桥式起重机电气系统设计.doc

本科毕业论文 设计 本科毕业论文 设计 论文题目 桥式起重机电气系统设计论文题目 桥式起重机电气系统设计 学生姓名 学生姓名 所在院系 所在院系 所学专业 所学专业 导师姓名 导师姓名 完成时间完成时间 摘摘 要要 本设计采用半导体变流技术与常规继电控制技术相结合的方式 利用转速反馈的 闭环控制系统 传给单片机控制 PID 系统发出触发信号 对晶闸管单元的触发角进行 控制 达到调频 调压的目的 很好地解决了桥式起重机常规继电控制技术中不能有 效满足生产现场快起降 稳运行 慢定位技术与生产效率要求的问题 关键词关键词 电动机 晶闸管 半导体变流 调压调速 Overhead Traveling Trane Electrical System Designs Abstract the way has been adopted in this design that the semiconductor Changing electric current technique connects to the normal control technique using the device activating electric circuit The speed of the rotors has been feed backed by the close loop control system The signal is passed to the single chip computer to control PID system to send out trigger signals It is achieved to adjust to the change of the frequency and the voltage in the asynchronous motor stator by controlling the trigger angle of thyristor unit the various requests of the produce spot has been meeted well such as various things quickly rise and fall steady movement the technique of the slow fixed position and high production efficiency which the normal control technique using the device activating electric circuit can t satisfied in the bridge crane Key word Asynchronous Motor Thyristor The Semiconductor Inverting Voltage And Speed Regulation 目目 录录 1 绪论 1 1 1 当前桥式起重机控制系统中存在的问题 1 1 2 改进理论基础 1 2 电气系统工作的简要分析 2 2 1 系统结构框图 2 2 2 升降平移 3 3 交流电动机调速的分析与设计 3 3 1 交 交调频调压原理 4 3 2 交流变压性能分析 5 3 2 1 异步电动机的稳态等效电路 5 3 2 2 改变定子电压时的机械特性 6 3 2 3 绕线式异步电动机在串加电阻后的机械特性 7 3 3 调速原理 7 3 4 晶闸管交流调压调速原理 8 4 控制电路原理 10 4 1 工作原理 10 4 2 TC787 的特性和功能 11 4 3 电气线路控制 12 4 3 1 主电路 12 4 3 2 控制电路 13 5 