df7内燃机试验站控制装置设计(编辑修改稿)

df7内燃机试验站控制装置设计(编辑修改稿)内容摘要：

率： Kw 满载功率： 910r/m 10 传动部件的设计与选择 一．减速器 在传动装置中，减速器是装置中的重要部件之一，其传动性能、特点直接影响到整个升降装置的性能，而且减速器生产成本较高，为此合理的选择减速器，对降低生产成本和提高效率有很大的影响。 设计中采用齿轮 蜗杆减速器 二．卷筒 卷筒用以收放和储存钢丝绳，把电动机提供的回转运动转换成所需要的直线运动。 卷筒有单层卷绕和多层卷绕之分。 一般起重设备多采用单层卷绕的卷筒，多层 卷筒容绳量大，用于起升高度特大或特别要求紧凑的情况下。 设计采用单层卷绕卷筒，用灰铸铁铸造。 表面切制螺旋槽，这样就可以增加钢丝绳与卷筒的接触面积，又可以防止相邻钢丝绳的相互摩擦，从而提高了钢丝绳的使用寿命。 螺旋槽有标准槽和深槽两种形式，设计采用标准槽，它的槽距比深槽短，其卷筒的工作长度比深槽的短，结构紧凑。 加负荷和较大过载是，极少发生骤然断裂，且强度高，弹性好，自重小，工作平稳，噪音小。 11 3．电气控制回路设计 传动用电机控制极板的升降，为了使极板能够实现升降两方向的运动，电机必须具 备正、反转的功能，当我们按下电机就带动极板做升或降的运动，为了方便操作，我们还可以利用接触器辅助常开触点构成自锁结构，就可以保证在松开按钮时电机能够持续工作；同时为了防止极板的运动超出极限位置，所以还应该有一对限位开关；如果需要将极板调整到指定位置时，以上那种连动方式是难以实现的，因此还需要电机的点动控制，即点一下，动一下；此外在电机工作中还可能出现过载负荷的情况，造成 异常或故障而导致电机损坏，严重时会造成重大事故，因此 电机的保护也是必不可少的。 电机的点动控制 当电动机需要点动时，先合上开关 QS， 此时电动机尚未接通电源。 按下起动按钮SB，交流接触器 KM 线圈通电， KM 的衔铁吸合，带动它的三副常开，主触头 KM 闭合，电动机接通电源运转。 SB 按钮松开后，接触器 KM 线圈断电，衔铁受弹簧力作用而复位，带动它的三副常开主触头 KM 断开，电动机断电停转。 因为只有按起动按钮 SB 时电动机才运转，松手不按 SB 就停转，所以能对电动机起到点动控制。 如下图： 图 3－ 1（ a）电机的点动控制 电机的保护 电动机在实际运行中，常遇到过载情况。 若过载不太大，时间较短，只要电动机绕组不超过允许温度，这种过载是允许的。 但过载时间 过常，绕组温超过允许值时，将会加剧绕组绝缘老化，缩短电机使用年限，严重时甚至会使电机烧毁。 因此凡电动机长期运行时，都需要对其过载提供保护装置。 为了充分发挥电动机的过载能力，保证电动机的正常起动和转动，而当电动机一旦常时间出现过载，整个电路又能自动切断电路，因而需要能随过载程度而改变动作时间的电器，热继电器。 热继电器是利用 12 电流的热效应原理来工作的保护电器，它在电路中是做三相交流电动机的过载保护用的，但须指出的是，由于热继电器中发热元件有热惯性，在热电路中不能做瞬时过载保护，但不能做短路保护。 当电机过载时，热继 电器的发热元件动作，带动常闭触点断开，从而断开电路。 选择适当型号的热继电器可以保护电动机使之免受长期过载的危害。 它除用于过载保护外，还可以对断电、电流不平衡运行以及电动机发热状态进行控制。 它的特点结构简单、价格低廉、使用方便。 电机的正反转控制 水阻实验其工作原理，活动极板的运动是通过控制电机的正反转来实现的。 电机正转，极板下降；电机反转，极板上升。 