic教學部門和Paderborn大學聯合開發的,是專門用于液壓與氣壓傳動的教學軟件,FuidSIM軟件分兩個軟件,其中FluidSIM-H用于液壓傳動教學,該軟件CAD功能和仿真功能緊密聯系在一起,既可以系統學習的概念也可設計和液壓氣動回路相配套的電氣控制回路,易于上手操作。以FluidSIM-H軟件為例來看,它的主界面非常直觀,元件庫在左半部分,設計界面在右半部分,采取直接用鼠標從左邊的元件庫中拖拉液壓元件放在右邊的設計區進行設計,回路可以課前設計,也可在課堂上現場設計。這樣一來,耳朵、眼睛和手配合,既聽又看并加以操作,達到了教學中對于動手能力的要求,能記住更多的知識點。
1.1現場總線與網絡技術及公共直流母線技術的興起
1.1.1現場總線及網絡技術的普及和應用現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統,其主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器和執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。目前世界上存在著大約40余種現場總線,如法國的FIP,英國的ERA,德國西門子公司的Profibus,挪威的FINT,Echelon公司的LONWorks,PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemounr公司的HART,CarloGavazzi公司的Dupline,丹麥ProcessData公司的P-net,PeterHans公司的F-Mux,以及ASI(ActraturSensorInterface),Modbus,SDS,Arcnet,國際標準組織-基金會現場總線FF:FieldBusFoundation,WorldFIP,BitBus,美國的DeviceNet與ControlNet等等?,F場總線技術改變了整個工業控制過程的系統結構,使儀表信號(4~20mA)過渡到全數字通訊信號。這個改變對于造紙傳動自動化是顛覆性的,使整個控制系統結構和方式進入到了一個信息化和智能化的嶄新階段。
1.1.2人機界面取代按鈕和操作器由人機交互式操作屏全面取代傳統的按鈕操作,也徹底改變了造紙傳動工業現場。操作屏不僅可以任意設置按鈕的功能和數量,還可以實時監視系統的各個運行狀態以及參數等。在系統結構方面,目前普遍采用雙端口網絡系統,其中一個端口用于傳動系統及各個執行單元,另一個用于操作屏進行數據傳輸,提高抗干擾能力。操作屏的使用,使用戶節省了大量的現場電纜的鋪設以及操作臺的安裝,節約了自然資源和工作量。目前由于自然資源的價格上漲,顯示操作屏的價格下降,在一次成本投入上已經十分相近,如果考慮輔助傳動控制的按鈕連線,操作屏的投入成本更具優勢。
1.2公共直流母線的推廣和應用
1.2.1公共直流母線與交流母線的區別與特點公共直流母線系統的應用在造紙傳動自動化技術領域具有標志性作用。所謂公共直流母線,簡單地說就是將變頻器的交直交內部結構,變為交直交外部系統結構。圖1和圖2是公共直流母線和交流母線的原理結構圖,以說明兩者的區別。從圖中可以看出,交流母線變頻器是各個變頻器分別與交流電網連接,各自工作是獨立的;而公共直流母線結構則是有一個總的進線整流單元,通過直流向各個逆變器單元供電。這種結構上的變化,導致其工作方式和效果不同。從相關資料和研究分析可以歸納這兩者的主要區別和特點如下:(1)由于烘缸等大慣性負載的存在,在交流母線系統中往往會出現過壓跳閘等情況。但在公共直流母線系統中,因為能量可以通過直流母線在所有電機之間互相流動,從而解決因為負載波動引起的跳閘,很好地克服多電機間電動狀態和發電狀態之間的矛盾。(2)通過集中整流,可以使公共直流母線電壓在技術手段上做得更加可靠,降低故障率。但是事物總是利弊相伴,集中整流盡管可以通過技術手段提高可靠性,但畢竟是一個單機運行,一旦整流單元故障,也會造成整個系統停機。而交流母線系統,由于每臺變頻器都是獨立的,因此,一臺故障不影響整個生產線的運行,排除故障相對簡單。(3)關于節能和降低成本。由于在技術上明顯復雜,如果不采用特殊手段,公共直流母線的價格目前高于交流母線的價格。關于節能的觀點,目前尚沒有理論和實驗數據證明這一說法。(4)關于諧波抑制問題。變頻器的諧波主要來源于高頻開關的脈沖電流,使電網的電流波形失真,導致大量諧波產生。從統計學的角度看,當采用公共直流母線后,母線上的電流是多臺變頻器不規則的脈沖電流疊加,各個變頻器的電容相當于并聯,理論上比交流母線電流波形好,諧波影響會得到改善。但由于整流單元的集中,對變壓器的影響比交流母線要大,特別是普通六脈波系統,會在電網側產生很大的5次諧波,甚至達到干擾其他用電設備的程度。因此,當功率超過2000kW時,建議采用12脈波整流單元,這樣可以有效減小謝波干擾的影響。而交流母線系統,由于沒有集中大功率整流,因此5次諧波的影響要小。關于回饋制動問題。由于紙機傳動是一種長期穩速運行的系統,是否考慮增加回饋制動單元,應當根據系統的總投資、運行車速及停機的要求綜合考慮。一種說法是通過能量回饋可以節省能源,但實際上紙機正常生產后是很少需要緊急停車的,因此用相當增加一套整流系統的代價來解決回饋能量的回收問題值得權衡利弊。當車速1000m/min以上時,為使慣性部分盡快停下來,適當增加一定功率的能耗制動,也是一個不錯的選擇。
