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1、伺服电机驱动式水槽造波机系统设计第24卷第10期2007年10月机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGNVo1.24Oct.No.102007伺服电机驱动式水槽造波机系统设计张瑞波,王收军,朱国良(1.天津理工大学机械工程学院,天津300191;2.天津科技大学机械工程学院,天津3~222)摘要:介绍了由伺服电机驱动的水槽造波机系统的设计.通过对水槽造波机不同安装形式的比较,确定了水槽造波机的安装形式为槽壁式安装.水槽造波机通过交流伺服电机和滚珠丝杠来驱动推波板,通过计算确定滚珠丝杠的规格和选择伺服电机,并对伺服电机的带载能力进行校核.造波机的性能测试验
2、证了设计的造波机系统满足要求.关键词:伺服电机;水槽造波机;槽壁式安装中图分类号:TH132.1文献标识码:A文章编号:1001—2354(2007)10—0040—03造波机是港口工程中常用的试验设备.造波机由控制系统,驱动机构,机架和推波板组成,在控制系统的控制下,驱动机构带动推波板按控制规律运动,推波板推动水体,形成各种模拟的水波浪,以供研究水波浪对行船,码头及堤坝等水中建筑物的作用.波浪模拟技术的发展伴随着先进科学技术的发展.第一代造波机采用变频电动机带动曲柄连杆机构运动,通过机械机构的转换实现推波板的运动,这种控制驱动方式只能使推波板实现规则(正弦)的平动
3、或摆动,不能实现不规则波(连续变频,变幅值)的模拟.第二代造波机采用液压伺服驱动,响应速度高,输出功率大,但维护麻烦,污染环境.随着交流伺服电机技术的发展,液压伺服驱动方式有逐渐被取代的趋势.第三代造波机采用伺服电机驱动,响应速度高,控制精度高,维护简单,输出功率较小,相对于液压伺服驱动,更适合于多单元组合式的港池多方向谱不规则造波机和水槽断面造波机,该种方式代表了目前国际上波浪模拟技术发展的主流".伺服电机式造波机一般采用交流伺服电机驱动,并通过滚珠丝杠将电机的转动转化为推波板的直线运动.交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证,它运转非常平稳,即使在低
4、速时也不会出现振动现象;交流伺服电机为恒力矩输出,具有较强的过载能力;交流伺服驱动系统为闭环控制,不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠;交流伺服系统的加速性能较好,适用于大负载,高转速的场合,满足造波机运动速度较高,水体阻力较大的工况要求.滚珠丝杠与滑动丝杠相比,丝杠轴与螺母之间的滚珠做滚动运动,摩擦阻力很小,具有较高的运动效率.另外,其具有精度高,可保证微进给,无侧隙,高刚性,以及高速进给等优点.[2]马兆敏.复杂铸件三维温度场有限元分析[J].广西工学院,20o2,14(1):54—58.[3]陈海清,李华基.铸件凝固过程数值模拟[M].重庆:重
5、庆大学出版社,1991.[4]安晓卫,王承志.铸件凝固温度场有限元分析中界面热阻的处理[J].计算力学,2005,22(1):100～103.[5]张朝晖.ANSYS8.0热分析教程与实例解析[M].北京:中国铁道出版社.2005.[6]Abel?WAHEDM,ASSAR.Ontheinterfacialheat~sfercoefficientforcylindricalingotcastinginametalmould[J].JournalofMated?alsScienceaLetters.1992(11):601—606.Experimental,resear
6、choncoefficientsofinterfaceheattrsl~erinmetalscasenganditsdetermination】皿Jin-衄,CHENLing(SchoolofMechanicalEngineering,TianjinUniversityofSci-enceandEngineering,Tianjin300191,China)Abstract:Therm~resistancecouldbegeneratedamongthecontactinginterfacesduringthesolidificationcourseofmetalc
7、ast-ing.Themagnitudeofthermalresistancevariesalongwithspaceandtimeandfrequentlydominanttheprocessofheatconductance.111einfluenceofthermalresistancewouldusuallybeexpressedasthecoefficientofinterfacialheattransfer.Duringnumericalvaluesimulationoftemperaturefield,heattransfercoefficient