从而改变活动极板与固定极板之间的水电阻，达到调整机车主发电机输出电流的目的 . 为了实现正反转，只需要实现电机的正反转功能一般有一下三种途径。 是最简单的控制， SB2 闭合， KM1 线圈通电辅助触头 KM1 闭合，形成自锁回路，送开 SB2，电机仍然处于工作状态；此时若误将 SB3按下，那么线圈 KM2 也将处于通电状态，那么在主电路中，将产生短路故障。 图 3－ 3（ a） ，增加 KM KM2 线圈的辅助常闭触点就能避免因为误操作带来的不良后果。 当正转时，按下 SB2， KM1 的线圈通电并动作，电机正向启动运行， KM1 的一队自锁触头闭和形成自锁支路，另一队联锁触头断开；若电机由正向转为反向时，首先要按下 SB1， KM1 的线圈断电，恢复常态，电 机断电停转，再按下SB3,KM2 的线圈通电， KM2 的主触头闭合，电机反向运行，同时 KM2 自锁触头闭合，KM2 联锁触头段开。 这种控制线路的缺点是操作不方便，每次动作时，都要首先按下停止按纽，但它可以保证，在同一时间内，只有一个接触器线圈在动作。 控制原理图如下 13 图 3－ 3（ b）辅助触头作联锁 ，当电动机正转时，按下正转按钮 SB1,SB1 闭合，此时它的常闭触头段开， KM2 就处 在段电状态下，正转接触器 KM1 工作，辅助触头闭合，形成自锁；当需要反转时，只要按下反转开关 SB2就可以实现。 这种接线方式，不仅可以避免两个接触器同时通电，而且操作方便，由电机正转到电机反转，不需要停止电机过度，直接就可以实现，因此在设计中采用这种控制机理。 图 3－ 3（ c）复式按钮和触点联锁 对水温的控制 测功装置平均水温为 6O℃左右，出水温度小于 8O℃为宜。 平均水温过低，水电阻率增大，使测功装置容量减小， 不能满足机车大电流试验的要求；出水温度大 于 80~C时，水中出现大量气泡，引起水面激烈 波动， 使机车负载变化，检测仪表读数跳动，产 生试验误差，或者不能满足机车小电流试验的 要求。 为了保持水的电阻率有一个稳定的值， 就需要使水的温度保持稳定。 所以需要对水槽中的水温进行控制与监测。 水的电阻率决定了实验装置的性能。 从理论上讲 ,水的电阻率与水的温度成反比，水的温度越高，电阻率越小，水中通过的电流就越大。 当水温达到一定的高温时 ,水中会出现大量的气泡， 引起水面的波动， 导致电阻率的不稳定。 而且水阻槽中上下水温也会有一定的温差，水槽的上部温度高，而下部的温度会低一些。 这样 会影响到仪表测量的准确性。 只有当水的温 度均衡稳定时才能使实验得到理想的电阻。 所以我们需要对水温进行控制。 解决这个问题一般有三种方法； 14 一是采用 冷却塔水循环系统，达到提高平均水温、降低出水温度的目的，这种方法由于实际意义不大；二是采用 本体水循环方式，达到了均温、省能的目的；三是试验前先将极板全部埋入水中，通以电流产生热量来提高平均水温，以满足机车大电流试验的要求。 但这种方法不。 仅延长了试验周期，也消耗了大量能源。 设计中采用了本体水循环原理，就是利用一个水泵，将水阻槽下面低温的水与表面高温水进行互换，达到稳定水温的目的。 水循环装置控制 电路图 如下 按下按钮 SB2，线圈 KM 通电并自锁，水泵电动机转动，实现水循环功能。 当按下按钮 SB1 时，水泵电动机停止转动，停止抽水。 图 3－ 4 循环水泵启动原理图 对水温的监测 设计采用传感器对水阻槽中的水温进行监测。 传感器的选用主要根据检测物理量的种类和传感器的性能指标来确定。 虽然传感器的性能指标众多，但其中的灵敏度和温度性最为重要，不可能也没有必要选择所有性能指标都十分优良的传感器，应该根据实际要求确保满足主要参数。 