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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)綜述) 第 8 頁 砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 摘　要　本文介紹了大型自動(dòng)控制砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)研制,通過設(shè)計(jì)一體式砂輪卡盤及新結(jié)構(gòu)防護(hù)罩,采用交流變 頻、計(jì)算機(jī)控制技術(shù),研制出了新一代性能優(yōu)良的大型回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),具有自動(dòng)化程度高,操作維護(hù)簡便,數(shù)字化顯示主軸 轉(zhuǎn)速,節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞　自動(dòng)控制;砂輪;回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī) 1　概述 砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度是衡量砂輪質(zhì)量的最重要指標(biāo)之一,直接影響到人身及設(shè)備的安全,回轉(zhuǎn)機(jī)是檢測砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度的專用設(shè)備。隨著我國加入WTO 和機(jī)械行業(yè)的振興,特別是汽車行業(yè)的發(fā)展,對曲軸磨等大直徑砂輪的需求迅速增長,因而生產(chǎn)大直徑砂輪廠家的數(shù)量增多,砂輪生產(chǎn)廠家和使用廠家對大型回轉(zhuǎn)機(jī)的市場需求變大。 我國目前生產(chǎn)和使用的大型回轉(zhuǎn)機(jī)主要有以下幾種: (1)簡易回轉(zhuǎn)機(jī):采用人工開關(guān)直接控制電機(jī)的啟動(dòng)停止,電機(jī)和回轉(zhuǎn)機(jī)主體分別固定在基礎(chǔ)上,無測速及速度控制裝置,速度變化通過更換皮帶輪來實(shí)現(xiàn),速度誤差大,安全防護(hù)措施簡單,屬于五六十年代的水平。(2)使用電磁調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī):通過控制器控制調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行及速度,控制簡單,便于維修;利用轉(zhuǎn)速表可實(shí)現(xiàn)速度的測量及顯示。缺點(diǎn)是噪音大,不能實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制,控制精度低;由于電磁調(diào)速電機(jī)要通過電磁離合器傳遞力矩,故同樣載荷下所需電機(jī)功率較大。( 3)采用直流電機(jī)拖動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī):直流電機(jī)拖動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī),這種設(shè)備噪音低,升降速平穩(wěn),控制精度高,但線路復(fù)雜,造價(jià)也偏高,維修水平要求也高。 綜上所述,從目前已生產(chǎn)出回轉(zhuǎn)機(jī)的情況來看還有許多需加以改進(jìn)的地方:(1)主軸系統(tǒng)需重新設(shè)計(jì)。主軸系統(tǒng)是回轉(zhuǎn)機(jī)的關(guān)鍵,現(xiàn)在的主軸系統(tǒng)采用分體結(jié)構(gòu),油浴潤滑,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度不易保證,裝配維修復(fù)雜。(2)防護(hù)罩存在著安全隱患。現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)機(jī)均采用活動(dòng)式防護(hù)罩,沉重的防護(hù)罩僅靠立柱通過螺栓固定,存在著安全隱患。(3)裝卸砂輪麻煩。由于砂輪沉重,常采用數(shù)人人工裝卸,勞動(dòng)強(qiáng)度大且不安全;條件較好的廠家采用軟帶兜著砂輪而后行車裝卸,工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低了,但行車裝卸找正不易,最少仍需兩人且配合要特別好。(4)電氣控制部分有的極其簡單, 有的線路復(fù)雜,造價(jià)也偏高,維修水平要求也高,已不能適應(yīng)信息社會(huì)及行業(yè)發(fā)展的要求。本設(shè)備的推出,對提高砂輪檢測設(shè)備的水平,促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,具有較大的積極作用。 2　調(diào)速技術(shù)簡述 回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)由于適用的砂輪規(guī)格較多,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對砂輪試驗(yàn)時(shí)的速度精度要求嚴(yán)格,所以要求回轉(zhuǎn)試 驗(yàn)機(jī)有很好的調(diào)速和穩(wěn)速性能,調(diào)速范圍從幾百轉(zhuǎn)/分到數(shù)千轉(zhuǎn)/分。常用的調(diào)速技術(shù)有:機(jī)械調(diào)速、液壓氣動(dòng)調(diào)速、電氣調(diào)速,下面簡要介紹各種調(diào)速技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。 ⑴機(jī)械調(diào)速通過采用各種齒輪、鏈輪、蝸輪蝸桿減速器,僅能得到有限的一擋或幾檔速度, 一般用于減速傳動(dòng); 采用摩擦輪的各種機(jī)械式變速器,一般用于低速傳動(dòng),傳遞功率較小。機(jī)械調(diào)速裝置體積大,噪音大,調(diào)速范圍有限。 ⑵液壓、氣動(dòng)調(diào)速通過采用節(jié)流閥或變量泵來改變供給液壓馬達(dá)的流量,可實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的無級調(diào)整。液壓調(diào)速在速度變化范圍寬時(shí)低速功率損失較大,調(diào)速精度不易保證,液壓調(diào)速裝置易發(fā)生跑冒滴漏,發(fā)熱量大,液壓泵噪音大。