单片机测速反馈系统设计 15 6 桥式起重机在应用中需要注意的一些问题 17 6 1 使用时应注意下列问题 17 6 2 桥式起重机容易出现的机械问题及其护理 17 7 结束语 18 致谢 19 参考文献 19 1 绪论绪论 桥式起重机广泛应用于港口 电厂 炼钢厂 料场以及各种需要起吊设备 的场合 是生产企业必不可少的工作设备 目前 常用的电气控制是继电控制 1 1 当前桥式起重机控制系统中存在的问当前桥式起重机控制系统中存在的问题题 桥式起重机传统的电力拖动方案是绕线式异步电动机转子串电阻调速 一 般大车 小车 提升机构均采用这一方案 这种调速方法虽然具有结构简单 启动力矩大的优点 但也存在以下几个缺点 1 速度不稳定 定位不准确 2 串 入较大的附加电阻后 电机的机械特性变软 3 电机在低速运转时 效率很低 电能损耗很大 因此 这种方案使起重机械生产效率低下 从节能的角度来评 价这种调速方法 其性能也不是很好 另一种调速方法可以根据电机调速理论 改变异步电机定子的供电频率可 改变电机的转速 变频调速时 由于电动机的同步转速随频率而变 所以调速 时相应的转差率变化不大 这样转差损耗也就很小 因此变频调速的效率高 有明显的节能效果 如果在大车 小车 提升机构中均采用这种调速方案将极 大的提高起重机的价格 就我国目前消费情况来看还是主要以串电阻调速的起 重设备为主 1 2 改进理论基础改进理论基础 把桥式起重机传统的绕线电机串电阻调速结合变频调速和晶闸管变流调压 技术不但使系统节能效果显著 而且起动运行平稳 便于实现自动控制 这种 变频调速的起重机在工业发达国家已推广使用 而我国目前除在一些进口设备 外 还不多见 在省内更是空白 本设计在现有桥式起重机凸轮控制器与电阻器控制的基础上提出 利用电 子技术以单片机和半导体变流技术 晶闸管变流技术 与常规的工厂电气控制 技术相结合 可解决以上缺点达到调压调速的要求 系统的具体设计要求为 1 电气设计要针对普通桥式起重机电压调速 2 可以以某种桥式起重机的型号为例 如以 20 5t 为例 3 主要设计速度反馈和半导体变流技术 晶闸管变流技术 系统 4 单片机中电压比较与触发信号的发出 5 用具有执行能力的大功率晶闸管 同时还要考虑其对电源以及对电动 机的高频影响 2 电气系统工作的简要分析电气系统工作的简要分析 电气系统是桥式起重设备控制的重要部分 目前多采用常规的继电器控制 本设计是在常规继电器控制的基础上采用当前新型器件 大功率晶闸管 以及 单片机和现代控制反馈理论相结合的方式进行控制 2 1 系统结构框图系统结构框图 该系统由控制单元和晶闸管单元组成 两者固定为一体 其间电气由接插 件连接 控制单元由升降或平移控制板 输出控制板 触发控制板 测速板组 成 前三块板和底板之间采用印制电路连接器连接 底板接插件电缆连接 晶 闸管单元有晶闸管和散热器 风道组成 整体结构如图 1 所示 图 1 系统结构框图 2 2 升降平移升降平移 1 起升运行 当主令控制器给定某一速度时 程序保证上升接触器首先接通 电机通电 随后制动器打开 电机启动 通过转子信号反馈和主令控制器的速度设定 系 统进入闭环控制状态 主令为全速时 电机平稳加速至全速 如果主令控制器从 全速退回慢速档 电机达到所设定的速度前 将暂时处于失电状态 直至重新 进入闭环控制状态而稳定在所设定的速度上 不论在何种上升速度上 只要主 令控制器回到零位 制动器立即制动 然后电机断电 2 重载下降 当主令控制器为下降调速档时 程序首先使上升接触器接通 电机接通电 源 随后制动器打开 此时给电机提供的是反接力矩 控制器进入闭环控制状 态 当主令控制器为全速下降时 下降接触器接通 电机处于再生发电状态而 全速下降 若从全速下降回到慢速档 则下降接触器释放 上升接触器接通 在反接力矩作用下 