1.2.2公共直流母線實現方案及運行維護成本分析目前在ABB、AB和西門子公司的標準產品系列中,都有標準的直流母線系統。除AB系統在直流母線產品和交流母線產品中差別不大以外,其他兩家公司的直流母線系統都比交流母線系統價格要高。特別是整流逆變單元,比國產產品價格要高出數倍。因此,目前普遍解決方案是在不帶逆變回饋單元時較多采用的是國產整流單元,配以上述公司的逆變器或變頻器,這已經在國內許多造紙生產線上使用。當然如果系統投資資金充足,客戶要求,采用更高性能的PWM整流逆變系統,既可以實現整流回饋,又可以降低諧波影響?,F將可能的方案介紹如下:(1)可控硅整流逆變回饋供電系統。這種系統是目前各大公司主推的系統,造價較高,具有能量回饋能力,諧波影響根據功率大小、6脈波和12脈波而不同。(2)國產整流單元,配逆變器加能耗制動公共直流母線系統。這種系統經濟性較好,性能與整流回饋相同,諧波影響與上一方案相同。(3)國產整流單元,配變頻器加能耗制動公共直流母線系統。這種方案是國內的系統集成商,在激烈競爭下采用的一種降低成本的方案。這種方案適合于當變頻器價格低于逆變器價格時,具有一定競爭力,但如果與逆變器價格相當,則與方案(2)相同。(4)局部直流母線方案,其是在交流母線系統的基礎上,為了解決慣性負載的過電壓跳閘問題或針對某些負荷分配點需要能耗制動的情況下而采取的方案。整個系統仍然是交流母線即通常的變頻器系統方案,但是將慣性負載傳動點的變頻器外接制動單元的端子通過一定的技術手段相互連接,在相連接的變頻器之間形成公共直流母線。其性能和工作特點與集中整流直流母線相當,只不過集中整流由分散整流代替。特點是簡單、低成本,但系統接線復雜,給系統的可靠性和維護帶來不便,在小系統中應用比較適合??傊?,從目前來看,公共直流母線、網絡通訊和操作屏等現代信息技術已經成為紙機傳動自動化的發展趨勢;以AB公司等為代表的工業以太網技術以及遠程監控和服務等將成為下一步技術發展的大方向,甚至無線網絡和遠程調試等在今后的發展中都是可能的;對紙機傳動自動化來說,還有優化設計、程序化的安裝和調試,以及精準的故障診斷與維護等問題。
2現代紙機傳動自動化系統的組成與設計特點
2.1現代紙機裝備的最新技術動向從2014CIPTE國際造紙技術報告會獲悉,以芬蘭維美德公司、德國福伊特公司為代表的紙機裝備制造商,分別從各種不同的角度為紙機裝備的發展提出了多種解決方案。其中,優化概念模塊化紙機實際上是在整個系統中,將不同紙機的各個部分部件,用統一的設計和規劃方案,尤其是連接部分、通用部件的標準方面,如同組裝模塊一樣,可以批量生產適合各種不同紙機的產品部件。在需要的時候,可以迅速地通過模塊組裝和連接形成不同的造紙機生產線,這就是優化和模塊化的核心所在。在紙機裝備的模塊化和優化設計的推動下,紙機傳動自動化其實也正在朝著這個方向發展和變化。無論是從軟件設計還是硬件結構,國外的大公司以及國內的一些企業已經在不同程度上實施并推進這一方法的實現。所謂面向對象的設計方法和解決方案,實際上是從軟件工程的開發角度,來設計和構建電氣傳動系統的軟件和硬件系統,從而最大限度地減少重復性工作和最大限度地降低制造和設備采購成本,提高工作效率,降低系統的故障率和增加可靠性。
2.2硬件模塊化、通用化設計根據模塊化的設計思想和標準化的系統目標,ABB和西門子的大功率變頻器就是一個典型的實例。在ABB的大功率變頻器設計中即采用了模塊化的設計,一臺大功率變頻器可以由若干個硬件功率模塊組成。當某個模塊故障時,可以在不停機的狀態下降低功率繼續使用,直至更換新的模塊以后恢復原功率運行。西門子S120變頻器系統則在模塊化方面體現更加徹底,不但主回路模塊化,連控制回路也一起模塊化了。在新的系統中變頻器本身就組成了一個小型分布式控制系統,控制中心管理著變頻器的各個主回路模塊,每個模塊僅相當于一個功率單元。如果說ABB變頻器是變頻器并聯運行的話,西門子變頻器就是一個小型集散控制系統??刂茊卧毩⒂诠β蕟卧?,一臺控制器可以管理多個功率單元。這種硬件結構的設計使模塊化達到了電力電子裝置的最新高度。除此之外,在諸如電控柜、操作臺以及輔助傳動的控制回路設計方面,模塊化的設計也體現了面向對象的特征。將一臺電控柜從柜體設計到安裝板以及柜內的每一個部件和回路,統統按照對象描述和封裝模塊的思想進行設計。在硬件的選擇上盡可能做到對于整個公司的硬件系統要求做到模塊化設計,即凡是運轉方式、功率等級基本一致的對象,采用一樣的模塊加以控制,同時在對比較重要的控制單元的柜體設計中,凡是控制模塊在條件許可的情況下再增加一塊備用的控制模塊(與廠家協調),這樣當某個受控對象的控制回路出現故障時,抽出故障模塊,換上備用模塊,系統先恢復運行再維修故障模塊。在整個系統的硬件設計中,類的設計即每一種抽屜狀模塊的設計中,系統面向對象所必須具備的封裝及數據隱藏得以著重體現。在這里,我們強調的是每個受控對象(獨立的用電負載)不僅僅要有一個實實在在的硬件類與之對應,在PLC程序中也會存在一個相對應軟件類與硬件類對應,這樣,每一個受控的實體對象都在控制系統對這兩個相互依存的類對象的調用中,實現工藝的要求。而在此時面對紙機裝備的優化概念模塊化處理中,對于相對應的控制系統,我們也應該有同等的要求。在面向對象的硬件系統設計中,最大的特點就是控制回路的模塊化,使其在強電回路封裝的基礎上繼續封裝控制回路,從而使得系統具有以下特點:(1)盡管模塊受到被控對象功率的不同、運行方式的差異導致具體電路上的差別,但在外觀上盡量標準化,使得除了模塊之外,柜體也可柔性化設計;(2)從元器件到模塊,應盡量體現出最大程度的通用與互換性;(3)模塊的接口盡量簡單,互換時簡單方便;(4)模塊設計應盡量使得可靠性足夠高。在面向對象的硬件系統設計中,我們可以做到:(1)大大簡化系統構建及設計過程的難度;(2)形成柔性化的控制系統;(3)更加利于專業化分工;(4)更有利于系統未來的擴容和改造。在這里,我們以最為常見的電動機控制回路的設計來詳細說明面向對象的硬件系統如何實現:首先分析普通電機(對象)的特性:(1)電機直接啟動,自由停止;(2)無反接制動及能耗制動的需求;(3)電機內無報警裝置,提供額外異常信號指示;(4)短時間的電機堵轉等異常情況在熱保護等手段作用之前,不會給電機帶來傷害。下面以一個簡單的電機控制系統為例,說明我們在硬件設計時采用的方法,如圖3、圖4。我們將一個普通的電機作為對象,對它進行分析,從而得到控制要求,利用面向對象技術,將跟它有關系的操作封裝在一個結構系統,使得在一張圖紙上可以看到它的全部信息,并且全部模塊化設計,利用端子接線。對于圖4,我們可以在它的基礎上,針對具體的工控要求,很快進行修改而不破壞其內部封裝,改造成適用于變頻和軟啟等硬件設計,幾乎沒有什么太大的變化,這一現象,體現面向對象中繼承的思想。同樣的設計完全可以在電控柜和操作臺上實現,從而將我們的關注點完全放在這樣一個個對象上,而不是一個龐大系統的每一個細節,可以極大地節省設計時間,簡化設計步驟。而對于相同或者差異不大的對象或者項目,完全可以很方便的完成,而不用再擔心改動錯誤。因為在封裝對象的時候,我們投入了極大的精力,使得每一個對象里面的每個元件都有跟隨作用。如果封裝后有錯誤,是無法通過測試的。這首先保證了自己所使用的“元件”是無誤的,而不像面向過程中每一步都沒有電氣屬性,改動完之后不知道是否正確的尷尬局面。目前,對于整個造紙機傳動自動化來講,我們往往對于輔助傳動的著力點過少,從現在這個行業的故障率來講,目前應該將輔助傳動控制與主傳動進行一體化設計。對此,我們還是針對于每一個項目進行具體設計,因為輔助傳動在各自的分布可能要求不一致,系統之間又沒有具體的聯系,還是采用面向過程的設計思路,簡單方便、可靠性高。