液壓調(diào)速國外只在小型高速輕負(fù)荷的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)有所應(yīng)用,國內(nèi)尚無實(shí)例。氣動(dòng)調(diào)速機(jī)械特性很軟,不能適用于回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),噪音同樣較大。 ⑶電氣調(diào)速分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。直流調(diào)速線路復(fù)雜,造價(jià)也偏高?，F(xiàn)主要介紹交流調(diào)速。 近十年來,隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著一場歷史革命,即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善設(shè)備性能以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)電流的頻率進(jìn)而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,已從簡單的V / f控制到高性能的矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、模糊控制等新的方式; 16 位、32位高速微處理器以及信號(hào)處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術(shù)的快速發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)變頻器高精度、多功能提供了硬件手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動(dòng)性能,高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果,廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。變頻器從模擬式、數(shù)字式、智能化、多功能向集中型發(fā)展。最近,日本安川公司提出了以變頻器、伺服裝置、控制器及通訊裝置為中心的” D&M&C”概念。 我國變頻器設(shè)計(jì)制造水平、產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性、售后服務(wù)水平都有了顯著的提高,價(jià)格迅速降低,性價(jià)比明顯。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用范圍已有很大發(fā)展,石油、石化、機(jī)械、冶金、紡織等行業(yè)都經(jīng)過了單系統(tǒng)試用、大量使用和整套裝置系統(tǒng)使用3個(gè)發(fā)展階段。將變頻技術(shù)用于磨料磨具行業(yè)到了水到渠成的時(shí)候。 3　設(shè)計(jì)與研制 參照國內(nèi)外現(xiàn)有相近的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),結(jié)合我們多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過分析和論證,我們確定了下述技術(shù)方案: ⑴重新設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng),提高其裝配精度;重新設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩,消除安全隱患;設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的砂輪卡盤,便于砂輪裝卸。 ⑵采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù),實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的無級調(diào)整。 ⑶采用微機(jī)解決相應(yīng)的軟硬件問題,通過人機(jī)對話界面輸入砂輪有關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù),能自動(dòng)檢查、提示;設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有指示燈顯示;實(shí)時(shí)數(shù)字顯示主軸的瞬間轉(zhuǎn)速;試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶的要求進(jìn)行查詢、打印。 ⑷采用單片機(jī)為前置機(jī),接受微機(jī)Rs232口發(fā)出的控制指令,控制變頻器的運(yùn)行;單片機(jī)把主軸運(yùn)行狀態(tài)通過微機(jī)Rs232口在主控界面上顯示出來,從而由微機(jī)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)過程的全自動(dòng)控制。根據(jù)技術(shù)方案,進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研制: 3. 1　機(jī)械設(shè)計(jì) 3. 1. 1　主電機(jī)功率確定 本設(shè)備適用砂輪的直徑范圍: 300～1100mm;最高轉(zhuǎn)速6000r /min;最大負(fù)荷150kg;砂輪最大使用速度100m / s。采用變頻調(diào)速技術(shù)后根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),確定主電機(jī)功率2.2kW,轉(zhuǎn)速2840 r /min。 3. 1. 2　軸承的選擇 軸承是主軸系統(tǒng)的關(guān)鍵件,由于軸承要承受砂輪高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下不平衡所產(chǎn)生的巨大離心力,又要高速旋轉(zhuǎn),為避免因配合精度導(dǎo)致主軸旋轉(zhuǎn)過程中溫度過高及平穩(wěn)性受影響,以往采用高精度進(jìn)口軸承,價(jià)格昂貴。為了在滿足設(shè)備性能需要的同時(shí)又降低成本和便于采購,我們考察了國內(nèi)主要的軸承生產(chǎn)廠家,我們選用了角接觸軸承7022AC /P5。為了滿足軸承的潤滑要求,降低噪聲,我們優(yōu)選了高性能的軸承潤滑脂,該潤滑脂耐160℃的溫度,可滿足高速大負(fù)荷軸承的潤滑要求,可長期使用,避免了采用油浴潤滑易于泄露污染的缺點(diǎn)。 3. 1. 3　主軸的結(jié)構(gòu) 鑒于試驗(yàn)的砂輪孔徑不同, 其孔徑從D127 ～D305mm,主軸的結(jié)構(gòu)有兩種方案可供選擇。