电机迅速减速 重新进入闭环控制状态 不管在何种下降速度 一旦主令控制器回到零位 控制器先以反接力矩进 行制动 然后机械制动器制动 3 轻载下降 轻载下降和重载下降一样 程序首先使上升接触器接通 给电机施加一定 的反接力矩 但如果负载极轻 如空钩则电机不动或下降速度极慢 控制器判 定负载过轻 即使上升接触器释放 下降接触器接通 此时电机将以再生发电 状态下降 当速度超过设定值时 控制器自动转为反接力矩 当负载重量处于 临界状态时 可能出现多次判别 4 平移运行 主令控制器在左移位置 左移接触器接通 车子以主令所设的速度向左运 行 主令控制器在右移位置 右移接触器接通 车子以主令所设的速度向右运 行 当主令控制器在某一调速档时 控制器在闭环控制下依该档速度运行 当 受到某种阻力 如风力或桥架倾斜 控制器在闭环控制下仍然维持该档速度 若某种阻力消失 平移机构将被加速 当超过设定速度的 10 时 反向接触器接 通 电机开始减速 由于此时反接力矩不超过满载起动力矩 所以电机逐渐减 速达到所要求的 略高于 速度 若此时平移机构受到前推力 则反接力矩用以 保持速度 若没有前推力 反向接触器被释放 正向接触器接通 平移机构正 常运行 3 交流电动机调速交流电动机调速的分析与设计的分析与设计 交流异步电动机的转速公式 1 60 1 0 s p f snn 1 从上式可以看出 异步电动机的调速方法可以分为两类 第一类是改变同步转速来调速 这又有两种方法 0 n 一是 改变极对数 使旋转磁场同步转速变化 由于是正整数 所以pp 用这种方式只能得到级差较大的有级调速 这种调速方法一般只用于不能调整 转子的笼型异步电动机 一般不使用于桥式起重机所希望的有较大转矩的情况 因为定子变级时 笼型转子也能做相应的变级 而绕饶线转子电动机的转子绕 组级数固定不变 所以不能进行变级调速 二是 改变电源频率 由于电源频率可以连续改变 所以用这一方法ff 可以得到平滑的无级调速 虽性能较好 但此种方式需要较大重量的变压器 经济成本高 可靠性方面不如常规继电器控制 第二类是改变转差率的调速 这可以通过改变定子电压 转子串电阻阻 转子电压等方法来实现 要实现电机速度的切换 可通过改变电源频率 通过控制晶闸管控制角f 的大小使电源频率由电网的 50 HZ 转变为 25HZ 实现一个速度切换 根据f 需要再控制晶闸管的控制角 使频率由 25HZ 变为 12 5HZ 实现不同级速度切 换 获得频率控制后 结合晶闸管调压电路 通过调整晶闸管的触发角微控来 改变加在异步电动机上的交流电压 配合转子电阻的变化实现电机的调速稳速 运行 达到起重机较大转矩负载稳定运行的目的 3 1 交交 交调频调压原理交调频调压原理 调频的方法较多 根据桥式起重机的运行情况 本设计采用控制较为简单 的交 交变频 在晶闸管调频电路中 可以改变导通控制角调节输出电压 控 制角为时 平均输出电流为零 时输出电压最大 我们让控制角从 90 0 逐步变化为 就能得到从小到大 再从大到小变化的电压波形 也可以 90 0 把它看作一个交流波形的正半波 再反向安装一组整流桥 也照这样控制 那 么就得到一个交流波形的负半波 将正 负半波拼起来就得到一个完整的新的 交流电压波形 如果触发信号的范围大些 即周期长些 那么新波形每个周期 就延长了 可获得较低了交流电的频率 反过来 触发信号周期小些 晶闸管 输出的频率就提高了 在一定的范围内可实现频率的改变 起重机在工作过程中要实现全速 中速和慢速三种速度切换 应用上述原 理 当主令为全速时 定子所加电源频率为电网频率 50HZ 当主令为中速时 调整档位将信号传递给控制单元 反馈环节将反馈信号经衰减整流处理后输送 到控制单元 给定信号和反馈信号经控制单元处理发出控制信号控制晶闸管控 制角的变化 使其变化慢些 将电源频率调到 