2.3軟件模塊化、通用化設計在國外,1999年Benitez等人提出面向對象方法在PLC程序設計應用中的必然性。2010年ChiacchioP.等人提出IEC61131標準中的PLC程序設計方法已無法滿足自動化系統的發展需求,提出面向對象的編程方法。AdnanSalihbegović等人也提出將軟件工程方法運用到工業自動化控制中。在國內,2000年陳娟等人將面向對象方法運用到糧食儲運自動化系統中,討論了類的抽象和封裝的實現。2009年張逸群等人將面向對象方法運用到煤炭輸送機控制系統的PLC程序設計中,闡述了基于STEP7的面向對象程序設計方法。2009年12月,祝瓛冰出版了《面向對象的現代工業控制系統的實用設計技術》一書,更是取得突破性技術,使得面向對象的方法更加實用于PLC程序設計。綜上所述,在國內外研究中面向對象方法已經在工業控制中嶄露頭角。但在此時,紙機傳動自動化軟件設計還是處于傳統的階段,對于此次當代紙機裝備制造商提出的優化概念模塊化紙機,為了提高工業效率的適應性,還是難以滿足,所以我們將面向對象方法引入紙機傳動自動化行業,在硬件上加以強類封裝,同時相對于每一個硬件類,都有一個相對應的軟件類。這樣對于一個控制系統的對象,我們只要通過接口,操作硬件類與軟件類相互聯系,就可以很好地完成控制任務。下面以普通電機為例,介紹其每個環節的做法:(1)建立需求分析表,如表1。其作用就是以控制系統對此類目標的需求,對未來對象所執行的任務進行反向遞推,將需求層層細化。(2)建立變量表,如表2。這個需要好好琢磨,以至于反復修改。(3)編制類的梯形圖,測試修改,反復多次。這樣,所有編程均基于所述接口,對于每一個具體的工程對象,僅僅只需要修改相對應的外部變量,而不需要在所封裝的程序內部做修改。當然這個過程是循環往復的,它需要我們有足夠的測試對象以及測試次數,但這一點,相對于以往工程項目毫無頭緒的修改,導致的出錯率還是可以接受的。
3現代紙機傳動系統常見技術問題分析與處理方法
紙機在運行中,由于機械、電氣緊密聯系,相互配合,因而故障出現時,往往會導致很難確定是何原因。作為電氣技術人員,在對所管設備充分了解后,理應對于其工作原理以及設計思想有所了解,最后依據現象做出分析判斷,區分故障,從而解決問題。在造紙生產中,不可避免地會出現一些類似操作失靈、頻繁斷紙等表面現象,操作人員往往第一時間會認為是出現了電氣故障。此時,作為電氣工程師則必須首先對故障現象進行仔細分析,完整描述,準確判斷。要做到一看、二想、三檢驗,即:一看就是先看準問題的部位和現象,進行細致分析和準確描述,分清問題所在。二想就是對于問題表現的現象,要冷靜思考、綜合判斷,特別是結合公共和電氣參數的記錄值,對現象的產生原因做出判斷,防止誤判。三檢驗就是在可能情況下,通過一些參數的人為變化,檢驗和核對問題的原因,最終確定問題的原因和處理方法。下面通過對幾種常見問題的分析和判斷,以說明問題的處理方法。
3.1速度不穩、斷紙、引紙困難這類問題在早期的新紙機調試和二手機開機過程以及更換產品品種時較易發生。由于目前機械和傳動設備都已經設計比較完善,操作人員也已經比較熟練。在設備和工藝以及電氣之間發生問題梳理不清的情況已經減少。但是,從電氣技術原理的角度分析問題的根源和找出解決辦法仍然是電氣工程師應當具備的基本能力。面對速度不穩、斷紙這樣的現象,往往會伴隨著工藝和機械設備等相互交織的問題。有經驗的車間主任、班組長可以很快判斷問題的原因所在。以下通過電氣傳動的參數數據分析來說明邏輯分析方法:(1)仔細觀察上位機記錄的轉速和轉矩變化曲線,在反應的斷紙點觀察是否有速度的突變和轉矩突變以及突變的方向和規律。這一點非常重要,傳動參數的記錄數據,特別是實時數據對分析判斷至關重要。(2)基本分析和判斷:如果在斷紙附近速度曲線變化不明顯,而轉矩或電流在斷紙附近顯著波動,通常可以認為調速系統是正常的??梢圆挥枥頃P于速度波動的說法,這是因為如果速度沒有明顯變化而轉矩或電流有明顯波動,則恰恰說明調速系統是正常的。在雙閉環系統中,速度反饋是外環,電流或轉矩是內環。內環的響應要遠遠大于外環,因此正是電流的波動才抑制了或抵消了速度的波動,是正常的響應。(3)反之如果先有速度的變化,不論是緩慢變化還是突變,之后才是電流的變化,那么可以懷疑調速系統或在設備的某些部位存在問題??赡艿膯栴}有:編碼器或速度反饋干擾或不穩定,引起速度波動;可以進一步觀察速度反饋系統或電機和編碼器的連接部位,進行必要的檢修和加固,對導線連線以及屏蔽等進行檢查和再次接線;如果電氣系統檢查無誤,則可以懷疑設備或安裝存在的可能問題。在某廠的系統中曾經發現過施膠部在施膠過程中主傳動點速度緩慢變化的情況,后經檢查發現是由于主從控制的安裝不當引起,當膠輥在受熱后形變較大時,會發生直徑增加的情況因而導致線速度緩慢增加。引起不穩定或張力增加而出現斷紙,更改主從配置后問題得以解決。(4)另外,在壓榨部也會出現莫名其妙斷紙的現象。在觀察電氣記錄后如果沒有發現問題,則可以提醒操作人員注意真空度和濕紙的干度,真空度的變化也會引起紙的強度變化。同時,應當充分注意速度環PID參數整定要合適。舉例說明,如圖5。此為卷取部換卷時的曲線記錄。從曲線上看,當換卷時從三烘到卷取的紙幅所承受的拉力減小,從而導致三烘部的負荷加大,引起速度下降,在速度閉環系統的控制下,變頻器進行了自動調節,但是此過程持續時間較長,從而可以明顯看到三烘之前的紙幅下垂現象。從圖5(上)明顯還可以看出,速度控制的調節時間太長,速度下跌較大,因此需要增大速度環的比例系數,縮短積分時間。從圖5(下)明顯可以看到,同樣在進行換卷時,速度有波動,但是速度下跌較小,而且調節過程的時間明顯縮短,紙幅變化量不大。總之,應對速度不穩問題,一定要以記錄數據為依據,然后再根據工藝過程分析問題的根源所在。電氣工程師不但應當能夠發現自身系統的問題,更要能夠分析和判斷出其他方面的問題,才能是合格的工程師。
