同心双柔轴的机构设计及其控制策略研究

发布时间：2017-06-06 00:09

  本文关键词：同心双柔轴的机构设计及其控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文设计的同心双柔轴螺钉螺母智能调节系统，实现对现阶段断路器生产工艺变革，结束了塑壳式断路器生产线手工时代，使其进入智能化生产时代，并且拓展了对智能装备理论研究的深度；提高了产品生产效率，从而使得断路器的年产量适应了日益增长的市场需求；降低了设备产生的大电流辐射对人体造成的危害。 为了实现测控系统快速稳定的功能，首先，本文对塑壳式断路器过载延时校验理论和脱扣器中热双金属片受热机理的深入研究，得出实验电流大小（电流在允许的最大极限值内）和螺钉长度的调整时间成反比例关系；然后，从热双金属片受热变形机理入手，对热传导基本理论方程推导，建立热双金属片悬臂梁热电机械耦合模型，并且通过对螺钉调整过程中的受力分析，建立同心双柔轴机构动力学模型，指导设计调整机构；从而，设计了基于图像视觉定位系统的同心双柔轴螺钉螺母调节机构，实现对热双金属片上的螺钉螺母高精度、高效率的实时跟踪调整；最后，设计了同心双柔轴控制系统结构-分布式控制系统，分为操作层、过程控制层及其现场层。操作层负责图像定位信息的处理及通过OPC技术与过程控制层的通信，实现对工况检测、控制和数据管理；过程控制层是通过可编程控制器PLC及相关程序，实现上电自检模块、轴向移动模块、螺钉螺母调节模块等复杂工艺；现场层是动作机构执行器，同心双柔轴螺钉螺母调节机构通过内外套筒动作相互配合实现螺钉螺母准确定位。 从调试结果可以看出：同心双柔轴系统设计的定转矩和定速度的双定量信号控制体系，克服了使用扭矩传感器信号易受外界变化力干扰造成调节过程失败的弊端；采用图像对位方式及其采用丝杠步进电机和磁栅的配合使用方法，使得调整定位误差小于0.2。现在本测试系统已进入生产阶段，，运行状况稳定、良好。与原手工测试模式相m比m，生产每台断路器的时间减少30%以上，提高了生产效率。
【关键词】：低压电器 塑壳式断路器 同心双柔轴系统 PLC 图像视觉系统
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 选题来源11
• 1.2 课题研究背景及研究现况11-13
• 1.2.1 研究背景11-12
• 1.2.2 研究现状12-13
• 1.3 课题选题意义13-14
• 1.4 论文的主要内容及创新点14-15
• 1.5 “同心双柔轴”机构设计相关理论研究15-23
• 1.5.1 断路器长延时保护基本原理15-16
• 1.5.2 同心双柔轴机构调节技术参数16-18
• 1.5.3 热双金属片结构与材质18-20
• 1.5.4 热双金属片热力耦合变形理论20-23
• 第二章 系统力学性能分析23-36
• 2.1 脱扣器动力学分析23-31
• 2.1.1 热传导基本方程24-26
• 2.1.2 热双金属片悬臂梁的热—电耦合模型26-27
• 2.1.3 热—机械耦合模型27-31
• 2.1.3.1 静态模型的建立27-29
• 2.1.3.2 动态机械模型29-31
• 2.2 同心双柔轴系统调节过程受力分析建模31-32
• 2.3 同心双柔轴系统动力学平衡建模32-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 同心双柔轴整体机构设计36-50
• 3.1 整体机构设计方案选择36-40
• 3.1.1 机构实现功能36-38
• 3.1.2 整体方案设计38-40
• 3.2 同心双柔轴轴向移动调节机构40-43
• 3.3 同心双柔轴角度调节机构43-44
• 3.4 同心双柔轴螺钉螺母锁紧机构44-48
• 3.4.1 调整机构设计44-46
• 3.4.2 重要部件参数计算46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 同心双柔轴控制系统设计50-69
• 4.1 整体控制设计概述50-53
• 4.2 控制程序设计与开发53-68
• 4.2.1 总体策略53-56
• 4.2.2 图像定位模块56-63
• 4.2.3 轴向移动模块63-64
• 4.2.4 螺钉螺母锁紧模块64-67
• 4.2.5 异常处理模块67-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 系统调试及分析69-77
• 5.1 同心双柔轴机械系统调试69-70
• 5.2 同心双柔轴系统控制系统调试70-71
• 5.2.1 整体电路调试70-71
• 5.2.2 系统通电调试71
• 5.3 图像定位模块测试71-76
• 5.3.1 低像素照相机调试71-74
• 5.3.2 红外线照相机调试74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 研究结论77
• 6.2 研究展望77-79
• 参考文献79-82
• 附录82-104
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果104-105
• 致谢105-106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：424931