25 HZ 使设备在中速运行中 稳定运行 同样高速时 以及 12 5 HZ 低速时也可以获得相应的稳速运行 3 2 交流变压性能分析交流变压性能分析 机械特性是电动机的主要特性 是分析电动机启动 调速 制动等问题的 重要的理论基础 要分析电动机的变频变压调速 首先对定子电压变化时的机 械特性要有清楚的了解 进而进行分析 三相异步电动机的机械特性是指在一定的条件下 电动机的转速 n 与电磁 转距 T 之间的关系 即 n f T 因为异步电机的转速 n 与转差率 s 之间存在着 一定的关系 所以机械特性通常也用 s f T 的形式表示 3 2 1 异步电动机的稳态等效电路异步电动机的稳态等效电路 由电机学 1 可知 异步电机的等效电路如图 2 所示 图 2 异步电动机稳态等效电路 其中 定子每相电阻 1 r 转子折合到定子则的转子每相电阻 2 r 定子每相漏抗 1L X 转子折合到定子侧的转子每相漏抗 2L X 励磁电抗 m X 转差率S 电动机定子相电压和供电角频率 11 w U 有励磁支路开路时的等效电路估算 I2 即 1 2 22 2 1112 LL U I r rwLL s 2 电磁功率 2 22 3 U Ir P s 3 同步机械角速度 1 1 w p 4 其中为电机极对数 则异步电动机的电磁转矩为 2 12 2 2 11222 2 11112 3 3 M LL pu r PrP s TI ws r wrwLL s 5 由上式可知 当转速或转差率一定时 电磁转矩与电压的平方成正比 T 2 1 U 3 2 2 改变定子电压时的机械特性改变定子电压时的机械特性 根据调速原理 2 电压 U1 的变化对同步转速 和临界转差率 不发生影响 0 n m S 但最大转矩 Tmax 与 U12 成正比 当降低定子电压时 和 Sm 不变 而 Tmax 0 n 大大减小 在同一转差率情况下 人为机械特性与固有特性的转矩之比等于电 压的平方之比 因此 对应于不同的定子电压可以得到一组机械特性曲线如图 3 所示 图中 为定子额定电压 图 3 异步电动机在钉子电压不同时的机械特性 令 可求出产生最大转矩时的转差率 Sm 及最大转矩 Tmax 分别为 0 dT dS 22 22222 1121112 M LLLL rr S rXXrwLL 6 22 11 max 22222 11112111112 33 2 2 LLLL U pU p T w rrXXw rrwL 7 一般地 忽略 r1 则上式变为 211LL XXr 2 1 max 112 3 4 LL pu T f XX 8 2 12LL r Sm XX 9 由从上式可以看出 1 最大转矩 Tmax 与定子电压 U12成正比 而 Sm 与 U1无关 2 Tmax 和 Sm 都近似与 XL1 成反比 2L X 3 Tmax 与转子电阻无关 Sm 与成正比 2 r 2 r 4 忽略 Tmax 随电源频率的上升而下降 且正比于 1 r 1 f 2 12 Uf 为了保证电动机的稳定运行 不至于因短时过载而停止运转 要求电动机 有一定的过载能力 3 2 3 绕线式异步电动机在串加电阻后的机械特性绕线式异步电动机在串加电阻后的机械特性 对于图 3 所示 带恒转矩负载 时 异步电动机调压时的工作点为 点 转差率的变化不会超过 Sm 调速范围很小 为了使恒转矩负载下扩大调速范围 须使电动机在较低速下稳定运行而又 不致过热 就要求转子绕组有较高的电阻值 图 3 为绕线转子串电阻时的机械 特性 显然 在恒转矩负载下的调速范围增大了 而且在堵转力矩下工作也不 致烧坏电机 3 3 调速原理调速原理 通过上面分析可知 普通的异步电动机机械特性较硬 在一定负载转矩时 调压调速范围只能在 Sm 之间 超过这一范围系统将不稳定 为拓宽调速范 围 