3.2負荷分配控制方案及存在問題對策在網部和壓榨部以及施膠部等,都存在負荷分配的控制問題。早期直流系統中負荷分配控制是由模擬的轉矩電流分配器來完成的,現代紙機由于采用了通訊控制方式,這種分配關系由模擬變為數字,但基本的控制原理是相同的。本文所要闡述的是在負荷分配控制中針對不同情況的控制策略選擇問題,這也是本人及其團隊多年來研究和實踐的總結,現分幾個問題介紹如下:(1)剛性負荷分配控制的穩定性問題通常情況下壓榨部、網部、施膠部等各部分的負荷分配問題,都可以定義為剛性連接的負荷分配控制問題。所謂剛性連接就是指兩個連接的電動機之間沒有速度誤差,例如壓榨部,上下輥之間在正常時是不可能有速度偏差的,否則紙頁就會產生質量問題,網部和施膠部都可以做類似的解釋。在這種負荷分配控制中,普遍采用的方案是用轉矩或電流疊加進行分配,其中一臺作為主傳動,另一臺作為輔傳動。通過轉矩電流的比例分配,滿足協調所需的工藝控制要求。但是,這種方案是否存在穩定性問題呢?長期以來一直沒有理論的證明和分析,陜西科技大學2013屆研究生張洪濤在參考相關資料的基礎上,將速度反饋微差注入的方法引入到負荷分配控制的穩定性仿真分析中,在理論上證明了剛性連接情況下采用轉矩或電流進行負荷分配控制是穩定的?,F將這一原理仿真模型進行說明。圖6中編號1代表的是速度給定,編號2和3是負載和負載擾動的加載點。模型中剛性耦合的模擬是通過求取兩者的速差,然后再乘以剛性系數去疊加到各電流調節器的輸出上,從而代表由于速差而引起的轉矩傳遞。主傳動點的速度給定直接乘以一個補償系數作為從傳動點的速度給定,此補償系數一般大于1,目的是為了使從傳動點的速度調節器飽和。將主傳動點的電流反饋和主傳動點的轉速調節取最小運算,目的是為了使主傳動點的電流反饋值對從傳動點的電流給定值起到一個限幅的作用,也即從傳動點跟隨主傳動點的電流反饋,從而模擬轉矩控制的效果。仿真波形如圖7所示。由仿真波形可以看出,速度的穩定性較高而且從點電流在整個過程當中都僅僅跟隨主點電流,保證主從出力相同。在25s時在標號2處添加一個負載擾動信號,此時轉速變化很小,而電流的波動相對轉速要大,但在不到2s時間內又穩定下來,且主從電流一致。從仿真波形來看,用轉矩控制的負荷分配方式對剛性耦合的負載進行控制,系統始終是穩定的。(2)柔性耦合的負荷分配控制的穩定性問題圖8是柔性耦合負荷分配控制系統中基于速度控制的仿真模型,其中主從傳動點都處于速度控制模式,通過比較主從點的電流反饋值,然后求差,再乘以柔性補償系數疊加到從點的速度給定上,從而微調從點電流,使得從點的電流值跟隨主點電流的目的。在柔性耦合的負荷分配控制中,同樣先采用主從傳動點都處于速度控制模式進行仿真分析。在速度控制模式下通過比較主從點的電流反饋值,然后求差,再乘以柔性補償系數疊加到從點的速度給定上,從而微調從點電流,使得從點的電流值跟隨主點電流。模擬柔性耦合機械上的連接還是通過求速差,再乘剛性系數去疊加到各電流調節器的輸出上。和剛性耦合中不同的是,當在主點加負載擾動時,其對從點轉矩的影響需要經過一定的延時,所以在此還是通過求速差,再乘剛性系數去疊加到各電流調節器的輸出上。在此模型中,添加了一個延時模塊,其延時取決于實際轉矩的傳遞時間。仿真時,在編號2處加負載擾動,而延時環節則加在去主點電流環的一側,此時代表當從點負載發生波動時,其到主點轉矩的傳遞需要經過一定的延時。仿真波形如圖9所示。從仿真波形可以看出,當從點加負載擾動時,主從點轉速的波動仍然很小,電流波動相對較大,但在短暫調整后又趨于平穩,從點的電流跟隨性良好,說明主從點負載均衡,達到了負荷分配的目的。從上面仿真結果來看,對柔性耦合的負載采用速度控制的負荷分配方式是穩定的。圖10是柔性連接的轉矩控制方式仿真模型,模型中柔性耦合的模擬與剛性連接相同,均采用求取速度反饋差值的辦法,用差值乘以剛性系數后疊加到各電流調節器的輸出上,代表由于速差而引起的轉矩傳遞。主傳動點的速度給定直接乘以一個補償系數作為從傳動點的速度給定,此補償系數一般大于1,目的是為了使從傳動點的速度調節器飽和,從而形成轉矩控制的方式。將主傳動點的電流反饋和主傳動點的轉速調節取最小運算,目的是為了使主傳動點的電流反饋值對從傳動點的電流給定值起到一個限幅的作用,也即從傳動點跟隨主傳動點的電流反饋,從而模擬轉矩負荷分配控制的效果。與剛性連接不同的是增加一個延時環節,圖10是將主擾動的影響經過延時后疊加到從點上。由圖11仿真波形我們發現,當柔性耦合的負載采用總線通訊轉矩控制的負荷分配方式時,主從點的轉速與轉矩都發生了振蕩的現象。而前面采用總線通訊速度控制方式時,主從點的速度與轉矩都能經過短暫的調節趨于穩定,且從點的電流和主點的電流基本相等。這也說明了柔性耦合的負載當采用轉矩控制的負荷分配方式時是不穩定的,此跟實際調試當中遇到的現象完全吻合??傊瑢τ谪摵煞峙淇刂葡到y而言,正常情況下我們都可以看作是剛性連接的系統。因此,無論是速度控制方式還是轉矩控制方式,系統本身都是穩定的。但是如果具有延遲特性的負荷分配控制系統,由于轉矩和速度之間增加了反饋延遲,就會造成不穩定現象。典型的例子如高速衛生紙機的負荷分配控制系統,在網部和大缸之間由10m以上的毛布進行連接,毛布的彈性作用會導致轉矩和速度的延遲。這時如果采用轉速控制的負荷分配方案則是穩定的,反之如果采用通常的轉矩負荷分配控制方案則極有可能會造成系統不穩定,理論研究和實踐都證明了這一點。
3.3高速紙機傳動系統的特點目前針對高速紙機,在控制精度要求上有一種流行的觀點,是高速紙機要求的控制精度更高或者變頻器的性能要更好等等。究竟紙機進入高速以后,在傳動技術要求和控制精度等問題上與普通紙機傳動有什么區別和不同?在這個問題上,由于資料和信息都不甚充分,在此針對傳動系統的基本原理和高低速的區別提出以下幾點看法:(1)從控制系統特征看,紙機的速度指標是線速度,而電機的指標是轉速,因此我們應把電機和紙機分開來看。對于紙機側,只關注線速度多少;對于電機側,則關注的是轉速。因此同樣的轉速,可以工作在1000m/min,也可以工作在500m/min,所以控制性能和精度要求沒有本質的差別。(2)由于高速紙機速度高、慣量大,所以在動態特性指標上應當有更高的要求。比如轉矩的響應應當更快,速度環的閉環指標應當注重與超調量盡可能小等等。這些指標對于任何速度的要求都是一樣的,但是對于高速紙機而言,應當更注重調試的質量和性能。(3)靜態或穩態速度精度問題,穩態下對速度精度的要求是由紙張特性決定的。紙機在高速和低速條件下工作時,相同控制精度下對紙張的形變量是一致的。根據胡克定律:F=K×Δv×t,對于高速紙機而言,運行在高速和低速情況下,對于同一控制精度,速差相對而言是一樣的,因此得出結論是控制系統的穩態精度與車速無關。(4)變頻器的頻率分辨率和速度閉環精度沒有直接的聯系。只要閉環穩態精度在0.1%以上,則高速紙機控制系統對變頻器沒有特殊的要求。但是由于控制原理不同,在變頻器的不同品牌中,轉矩控制特性不同,即動態響應不同。這一點對系統的影響需要考慮??傊?,對于高速紙機而言,由于動態響應的要求較高,所以變頻器的選擇應當以矢量控制型和直接轉矩控制型為主,且要求轉矩控制最好是獨立的,能夠形成轉矩閉環。