一:主軸采用通軸結(jié)構(gòu),不同孔徑通過更換卡盤的方式來解決,主軸精度高,容易加工。二:主軸采用錐軸結(jié)構(gòu),不同孔徑的砂輪可用強(qiáng)度相匹配的芯軸,但是加工難度大,精度不易保證。經(jīng)過分析論證,我們采用了方案一進(jìn)行主軸的設(shè)計(jì)。為減小高速回轉(zhuǎn)砂輪產(chǎn)生的振動(dòng),應(yīng)保證砂輪裝卡過程中其對軸心的同軸度,我們提高了砂輪卡盤內(nèi)孔和主軸配合精度。主軸材料為40Cr,主軸加工采取通軸精磨。為避免裝卸砂輪對主軸表面的磨損及磕碰,影響其安裝精度,造成偏心力增大而引起劇烈振動(dòng),主軸表面高頻淬火提高其表面硬度。 3. 1. 4　設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的砂輪卡盤,便于砂輪裝卸。 我們設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的一體式砂輪卡盤。安裝砂輪時(shí)首先將砂輪卡盤和砂輪固定在一起,然后用吊鉤鉤著卡盤,平衡吊車輕松找正,一人即可操作。既減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度且安全性提高,又保證了砂輪內(nèi)孔在裝卸中不受破壞。 3. 1. 5　設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩。 砂輪檢驗(yàn)時(shí)在回轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常破碎,直接影響到人身及設(shè)備的安全,防護(hù)罩是提供保護(hù)的最重要部件。 現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)機(jī)均采用活動(dòng)式防護(hù)罩,沉重的防護(hù)罩僅靠立柱通過螺栓固定機(jī)座或基礎(chǔ)上,存在著安全隱患,某廠就發(fā)生過立柱斷裂情況,險(xiǎn)些傷人。防護(hù)罩本身有數(shù)百公斤重,砂輪檢驗(yàn)在回轉(zhuǎn)過程中破碎,由動(dòng)能定律知,碎片擊打防擴(kuò)罩的能量相當(dāng)高,可達(dá)數(shù)噸/米。固定防護(hù)罩的立柱呈懸臂結(jié)構(gòu),砂輪經(jīng)常破碎所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力使立柱發(fā)生疲勞破壞,固定螺栓易于松動(dòng),危及人身及設(shè)備的安全。同時(shí)數(shù)百公斤重的防護(hù)罩開關(guān)亦不方便。我們設(shè)計(jì)的防護(hù)罩牢固地焊接在機(jī)座上,從根本上保證了人身及設(shè)備的安全。防護(hù)罩采用雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)外圈之間加減振材料,減少噪聲。防護(hù)罩上裝有輕便的安全門,砂輪裝卸打開安全門即可,操作方便。 3. 2　自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制 經(jīng)過分析和論證,我們認(rèn)為控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能: ( l)實(shí)時(shí)數(shù)字顯示主軸的瞬間轉(zhuǎn)速。 (2)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有指示燈顯示。 (3)主軸運(yùn)行曲線調(diào)整。 (4)電氣能耗剎車。 (5)輸入?yún)?shù)自動(dòng)檢查、提示。 (6)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶的要求進(jìn)行查詢、打印。 自動(dòng)控制系統(tǒng)由微機(jī)和單片機(jī)聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)工作。此系統(tǒng)中,單片機(jī)部分作為前置機(jī),通過 串口接受微機(jī)發(fā)出的控制指令,微機(jī)通過Rs232口再把單片機(jī)傳送過來的主軸運(yùn)行狀態(tài)顯示出來在主控界面上,從而由微機(jī)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)過程的全自動(dòng)控制。微機(jī)通過人機(jī)對話界面輸入砂輪的外徑、工作線 速度或檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速等與砂輪有關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù),若待檢砂輪的實(shí)驗(yàn)參數(shù)輸入錯(cuò)誤、不符合標(biāo)準(zhǔn),可自動(dòng)檢查、提示;設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有指示燈顯示;實(shí)時(shí)數(shù)字顯示主軸的瞬間轉(zhuǎn)速;試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶的要求進(jìn)行查詢、打印。 人機(jī)對話界面 單片機(jī)系統(tǒng)采用價(jià)廉、抗干擾性能好的51系列單片機(jī),控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速值和升速時(shí)間,計(jì)算出用 于控制D /A轉(zhuǎn)換的單位時(shí)間的遞增值,D /A輸出的電壓控制變頻器的輸出頻率,從而控制主軸按設(shè)定的升速曲線將主軸的轉(zhuǎn)速從零勻速升至設(shè)定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速升到設(shè)定轉(zhuǎn)速值,啟動(dòng)維持時(shí)間定時(shí)器,開始計(jì)時(shí),進(jìn)入維持時(shí)間。在維持轉(zhuǎn)速時(shí)間內(nèi)根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的誤差,應(yīng)用PID方法調(diào)節(jié),使轉(zhuǎn)速維持在1%的誤差范圍內(nèi)。 4　設(shè)備技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下: ⑴回轉(zhuǎn)砂輪最大直徑: 1100mm ⑵最高轉(zhuǎn)速4000 r /min ⑶最大負(fù)荷150kg ⑷主軸徑向跳動(dòng)0. 