调压调速电机类似于力矩电机具有较高的转差率 由图 4 可见 只要在一 定范围内增大转子串加电阻 电机转速就随之连续降低 做到宽范围连续调速 但由于转子电阻较大 特性较软 因而负载转矩稍有波动 转速将作大范围波 动 深调速时 S 较大 转速稳定性更差 为提高转速的稳定性 配合调压在 调速系统中采用闭环调压方式 可以获得较硬的机械特性 减小静差 加大调 速范围 其闭环原理框图和静态特性图如图 5 所示 本调速系统有给定积分环 节 单片机 锯齿波移相触发电路 双向晶闸管构成的主电路 转速反馈 n v 转换环节及三相调压调速电机构成 通过控制晶闸管的导通角来改变加在定子 上的电压进行调速 系统带负载 TL时 通过挡位调整给定使 PID 触发系统发出触发信号 调整 频率 获得相应的同步速度 而后通过转速反馈微调触发信号进行稳压调速 图 4 绕线式异步电动机转子串电阻时的机械特性 TL 电机额定转矩 TQ 电机启动转矩 TQ1 转子串电阻后的启动转矩 1串 R TQ2 转子串电阻后的启动转矩 2串 R 在图 5 b 中 A 点稳定运行 当负载增大时 电机转矩失去平衡因而使 转速下降时 通过转速反馈控制作用 使调节器的输入电压 Vg Vf 速下降时 通过转速反馈控制作用 使调节器的输入电压 Vg Vf V0 0 调节器的比例部 分作用将使晶闸管输出电压增加提高定子电压 由于补偿负载增加而引起的那 部分主回路压降 从而使电机在一条新的机械特性上的工作点 A 上运行 保 证转速恢复到原来的稳态转速 做到静态无差 同理 当负载降低时 则在降 低定子电压时的机械特性上的工作点 A 运行 按照反馈控制规律 将工作点 A A A 连接起来 便可得到 Vg 为某一定值时的闭环系统静态特性 由不 同机械特性上取得相应的工作点连接起来获得闭环系统静态特性 虽然交流异 步电动机的机械特性很软 但由系统放大系数决定系统静特性却可以做到很硬 而系统又采用了单片机控制 可以做到无静差 改变给定信号 Vg 则静态特 性平行地上下移动 达到调速稳速的目的 3 4 晶闸管交流调压调速原理晶闸管交流调压调速原理 由异步电动机电磁转矩合机械特性方程可知 异步电动机的转矩与定子电压的 平方成正比 因此 改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩合机 械特性 从而实现调速 这是一种比较简单的方法 尤其是晶闸管技术的发展 以及晶闸管 交流开关 元件的广泛运用 从而彻底改变了过去利用笨重的饱 和电抗或利用交流调压器来改变电压的状况 a 框图 b 静态特性图 图 5 闭环系统控制图 晶闸管交流调压电路与晶闸管整流电路一样 也有单相和三相之分 1 单相交流调压电路 单相晶闸管交流调压电路的种类很多 但是应用最广的是反并联电路 现 在以此电路代表分析它带电阻性及负载的工作情况 图所示为单相交流反并联电路及其带电阻性负载时的电压电流波形图 由 图 6 可知 当电源电压为正半周时 在控制角为 的时刻触发 VS1 使之导通 电压过零时 VS1 自行关断 负半周时 在同一控制角 下触发 VS2 如此不 断重复 负载上便得到正负对称的交流电压 改变晶闸管控制角 的大小就可 以改变交流电压的大小 对于电阻性负载其电流波形与电压波形同相的 晶闸 管交流调压的触发电路在原理上与晶闸管整流所用的触发电路使相同的 只是 要使每周期输出的两个脉冲彼此没有公共点且要有良好的绝缘 若晶闸管调压电路带电阻性负载 其电流波形由于电感上的电流不能突变 而有之后现象 其电路和波形如图矩恒速惧所示 图 6 单相交流反并联电路及波形图 a 反并联晶闸管电路图 b 双向晶闸管示意图 c 较小的电压电流波形图 d 较大的电压电流图 由于电感性负载中的电流的波形滞后于电压的波形 因此 当电压过零变 