1.1OTN分層
OTN作為光層組織網絡的傳送網絡,整體可劃分為光通道層、光復用段層和光傳送段層三大子層機構,三大子層有機構成一系統建構,組構OTN技術支撐。其中,光通道層又由兩部分建構,OTUk和ODUk。OTUk即光通道傳送單元,ODUk即光通道數據單元。光通道傳送單元和光通道數據單元基本與SDH技術的段層和通道層兩部分相對應。所以,從OTN技術本質上來講,它打破了現存的SDHWDM的傳統優勢,是對傳統的更進一步、提升效能的繼承和創新,而且,OTN技術還擴展了對應業務傳送需求的組網功能。
1.2OTN優勢
OTN技術是對傳統組網技術的繼承、整合和創新,與已有的SDHWDM等傳送組網技術比較,它具有多元優勢:多種客戶信號封裝和透明傳輸。完美支持多種協議,大顆粒的帶寬復用、交叉以及配置。容量的可擴展性較強、強大的開銷和維護管理能力。FEC的糾錯能力較強、增強了組網和保護能力。
2OTN傳輸技術在移動網絡中的應用
2.1網絡組網架構
OTN組網總體網絡架構在移動網絡建設中存在不同的方式,當前整體分為省際干傳送線網、省內干傳送線網以及城域傳送網3大建構板塊。通過3大板塊的組網構建,OTN作為一種透明的信息網絡傳送平臺,能夠實現多元業務平臺提供的多元業務的統一傳送。
2.2OTN組網模型
2.2.1省與省之間的干線傳送網的組建模式
(1)網絡組建的拓撲模式
省級干線能夠傳送到省際干線傳送網旁邊的部分省份,光纜網絡傳輸的出口方向只有2個,通過對比得知其它省份光纜網傳輸的出口方向3個以上,可以根據光纜網絡拓撲采用網狀式的結構組建OTN傳輸網,外省的業務接入點通過環網來實現。
(2)網絡傳輸的波道規劃
如果一個節點需要擔任多方位傳輸的任務,那么在規劃它傳輸方向的波道時要根據它的業務流量和流向來確定,如果同一條線路使用了兩個不同方向的波道要將它們規劃到同一個交叉單元中,這樣可以有效地避免在外部跳纖來實現通道的連接。
2.2.2省內干線傳送網OTN組網
(1)組網拓撲
組網的業務特點:將省會城市的網絡節點作為中心,擔任匯聚和收集各地市業務節點。光纜網的業務特點:各地市的節點以省會城市的節點作為中心,且分布在各個環線之上。
(2)網絡波道規劃
ONT網絡組織的環形結構有以下特點:省會的城市節點呈現多維狀態,而一般的地市級節點只能支持兩維。
2.2.3城域傳送網OTN組網
城域傳送網OTN網絡結構不同的組建方式是根據網絡規模的大小來確定的,主要分為大規模形式的城域傳送網和中小規模形式的城域傳送網,下面舉例說明。
(1)組網模式的拓撲
從城域傳送網的整體來看,它的規模相對較大且核心的節點數量也比較多,整個網絡的業務量也大。在這種傳輸網絡中核心層是專門負責提供核心節點之間的中繼電路,同時也負責各種業務的調度,且能夠實現業務的大容量調度和多業務同時傳送的功能。
(2)網絡波道規劃
核心層和匯聚層可以組建獨立的網絡,在業務的初期可以根據實際情況只在核心層組建ONT傳輸網絡,在組織網絡結構的時候要充分地考慮光纜網絡的連通程度和業務的流量和流向,匯聚層采用環形組建形式,每個環可以接到兩個核心的節點之上。
3結語
首先,中國傳統文化元素在動畫藝術設計中的應用是對我國傳統文化的繼承與發展。隨著中國經濟發展,物質生活越來越得到滿足,對于精神生活的追求越來越高,對中國傳統文化的認識也越來越深入,對我國傳統文化發展提供很好的契機。在動畫藝術設計中運用我國傳統文化元素,展示先人的智慧魅力,是對我國傳統文化的繼承與發展,對促進我國傳統文化的可持續性發展具有重要的作用。中國是一個文化大國,具有悠久的傳統文化基礎,傳統文化通過不同的形式表現出來,將傳統文化元素融入動畫藝術設計中,提高了動畫作品的藝術品質,促進了動畫藝術設計的發展,同時借助動畫藝術設計的影響力,通過動畫作品,將我國傳統文化展示出來,宣傳和推廣了我國的傳統文化,將傳統文化賦予當代文化精神,推動了傳統文化的持續性發展。其次,中國傳統文化元素在動畫藝術設計中的運用是傳統文化發展的需求。我國古代先人創作悠久的傳統文化,推動了時代的進步,隨著我國社會經濟的發展、科技的進步,新環境下傳統文化想要更進一步的傳播和發展,則需要在創新方面下功夫,賦予傳統文化新的文化時代精神,適應時代的發展潮流。隨著動畫藝術設計在全球發展速度越來越快,將傳統文化元素融入動畫藝術設計中是全新的嘗試,是對傳統文化的繼承與發展,展示中國傳統文化的魅力,使我國傳統文化走出國門,傳播到世界。最后,中國傳統文化元素在動畫藝術設計中的運用可以發展中國自己的動畫藝術設計品牌。動畫藝術設計是一個新興行業,從美國、日本引入到中國,我國動畫設計師們想讓其在中國生根發芽,為我國經濟發展做出應有的貢獻。然而,我國的動畫藝術設計水平和美國、日本等發達國家相比,還處在初級階段,沒有明顯的優勢。但是,我們擁有豐富的傳統文化元素,我們應該充分開發和利用傳統文化元素,創作出具有民族特色的動畫藝術設計品牌,可以與美國、日本等動畫藝術設計發達國家相比具有競爭優勢。
2傳統文化元素在動畫藝術設計中運用分析
我國具有豐富的傳統文化,是老祖宗智慧的結晶,是我國優秀的文化遺產。我們應該不斷地深化對傳統文化的認識,賦予傳統文化新的時代精神,滿足當代社會的發展需求,促進我國傳統文化的進一步發展。傳統文化元素在動畫藝術設計中的應用是我國傳統文化在新時代謀求發展的新途徑。
(1)中國傳統圖案紋樣在動畫藝術設計中的應用