02mm ⑸轉(zhuǎn)速調(diào)整精度≤0. 5% ⑹轉(zhuǎn)速靜態(tài)穩(wěn)定度≤0. 5% ⑺空載時(shí)最大噪音80分貝 ⑻轉(zhuǎn)速變化率≤1% ⑼延時(shí)精度≤1% ⑽電機(jī)功率11kW 5　使用結(jié)果 設(shè)備經(jīng)一汽集團(tuán)大連柴油機(jī)廠、二汽發(fā)動(dòng)機(jī)廠等用戶使用,用于曲軸磨等大直徑砂輪的試驗(yàn),普遍反映該設(shè)備具有自動(dòng)化程度高、操作簡便、數(shù)值化顯示主軸轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確直觀、維護(hù)簡單方便、節(jié)能、便于管理,其性能優(yōu)于國內(nèi)其他同類型砂輪回轉(zhuǎn)機(jī)。 6　結(jié)論 通過重新設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng),采用交流變頻、微機(jī)控制技術(shù),研制出了新一代性能優(yōu)良的大型回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī),具有操作簡單、維護(hù)簡單方便、節(jié)能降耗、試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按用戶的要求進(jìn)行查詢打印等特點(diǎn),所研制的自動(dòng)控制大型砂輪回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)先進(jìn)適用,該設(shè)備的研制成功提高了我國砂輪檢測設(shè)備的技術(shù)水平。 參考文獻(xiàn) [1] 徐瀕，李元科，劉章俊，等．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：28—26，28—29． [2]周開勤．機(jī)械零件手冊[M]．北京：高等教育出版社，1994：65—66，77—78． [3] 唐宗軍．機(jī)械制造基礎(chǔ)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996：118 126． [4] 薄宵．機(jī)械加工工藝手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：13—47，13 48． [5]　黃秉麟等. 《陶瓷磨具制造》[M ]. 北京,機(jī)械工業(yè)部機(jī)床工具工業(yè)局, 1985. [6] Rowe W B，Black S C E，Mills B．Temperature Control in cBN Grinding[J]．Advanced Manufaeturing Technology，1996 [7] 李伯民，趙波．實(shí)用磨削技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [8] 周德旺．平面磨削溫度場的研究[D]．長沙：湖南大學(xué)，2008 [9] 蔡美良，丁惠麟，孟滬龍．新編模具鋼金相熱處理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1998 [10] 毛聰，周志雄．平面磨削溫度場及熱損傷的研究[D]．長沙：湖南大學(xué)，2008 [11] Yoshl，Kanl，Nkaano et．In—site balancing of gnnding wheels[J]． Japan Soc．of Prce，1994 [12] 楊威，冀清發(fā)，羅艷春．砂輪平衡精度對工件表面粗糙度影響的研究[J]．長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)2005，6 [13] 孫桂靜，張鴻海，師漢民等．砂輪不平衡對磨削表面波紋度的影響[J]．磨料磨具與磨削，1993，1 [14] 屈梁生，何正嘉．機(jī)械故障診斷學(xué)[M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1986．4 [15] 李順酩，李香蓮．振動(dòng)信號(hào)的現(xiàn)代分析技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2008．1l [16] 安勝利，楊黎明．轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動(dòng)平衡技術(shù)[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2007．4 [17] 靖民， 梁迎春． 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M]． 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2007 ：145-150． [18]　Zhu Yingchun, Ken Yukinura et al. Tribological p roperties of nanostru2 tured and conventional WC2Co coatings deposited by p lasma sp raying [ J ]. Thin solid Films, 2001, 388: 277～282. [19] Qiao Yunfei, Traugott E. Fischer, Andrew Dent. The effects of fuel chemistry and feedstock powder structure on themechanical and tribologi2 cal properties of HVOF thermal2sp rayed WC2Co coatings with very fine structures[ J ]. Surface and Coatings Technology, 2003, 172: 24～41 [20]　楊建平等. 一種高性能的直流回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)[ J ]. 金剛石與磨料磨具工程1997. 3 [21]　呂申峰等.微機(jī)控制砂輪高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)[J].金剛石與磨料磨具工程1998. 6 [22] 馮婉愉等.大直徑重負(fù)荷砂輪高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)[J].金剛石與磨料磨具工程1999. 5 [23]　朱　嘉等JS系列砂輪回轉(zhuǎn)機(jī)的使用與維護(hù)[ J ]. 金剛石與磨料磨具工程2003. 4