为负的时候电流经过一个延迟角才能降到零 从而晶闸管也要经过一个延迟角 才能关断 延迟角的大小与控制角 负载功率因素角 都有关系 这一点 与单相整流电路带电感性负载十分相似 2 三相交流调压电路 工业中常用的异步电动机都是三相的 因此 晶闸管交流调压电路大都采 用三相交流调压电路 将三对反并联的晶闸管分别接至三相负载及构成了一个 典型的三相交流调压电路 负载可以是 Y 形连接 也可以是三角形连接 Y 形 连接的电阻性负载如图所示 三相交流调压电路的分析与单相电路的分析大同小异 但是必须注意它的 特殊性 就三相交流调压电路来说 为保证输出电压对称并有相应的控制范围 首先要求触发信号必须与交流电源有一致的相序和相位差 其次是在电感负载 或小导通角情况下 为了确保晶闸管可靠触发 如同三相全控桥式整流电路一 样 要求采用控制角大于 60 度的双脉冲或宽脉冲触发电路 4 控制电路原理控制电路原理 为了弄清调速器各部分之间的关系 首先给出整个调速系统的框图 从图 1 的系统框图看出 调速器应由控制电路和主电路构成 4 14 1 工作原理 工作原理 如图 7 所示 速度给定是通过手动来确定的 启动后 电机的初始速度为零 这是与开始给定的速度有很大的差距 通过 PID 控制器来调整移相触发电路的 触 测 速 速 度 给 定 PID 控 制 器 放 大 电 路 晶闸管调 压 TC787 移相 触发 电路 图 7 控制原理图 发脉冲 电机刚启动时主电路中的电压很低 以防止启动电流过大 从而来逐 步调整电压 使其逐步降低速度与给定速度差距 实现稳速 4 24 2 TC787 的特性和功能 的特性和功能 TC787触发块可以提供完全独立的六路触发脉冲 它的封装方式为双排直 插式 芯片可以在插座上自由插拔 它总共有18只管脚 TC787示意图如下 图 8 TC787管脚排列示意图 表1各管脚功能 其中1 2 18脚输入10 1000Hz 0 VDD V 同步电压 4脚的 移相电压为0 2 13V 移相极性为移相电压增加 输出导通角愈大 5脚输出保 护端 当5脚电位大于或等于12V 六路脉冲全部被封锁 系统处于保护状态为 当5脚电位 3V时 系统正常工作 6脚为功能选择端 当6脚低电平 地 时 输 出为半接控单脉冲形式 12 11 10 9 8 7 分别输出A C B A C B的单触发脉冲 当6脚接高电平 VDD 时 输出为全控双触发脉冲 见图7 13脚接的电容Cx确定输出脉冲的宽度 电容越大脉冲越宽 在50Hz情 况下 若Cx选0 01 F 则其脉冲宽度大约0 5ms 14 15 16脚接的积分 表1 TC787各管脚功能 管脚功能管脚功能 1VCC 相同步电压10B 或 B A 脉冲输出 2VbB 相同步电压11 C 或 C B 脉冲输出 3Vss地12A 或 A C 脉冲输出 4Vr 移相电压13Cx脉宽电容 5Pi 保护端14CbB 相积分电容 6Pc 功能选择端15CcC 相积分电容 7 B 或 B A 脉冲输出16CaA 相积分电容 8C 或 C B 脉冲输出17Vcc正电源 9 A 或 A C 脉冲输出18VaA 相同步电压 图 9 TC787的逻辑电路框图组成 4 3 电气线路控制电气线路控制 根据单梁 双梁桥式起重机或门式起重机的实际运行情况 提升电机的电 气控制线路采用常规的继电控制 本设计主要以单梁桥式起重机的电气控制线 路为主进行设计 4 3 1 主电路主电路 本设计的提升电机的主电路由它的外部控制通过各种接触器 继电器 按 钮 行程开关等组成的控制线路来实现的 其作用是实现对电动葫芦的起降 运行 制动和调速等进行控制 图 10 提升电机主电路图 主电路如图 10 所示 M1 为小车运行机构的电动机 M2 为起降机构的电动机 三相交流电源通过组合开关 DZ 将电源引入 FU1 FR1 