在動畫藝術設計中,傳統圖案紋樣是動畫藝術設計角色服飾設計中常用的一種裝飾手法,在突出傳統文化元素上起到潛移默化的藝術效果。廣西少數民族苗族圖案、銅鼓裝飾圖案、織錦圖案等是古人留下的寶貴傳統紋樣,在動畫藝術設計角色造型中運用到服飾裝飾上,呈現出富有變化又具有少數民族特色的角色造型,使動畫產品更富有民族性,也具有東方古國的風韻。我國的很多本土動畫設計企業在動畫藝術設計角色造型中應用到傳統圖案紋樣,在造型上獨具一格,鮮明的藝術效果,展示出強烈的美感意境,體現我國傳統文化的時代特點。
(2)中國傳統民間文化在動畫藝術設計中的應用
中國傳統民間文化是寶貴的傳統文化,形成獨特的文化風格,對動畫藝術設計的發展具有重要的借鑒意義,并影響著動畫藝術設計的發展。這些傳統民間文化與人們生活息息相關,直接反應底層人們的生活,具有豐富的生活氣息,應用到動畫藝術設計中風格樸實,傳達出濃濃的鄉土文化氣息。其中最具有代表性的就是皮影藝術,皮影戲反映了勞動人民的生活場景,融入當地的地域文化,反映廣大勞動人民的生活狀態,學習皮影戲文化制作皮影戲題材的動畫,通過皮影戲題材的動畫宣傳傳統民間文化元素,是反映底層勞動人們生活的新途徑。民間傳統文化元素為動畫設計師們提供了更多創意,促進了動畫藝術設計的蓬勃發展。
(3)中國少數民族傳統特色民居在動畫藝術設計中的應用
在動畫藝術設計中,動畫場景設計是非常重要的,作為劇情推動者和輔助者,可以營造故事氣氛,增添劇情的感染力和生命力。少數民族傳統特色民居具有對動畫場景的設計起到很好的借鑒意義,如《凱爾經的秘密》整個動畫中彌漫濃重的裝飾味,整部劇的風格主要以裝飾風格為主,民族色彩濃重。它把民族裝修性深深的運用到動畫場景設計中來,通過少數民族傳統特色民居更加突出動畫作品的感染力,結合民族元素運用裝飾手段對于民族風格動畫的場景設計是非常有意義的,既可以體現美感,也可以在動畫場景中體現民族特色,加快傳統文化傳播速度。
3結語
(一)缺乏傳統文化的認同感和繼承觀
傳統文化是中國勞動人民的智慧結晶,是中華文化歷經千年下來的歷史積淀。然而到了現代社會,由于各種文化思想的交融以及價值觀念的沖擊,當代國人對于中華民族傳統傳統文化的認知程度越來越低,到這很多文化傳承開始出現斷層,民族文化與民族信仰岌岌可危。盡管現代國人的經濟水平提高了,也展現出強烈的時代感和與時俱進的精神,但是缺乏傳統文化的認同感和繼承觀,就會導致精神的空虛。同樣對于中國現代動漫創作來說,在動漫創作中過于追求現代化以及泛西方化,對于傳統文化中藝術創作方法、技巧、形象、構造、色彩等未能有效地利用,不能夠對傳統文化中多種多樣藝術形式和元素進行傳承,動漫創作中文脈缺失嚴重。
(二)形式華麗而內容空洞
對于中國現代動漫創作中,創作形式被認為是動漫創作核心,而題材內容則是次要的。這種片面的觀點導致了當前動漫界認為只要與民族文化沾邊的動漫就是民族動漫,用民族風的形式進行人物塑造以及動漫形式就是民族動漫的發展方向。這一錯誤認識就導致了中國現代動漫在形式上達到了民族化的要求,在精神以及文化內涵上卻遠遠達不到,造成大量的膚淺、片面民族化動漫作品的出現。中國傳統動漫強調動漫與美術之間的聯系,將中國傳統繪畫作為動漫“中國風”的表達形式。在造型上多講究寫意和黑白色彩的對比運用,用線條去還原人、物的本來形象。而現代動漫作品過于追求西方動漫藝術的夸張的造型表現人物的性格和外貌特征,這就導致了中國現代動漫作品越來越失去本民族的文化傳承。
(三)滿足不了人們日益豐富的精神文化需求
隨著經濟的發展,現代人對于動漫的要求也正在逐漸發生變化,其審美取向逐漸從傳統形式的審美風格轉變為現代化氣息濃郁的文化藝術表現形式。現代作品講究快節奏,觀眾能夠通過欣賞現代動漫作品緩解快節奏的社會生活帶來的工作壓力。而中國傳統動漫作品注重寓意的表達,在觀眾觀看動漫作品的時候能夠得到一定的思想教育,因此其創作形式過于注重說教,創作思維模式上較為固定和僵化,滿足不了現代人日益豐富的精神文化需求。同時現代動漫創作缺乏創新,多沿用傳統動漫的創作形式,導致動漫作品形式上顯得僵硬和呆板,內容上缺少輕松、詼諧的幽默元素。尤其是是對于現代的“90后”、“00后”,其接受的西方思想較多,他們更傾向于欣賞時尚、新鮮的現代藝術作品,而對于傳統說教式的動漫作品認可度較低。
(四)缺少本民族的文化特征
隨著經濟全球化的不斷推進,不同地區的文化開始融合與演變,文化產品的順勢傾銷和價值觀念不斷向全球滲透。對于發達國家來說,其文化發展相對強勢,對于其他國家的文化沖擊也較大,尤其是對于我國現代動漫作品來說,西方文化的強勢滲入導致我國動漫民族化元素缺失現象越來越嚴重,中國現代動漫呈現出被西方動漫同化甚至被其取代的困境。例如風靡一時的《我為歌狂》動漫作品中,其整體人物造型、情節構造以及表達形式多采用西方動漫的方式,而中國元素只是其裝飾的外衣,類似的例子還有很多。從這個案例可以看出,在西方文化的強勢沖擊下,我國很多動漫創作者過于追求西式風格,丟掉了本民族的文化傳承。
二、促進傳統文化和動漫藝術設計創新性融合的策略
(一)汲取優秀的傳統文化元素中華文化傳承
不僅僅是通過口耳相傳或者是文字記錄來傳遞、傳接中華傳統文化的民俗內容。更重要的是傳承本身就形成了一種文化,是一種“傳遞”的文化,是中華傳統文化不斷演變的文化。中華文化是中華民族價值觀、人生觀、世界觀的歷史積淀與文脈傳遞,因此對于動漫創作來說要汲取優秀的傳統文化元素。在文化汲取中要注重以下特點:①多樣性。中華文化源遠流長,其通過多種多樣的傳遞方式來進行傳遞,其中包括詩歌唱誦以及音樂表演、戲劇、舞臺劇等肢體行為表演、書籍文字記載以及觀念意識傳承,因此在動漫創作中要注重對于不同形式的文化作品的吸收;②發揚性。中華傳統文化也不完全適應當代社會的發展,因此在動漫作品創作中要“取其精華,去其糟粕”,吸收傳統文化中積極向上的元素,摒棄將那些消極否定的文化元素。
(二)促進神話、歷史等題材與動漫藝術設計的結合
動漫是隨著社會經濟發展產生的文化藝術,因此動漫的創作要能夠跟上時代的發展潮流,能夠針對出特定時期觀眾的審美觀點。面對當前中國現代動漫作品中創意不足的現象,應該從傳統的題材以及內容入手,將傳統元素與現代表達形式結合起來,促進神話、歷史等題材與動漫藝術設計的結合。將中華民族文化中民間故事、神話傳說等文化載體用動漫的形式傳遞出來,深層挖掘傳統題材,將其賦予鮮明的時代含義,將其蘊含的精神實質、思想感情、表達線索等深層次的內容用現代動漫藝術展示出來,讓觀眾在觀看動漫作品的同時,能夠深受動漫作品中的傳統文化元素的感染,從而增加動漫民族化元素。
