顶杆小车的传动设计及运动控制.pdf

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1、第24卷第2期2011年3月机电产品开簋与剀崭Devd哪毗蟛nt&l瑚姗a=liondMachh婀，＆Elec吣dPIo血峨BVOI．24．NO．2Maf．．2011文章编号：1002—6673(2011)02一160-03顶杆小车的传动设计及运动控制辛枫(中冶东方工程技术有限公司，内蒙古包头014010)摘要：主要论述了顶杆小车的工作原理，运动分析，受力分析，进行顶杆小车的传动设计和对控制元件的功能分析，进而实现对顶杆小车的精确控制。关键词：顶杆小车；运动分析；控制中图分类号：TB47文献标识码：Adoi：10．396

2、9，j．i8sn．1002—6673．2011．02．063TheDriveDesi驴锄dMo廿onControloftheM锄dr豇Car—ageXlNFeT喏(BERJSEngiIleerir唔孤dResearchCofPo谢onofMccGr叩，BaotouI衄erMollgolia014010，clliIla)Ab吼nct：Thispaperm血ll，riIl订oduc岱t}lewo越ngprincipleofM飙drilcarriage，modonam-lysis，姐dmcchanics锄alysis，dlen

3、tod岱i伊dledrivede、，iccofMmdrilC缸riage，狃dt0址lalysedle如ncdonofcontrolekmem，sodlatto证lplenlentprecisioncon订olt0MaIldrilCa玎iage．KeywoHb：Inmdrilc疵gc；modon锄a矽出；con砌0引言顶杆小车作为穿孔机与均整机的辅机，在无缝生产线上占据着非常重要的地位，在生产线现代化程度以及对无缝管产品精度要求越来越高的今天。对顶杆小车的机械结构及运动控制提出了更高的要求。为了适应机组产量的提高，必然要

4、加快生产节奏，这就迫使顶杆小车要快速起动，在较短的时间内达到最高速度，以节省动作时间，为提高其工作位置的精度以及避免车体对限位挡板的冲击．小车要慢速停机，无论是传动设计还是控制传感器的功能选择。都必须充分满足使用需求，本论文就顶杆小车的传动设计和控制传感器的功能给予详细论述。1顶杆小车的传动计算1．1顶杆小车的工作原理(1)小车的移动由钢丝绳牵引，钢丝绳端头固定在卷筒上，卷筒的旋转由电动机通过减速机来实现。小车的速度是变化的．其速度由速度控制编码器Ⅱ来控制。小车后位为固定零位，也是位置控制编码器I的零位，每经过一个工作周

5、期小车回到后位，编码器均置为零。收稿日期：2011—01_24作者简介：辛枫(1976一)，女，备技术。160工程师。主要从事冶金设J(2)为了停位准确和紧急情况停机。设置了制动器．电机停电．制动器制动。但制动器不参与小车的减速制动。小车减速直至停止由电机本身来实现。图l小车动态调整机构简图(3)小车的工ng．1mdia舯mofdy咖icadjun作位是可变的，小m删neofme咖ndrn∞咖车前进时，停止在锁紧位置之前，即超前量位，当锁舌升起后再回退，使得小车贴紧锁舌。小车的运行分为自动模式和手动模式．小车动态调整机构

6、见图1。(4)小车的速度曲线见图2。这里是以某钢厂巾318周轧机组均整机改造为例：①小车的速度值为：最低速0．25Ⅱ以，中速(也是手动模式下的高速)为1舶，高速为4r，以；②小车的加速度和减速度的绝对值相同，不同的工作位置对应不同的行程，其加速段、减速段以及在低速段运行的距离相同，只改变在不同模式下的高速运行的距离。1．2小车的运动分析在图2中。小车由0位运动到工作位所需的时间t。由工艺给定，这里定为8．5s，小车由O位运动到工作位所经过的位移s由顶杆长度及小车自身长度决定。这里初定为13m。根据图2小车的运动曲线，可以

7、列出方程·测试与控制·V(_^1影。＼”!竺!芝Ij＼⋯⋯√莎乡Z彩氖＼陀桫}肴tt后■J_________——＼／f＼自t·^B1．／_，●■Ⅲ#kR自t“■lh’“d≥生墼2N蔓曼些*啦掣。t⋯：图2小车的运动曲线Fig．2’rhe肿vementcurveofthemnddl∞rria磐式如下：tl+t矿t什t4+”t—t—t—t9：8．5(1)1，20．25×tl+0．25×计塑』等堕盟州×k+鱼j字盟t扣．8t6二+盟互婪盟L郴．25×t一1，20．25×t9=13(2)!上解由方程式(1)、(2)组成的方程组。

8、设t，：o．05s，那么可以求出图2曲线的斜率k，即小车的加速度：a=k=l0．25，0．05=5n以2。同时可以求出：t3一t9和trt8。在这里比较小车在各个时间段的时间及位移，如果时间分配或小车的加速度大小不合理，再重新设定初值进行验算。1．3对小车进行受力分析前面已经求出小车的加速度a。由公式F=tna，得到