FR2 分别为电动机的 短路保护和过载保护 相序继电器 XWJ 限位开关 S93 是为了实现错相保护功 能 KM10 KM11 为小车 M1 的正转接触器和反转接触器 KM13 KM14 为 起升机构的正转接触器和反转接触器 4 3 2 控制电路控制电路 根据图 11 可知控制电路各部分的工作原理 图 11 控制电路 小车运行工作原理是 按下按钮 S13 接触器 KM11 得电 它的常开触点吸 合 常闭触点断开 与 KM10 形成互锁保证电动机 M1 正转 小车向前运行 按下按钮 S14 接触器 KM10 得电 它的常开触点吸合 常闭触点断开 与 KM11 形成互锁保证电动机 M1 反转 小车向后运行 起升机构工作原理是 按下按钮 S11 接触器 KM13 得电 它的常开触点 吸合 常闭触点断开 与 KM14 形成互锁保证电动机 M2 正转 吊钩向上提升 按下按钮 S12 接触器 KM14 得电 它的常开触点吸合 常闭触点断开 与 KM13 形成互锁保证电动机 M2 反转 吊钩向下降落 其中 需要调速控制装 置的配合 调速工作原理是 合上电源开关 DZ 按下按钮开关 S11 或 S12 接通正转 或反转电路 调整速度给定开关到合适的位置后按复合按钮 SB2 接触器 KM12 通电吸合 这时主电路中的晶闸管接通电源 电动机通电开始启动 通 过 PID 反馈电路控制定子绕组的电压 使转速逐渐稳定在给定的速度周围 从 而达到稳速 当需要改变转素使可直接调整速度给定开关即可 各个速度之间 没有顺序 利用安全隔离变压器 使便携式控制装置的控制电压达到安全电压 推荐采用 36V 安全电压 图中电动葫芦的升降控制线路中的 KMl0 KM13 采用 36V 控 制电压的接触器 S00 为紧急断电开关 非自动复位型 在紧急情况下 S00 断开 KM0 控制线圈失电 断开总交流接触器 切断总电源 同时还应满足失压保护 的要求 在 S01 起动按钮 自动复位按钮 的旁边并联了 KM0 常开触点 03 在 系统失电的情况下 KM0 的线圈失电 KM0 常开触点 03 断开 起到失压保护 的作用 通过以上设计 可以达到国家相应标准要求 满足了技术要求 5 单片机测速反馈系统设计单片机测速反馈系统设计 单片机测速的基本方法 测周法 电机转速的高低用输出电压的频率来反应 速度和频率之间是线性关系 不受外界因素影响 因而稳定性 抗干扰能力强 测速装置测速的基本方法是 将转速转换成电脉冲信号 测出该脉冲的频率或周期 再换算成每分钟转速 即所谓的测频法和测周法 由于这两种方法都存在 1 脉冲的计数误差 为了 提高测量精度 测量低频脉冲信号时采用测周法 测量高频脉冲信号时采用测 周法 预定的测速范围为每分钟几转到十几万转 在如此宽的测速范围内 怎 样保持证测速仪都有很高的测量精度是确定测量方法的主要依据 为此 我们 究研完了测周法的误差 及其在宽测量范围内保证高精度和自动转换量程的具 体方法 图 12 原理图 由测量周期的方法和原理可知 被测周期为式中 T 为被测周期 N 为计数值 为信号周期 将上式两面边取对数并求微分 即得测量周期的相 对误差为 考虑最大误差情况 则应有 00 dNdNTdT 10 0 0 max d dTdN TN 式 10 中为量化误差 显然越大就越小 这一方面可通dN1 dNNdN 过选取较小的值来达到目的 因为 另一方面可将被测周期加以倍 0 0 TN 乘扩展 若以 m 表示倍乘数 则 式 10 中的第二项 0mT NdN 主要取决于产生时标信号的晶振的稳定度 故测量周期的误差可写成 00 dG 11 0 G mTT dT 开始 初始化 有溢出否 溢出处理程序 数据处理 数据处理程序 中断服务程序 R E T R 图 13 程序流程图 以上是在被测波形为方波且无噪声干扰的情况下获得的 