(三)增強動漫藝術的創新意識
對于中國現代動漫發展來說,將民族傳統與現代動漫有機地結合起來,將豐富多彩的中華民族文化與鮮明、快節奏的現代動漫表現形式聯系起來,可實現中國現代動漫產業的快速發展。為了增強民族動漫的創新意識,提升民族動漫在國際動漫市場的競爭力,在中國現代動漫作品創作中應該深層次挖掘傳統元素,將《沉香救母》、《大鬧天宮》、《白蛇傳》、《水滸傳》、《三國演義》等一大批傳統文化作品搬上動漫銀屏,將創新性的理念貫穿整個創作過程,大膽創新動漫題材,將先進的動漫創作技巧、手法與作品創作有機地結合起來,讓中國動漫產業在新時期泛發出新的活力。
(四)注重傳統文化美德與動漫藝術設計
融合動漫作品的創作目的不僅僅是讓觀眾欣賞到精彩紛呈的動漫作品本身,而是讓觀眾在欣賞動漫作品的過程中,不知不覺地將真善美等積極向上的思想傳遞給觀眾。因此對于動漫作品的創作來說,要注重對于傳統道德的弘揚,通過塑造的具有優良品格的人物,能夠向觀眾傳遞正能量。例如以中國二十四孝故事改變的動漫作品《中華德育故事》,其通過動漫的方式將郭巨、董永、黃香等孝子的感人事跡呈現出來,從而對于年輕的觀眾心理產生較大的觸動,從而對于父母更加孝順。因此動漫作品在創作中一定要注重與傳統文化美德的創新性融合,將傳統文化中孝順、忠誠、誠實、守信等美德元素用動漫藝術的形式展現出來,心靈上與觀眾產生真善美的共鳴。
三、結語
帶傳動是機械設備中應用較多的傳動裝置之一,主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現主、從動輪間運動和動力的傳遞。
帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護其他零件的優點。
1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器
YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件:環境溫度為-40~40度;輸入軸轉速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s,電機啟動轉矩為減速器額定轉矩的兩倍。YK系列的特點:采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱齒輪組合,把錐齒輪作為高速級(四級減速器時作為第二級),以減小錐齒輪的尺寸;齒輪均采用優質合金鋼滲碳淬火、精加工而成,圓柱齒輪精度達到GB/T10095中的6級,圓錐齒輪精度達到GB/T11365中的7級;
減速器的選用原則:(1)按機械強度確定減速器的規格。減速器的額定功率P1N是按載荷平穩、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉矩為工作轉矩的兩倍、單向運轉、單對齒輪的接觸強度安全系數為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當載荷性質不同,每天工作小時數不同時,應根據工作機載荷分類按各種系數進行修正.減速器雙向運轉時,需視情況將P1N乘上0.7~1.0的系數,當反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值,反之取大值。功率按下式計算:P2m=P2*KA*KS*KR,其中P2為工作功率;KA為使用系數;KS為啟動系數;KR為可靠系數。(2)熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環境溫度20℃,每小時100%連續運轉和功率利用律(指P2/P1N×100%)為100%的情況,不符合上述情況時,應進行修正。(3)校核軸伸部位承受的徑向載荷。
2結構設計
2.1V帶傳動
帶傳動設計時,應檢查帶輪的尺寸與其相關零部件尺寸是否協調。例如對于安裝在減速器或電動機軸上的帶輪外徑應與減速器、電動機中心高相協調,避免與機座或其它零、部件發生碰撞。
2.2減速器內部的傳動零件
減速器外部傳動件設計完成后,可進行減速器內部傳動零件的設計計算。
1)齒輪材料的選擇應與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協調。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時,應選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應該可能減少材料品種。
2)蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關。因此,設計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后,校核起滑動速度是否在初估值的范圍內,檢查所選材料是否合適。
3)傳動件的尺寸和參數取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數必須符合標準。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進行調整。
根據設計計算結果,將傳動零件的有關數據和尺寸整理列表,并畫出其結構簡圖,以備在裝配圖設計和軸、軸承、鍵聯結等校核計算時應用。
聯軸器的選擇
減速器的類型應該根據工作要求選定。聯接電動機軸與減速器,由于軸的轉速高,一般應選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯軸器,例如彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器。減速器低速軸(輸出軸)與工作機軸聯接用的連周期,由于軸的轉速較低,傳遞的轉距較大,又因為減速器軸與工作機軸之間往往有較大的軸線偏移,因此常選用剛性可以移動聯軸器,例如滾子鏈聯軸器、齒式聯軸器。
聯軸器型號按計算轉距進行選擇。所選定的聯軸器,起軸孔直徑的范圍應與被聯接兩軸的直徑相適應。應注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機的軸徑不得相差很大,否則難以選擇合適的聯軸器。
目錄