热电传感器能将温度的变化变换为电动势或电阻的变化，主要有下列三种 : ① 热电偶 ② 热电阻 ③ 热敏电阻。 因为水的温度在 0186。 c～ 100186。 c 之间，所以应该选用后两种。 设计采用的热电阻是温度传感器 DP3T200P， 主要参数如下 : 三位半数显方式； 测量范围： 100. m； 测量精度：177。 %177。 2digit。 对水位的控制 水阻实验在进行过程中，因为水作为负载通过较大的电流，会产生大量的热，导致水大量的蒸发消耗。 为了保证极板之间的导电水电阻的截面积不受到影响，则必须限定一个最低水位，这个水位高 于极板之间的导电水电阻的水面高度。 当水面下降，到达最低水位时，则需要往水阻槽内加水 ， 使水面高度始终保持在最低水位之上。 进水装置应该具有自动控制的功能，自动装置可以准确判断水面高度是否高于最低水位，不会出现人工判断所带来的误差。 往水阻槽中加水还能实现对水温进行调节，当 15 水温高于实验的预想的温度时，加入部分冷水可以降低水阻槽的水温，所以进水装置又需要一套手动控制，起到人工调节水温的目的，可以实现想要达到的水温。 由此可见，进水装置需要有自动和手动双重控制的功能。 进水和放水由电磁阀来控制选用DF100 型电磁阀。 自 动控制需要在最低水位的高度安装一个行程开关。 当水面不断下降，到达行开关的位置时，即触动开关，行程开关打开进水装置，此时进水装置自动往水阻槽内进水。 设计中行程开关采用的是 UQK03 浮球磁性开关 ，它能对液体的液位进行准确的监测和控制。 行程的控制 为了使极板的行程不会超出所允许的最大位移，确保极板不会和上方的横梁与下方的水槽相互接触，因此对极板行程的控制也必须考虑到。 图 3－ 7限位开关 如图，当极板上升或下降到最大行程时，就会撞到横梁上或水槽底部的限位开关，使之闭合，通过一组连动开关从而断开控制 回路，使电机停止。 16 4. 控制台的设计 控制台的设计，最关键的是控制器与显示器的布置必须位于作业者正常的作业空间范围保证 仪表面板是用以安装显示器和控制器的装置，是人机对话的窗口，也是人们在使用产品时观察、操作最频繁的部位。 对于仪表面板的设计，主要包括仪表板的形式、空间位置和仪表的排列布置。 仪表面板的形式 确定仪表面板的形式的原则是操作者在不转动头部和眼球的情况下，即可看清全部仪表，并且仪表面板的颜色应采用柔和较暗的色调，以减轻眼睛的疲劳。 由这一原则出发，根据仪表数量和控制室容量可选择以下三 种仪表面板形式 a. 直线型。 此种形式结构简单，安装方便，但视觉效果较差。 适用于显示仪表较直线小的小型控制室。 如图 b. 圆弧型。 此种形式视觉条件较好，但结构安装较复杂。 适用于仪表数量较多的中型控制室，弧面上布置的各显示器与操作者的视距相等，观察时不需要调节视距，各控制器与人肢体活动距离一致，因而操作较为正确、便捷。 如图 c. 折弯型。 弯折式的优点是眩光较少，视觉条件较好，结构和安装比较简单，适用于仪表数量多的大中型控制室。 由于在实验中我们只用到五种仪表，和较少的 控制按钮和信号灯。 通过比较我们采用直线型的仪表面板。 仪表是显示装置中用的最多的一类视觉显示器，按其认读特征分为两大类： a．数字式显示仪器：它直接用数码来显示有关的参数或工作状态的位置，特点是显示简单，准确，可以显示各种参数和状态的具体数值。 这类显示装置具有认读速 17 度快，精度高，且不易产生视觉疲劳等优点，但不具有动态效果。 ：它是用模拟量来显示机器有关参数和状态的视觉显示装置。 其特点是显示的信。