若被测信号为非矩形 波 或测量时存在噪声干扰 则式 11 中还要叠加一项误差 触发误差取 决于硬件电路的稳定性和抗干扰能力 触发误差的相对值可由实验得到 采用 周期倍乘法也可以减小触发误差 若倍乘数为 m 则触发误差将减小 m 倍 由 此可知测量周期的误差应由心下三项组成 即 12 0 max m mT G T T 触发误差 心上分析及式 12 我们采用两种办法来保证测量精度 10 单片机的晶振 采用稳定度为的晶体 微调振荡器的频率使其保证达到 5 1066 1 的晶体 11 设定单片机定时器的时间常数 取时标信号的周 5 1066 1 G 期 将整个测量范围分成 12 个区间 即量程 除第一个量外的其余s 80 0 量程均采用周期倍乘法测量转速 倍乘数的选取随量程的增大而增加 为了m 保证测量精度 还规定一个最短测量时间 即最短取样时间 当单片机进入某一量程测得后 还要检查 否 msmT04 983 min mTmTmT 若小于最短测量时闻 单片机就自动进入下一个量程的测量 即增加周期mT 倍乘数 这样就可保证整个量程范围的m 计数误差小于 这也是单片机自动转换量程的方法 5 min 0 1014 8 mT 6 桥式起重机在应用中需要注意的一些问题桥式起重机在应用中需要注意的一些问题 单梁桥式起重机广泛应用于铸造 炼钢 发电等车间 多为地面操作 一 般不设专门操作人员 这对安全操作是极其不利的 所以必须加强日常检查 发现不安全因素应立即停止使用 及时检修 6 1 使用时应注意使用时应注意下列问题下列问题 1 每日工作前 操作人员应空载试车 检查工作环境 设备本身 吊具等 不安全因素 不工作时 不允许把重物悬于空中 防止零件产生永久变形 空钩则 应悬挂在空中 避免空钩落地 而使钢丝绳过分松弛 在卷筒上排列不整齐 2 不允许倾斜吊运重载货物 不允许将电动葫芦当作拖拉工具使用 因为 斜吊 斜拉会使钢丝绳的张力大于起重货物的重力 3 电动机轴向移动量已调到 1 5mm 左右 在使用中 它将随着制动环的磨 损而逐渐加大 如发现制动后重物下滑量较大 则要检查 调整制动器 一般 调整 3 次后就要更换制动环 以保证制动安全 4 要经常检查卷筒上的导绳装置 以保证钢丝绳被压紧在卷筒上并按顺序 绕上卷筒 保证限位器工作位置正常 5 减速器内要定期检查润滑油的高度 按规定更换润滑油 并保证润滑油 品质良好 6 2 桥式起重机容易出现的机械问题及其护桥式起重机容易出现的机械问题及其护理理 桥式起重机见故障主要是减速器故障和制动器故障 1 减速器齿轮故障 故障分析 减速器是桥式起重机的重要传动部件 通过齿轮啮合对扭矩进行传递 把 电动机的高速运转调到需要的转速 在传递扭矩过程中齿轮会出现轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶和 齿面磨损等机械故障 造成齿轮的故障原因分别如下 短时间过载或受到冲击载荷 多次重复弯曲引起的疲劳折断 齿面不光滑 有 凸起点产生应力集中 或润滑剂不清洁 由于温度过高引起润滑失效 由于硬 的颗粒进入摩擦面引起磨损 预防措施 起重机不能起载使用 启动 制动要缓慢 平稳 非特定情况下禁止突然 打反车 更换润滑剂要及时 并把壳体清洁干净 同时要选择适当型号的润滑 剂 要经常检查润滑油是否清洁 发现润滑不清洁要及时更换 2 制动器 故障分析 制动器是桥式起重机重要的安全部件 具备阻止悬吊物件下落 实现停车 等功能 只有完好的制动器对起重机运行的准确性和安全生产才能有保证 在 起重机作业中制动器会出现制动力不足 制动器突然失灵 制动轮温度过高与 制动垫片冒烟 制动臂张不开等机械故障 造成这些机械故障的原因分析如下 制动带或制动轮磨损过大 制动带有小块的局部脱落 主弹簧调得过松 制动 带与制动轮