一緒論………………………………………………………………………1
二結構設計
三設計計算過程及說明……………………………………………………….3
1選擇電動機..............................................................................................….3
2傳動裝置的總傳動比及其分配.......................................….............................3
3計算傳動裝置的運動和動力裝置參數..................................…........................3
4帶傳動設計.......................................................…..........................................4
5齒輪傳動設計.....................................................…........................................5
6軸的設計........................................................................................…...........11
7軸承的選擇..............................................................................................…22
8鍵的選擇.....................................................….........................................…22
9減速機箱體的設計...............................................…......................................23
10減速器附件設計.....................................................................................….2311密封與.......................................................…........................................24
一車床的數控改造
(一)、數控機床工作原理及組成
1.數控機床工作原理:
數控機床加工零件時,首先應編制零件的加工程序,這是數控機床的工作指令。將加工程序輸入到數控裝置,再由數控裝置控制機床主運動的變化、起停,進給運動的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻的開、關等動作,使刀具與工件及其它輔助裝置嚴格的按照加工程序規定的順序、軌跡和參數進行工作,從而加工出符合要求的零件。
2.數控機床的組成:
數控機床主要由控制介質、數控裝置、伺服系統和機床本體等四部分組成(二)、設計內容及任務
普通車床(C618)的數控改造設計內容包括:總體方案的確定和驗證、機械改造部分的設計計算(包括縱向、橫向進給系統的設計與計算)、主運動自動變速原理及改造后的機床傳動系統圖的設計、機床調速電動機控制電路的設計、電磁離合器的設計計算。。
本設計任務是對C618臥式車床進行數控化改造,實現微機對車床的數控化控制。利用微機對車床的縱向、橫向進給系統進行數字控制,并要達到縱向最小運動單位為0.01/脈沖,橫向最小運動單位0.005/脈沖,主運動要實現自動變速,刀架要改造成自動控制的自動轉位刀架,要能自動的切削螺紋。
(三)、數控部分的設計改造
1、數控系統運動方式的確定
數控系統按其運動軌跡可分為:點位控制系統、連續控制系統。點位控制系統只要求控制刀具從一點移到另外一點的位置,而對于運動軌跡原則上不加控制。連續控制系統能對兩個或兩個以上坐標方向的位移進行嚴格的不間斷的控制。由于C618車床要加工復雜輪廓零件,所以本微機數控系統采用連續控制系統。
2、伺服進給系統的設計改造
數控機床的伺服進給系統按有無位置檢測和反饋可分為開環伺服系統、半閉環伺服系統、閉環伺服系統。
閉環控制方案的優點是可以達到和好的機床精度,能補償機械傳動系統中的各種誤差,消除間隙、干擾等對加工精度的影響。但他結構復雜、技術難度大、調式和維修困難、造價高。
半閉環控制系統由于調速范圍寬,過載能力強,又采用反饋控制,因此性能遠優于以步進電動機驅動的開環控制系統。但是,采用半閉環控制其調式比開環要復雜,設計上也要有其自身的特點,技術難度較大。
開環控制系統中沒有位置控制器及反饋線路,因此開環系統的精度較差,但其結構簡單,易于調整,所以常用于精度要求不高的場合。
經過上序比較,由于所改造的C618車床的目標加工精度要求不高,所以決定采用開環控制系統。
3、數控系統的硬件電路設計
數控系統都是由硬件和軟件兩部分組成,硬件是控制系統的基礎,性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。
數控裝置的設計方案通常有:
可以全部自己設計制作
可以采用單板機或STD模塊或工控機改制
可以選用現成的數控裝置作少量的適應化改動
在普通機床的經濟型數控改造中,由于第一種設計周期較長且不經濟,同時質量也難于保證。第二種則更加不經濟。所以不課程設計將采取第三鐘方案。
(四)、機械改造部分的設計
1、主傳動部分的改造設計
將原機床的主軸電動機換成變頻調速電動機,無級調速部分由變頻器控制。將原機床的主軸手動變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機構。改造后使其主運動和進給運動分離,主軸電動機的作用只是帶動主軸旋轉。
2、進給機構的改造
將原機床的掛輪機構、進給箱、溜板箱、滑動絲杠、光杠等全部拆除??v向、橫向進給以步進電動機作為驅動元件經一級齒輪減速后,由滾珠絲杠傳動。
3、其它部件的改造