加熱爐課程設計實例

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❹ 加熱爐課程設計

1 傳動裝置總體設計
1.1 選擇電動機
1．類型：按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相非同步電動機.
2．選擇電動機容量：工作機所需功率 式中 =1.8 , =0.65 .查文獻[2]表10.7,得片式關節鏈 =0.95,滾動軸承 =0.99。取 = =0.95 0.99=0.94，代入上式得 =1.24
從電動機到工作機輸送鏈間的總效率 為 式中，查文獻[2]表10.7，得
聯軸器效率 =0.98
滾動軸承效率 =0.99
雙頭蝸桿效率 =0.8
滾子鏈效率 =0.96
則 =0.98 0.99 0.80 0.96=0.745
故電動機的輸出功率 =1.67
因載荷平穩，電動機額定功率 只需略大於 即可。查文獻[2]中Y系列電動機技術數據表選電動機的額定功率 為2.2 。
3．確定電動機轉速：運輸機鏈輪工作轉速為 =24.11 r/min
查文獻[2]表10.6得,單級蝸桿傳動減速機傳動比范圍 11=10~40,鏈傳動比 12 6,取范圍 12=2~4,則總傳動比范圍為 =10 2~40 4=20~160.可見電動機轉速可選范圍為 =(20~160) 24.11=(482.2~3857.6)r/min
符合這一范圍的同步轉速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min四種。查文獻[2]表19.1，對應於額定功率 為2.2KW的電動機型號分別取Y132S-8型，Y112M-6型,Y100L-4型和Y90L-2型。將以上四種型號電動機有關技術數據及相應算得的總傳動比列於表2-1。
表2-1
方案號 電動機型號 額定功率KW同步轉速 r/min滿載轉速 r/min總傳動比
1 Y132S-8 2.2 750 710 29.45
2 Y112M-6 2.2 1000 940 38.99
3 Y100L-4 2.2 1500 1420 58.90
4 Y90L-2 2.2 3000 2840 117.79
通過對四種方案比較可以看出：方案3選用的電動機轉速較高，質量輕，價格低，與傳動裝置配合結構緊湊，總傳動比為58.90，對整個輸送機而言不算大。故選方案3較合理。
Y100L-4型三相非同步電動機的額定功率為 =2.2KW，滿載轉速n=1400r/min。由文獻[2]表19.2查得電動機中心高H=100 ，軸伸出部分用於裝聯軸器軸段的直徑和長度分別為D=28 和E=60 。
1.2 計算傳動裝置的運動和動力參數
各軸轉速
1 軸 n1=nm=1420r/min
2 軸 n2= =1420/20=71 r/min
3 軸 n3= =71/2.95=24.11 r/min
各軸的輸入功率
1 軸 p1=p0 1=1.67 0.98=1.64
2 軸 p2=p1 =1.63 .080=1.31
3 軸 p3=p2 =1.31 0.99 0.96=1.24
各軸的輸入轉矩
電機軸 T0=9550 =9550 1.67/1420=11.23
1 軸 T1=9550 =9550 1.63/1420=10.96
2 軸 T2=9550 =9550 1.31/71=176.20
3 軸 T3=9550 =9550 1.24/24.11=491.17
將以上算得的運動和動力參數列於表2-2。
表2-2
軸名 輸入功率 輸入轉矩 各軸轉速 傳動比i
電機軸 1.67 11.23 1420 1 0.98
1 軸 1.64 10.96 1420 20 0.8
2 軸 1.31 176.20 71 2.95
3 軸 1.24 491.17 24.11 0.95
2 傳動零件的設計
2.1 選擇蝸桿傳動類型及材料
根據GB/T 10085-1988的推存，採用漸開線蝸桿（ZI）。
選擇材料
1．蝸桿：根據庫存材料的情況，並考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45~55HRC。
2. 蝸輪: 因而蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅製造，而輪芯用灰鑄鐵HT100製造。
2.2 蝸桿與蝸輪
1.蝸桿
軸向齒距pa=zm=15.708
直徑系數q=d1/m=10
齒頂圓直徑da1=d1+2 m=50+2 1 5=60
齒根圓直徑df1=d1 =50 (1+0.2) 5=38
蝸桿軸向齒厚Sa=0.5 m=7.8540
如下圖：

蝸桿

2. 蝸輪
蝸輪齒數za=41
變位系數x2= 00
驗證傳動比 =z2/z1=41/2=20.5
=0.025=2.5%<5%(允許)
分度圓直徑d2=mz2=5 41=205
齒頂圓直徑da1=d2+2ha2=205+2 0.5 5=210
齒根圓直徑df2=d2 hf2=205 1.2 5=188
蝸輪咽喉母圓半徑Rg2=a da2=125 210=20
如下圖：

蝸輪
3 減速器鑄造箱體的主要結構尺寸
3.1主要結構尺寸計算
1 箱座壁厚 δ≈0.004a+3=0.004×125+3=8 8 （取δ=8）
2 箱蓋壁厚 δ1≈0.85δ=0.85×10=8.5 6 （取δ1=7）
3 箱座分箱面凸緣厚 b≈1.5δ=1.5×8=12
4 箱蓋分箱面凸緣厚 b1=1.5δ1=1.5×7=11
5 平凸緣底座厚 b2≈2.35δ=2.35×8 =20
6 地腳螺栓 df≈0.036a+12=0.036×125+12≈16
7 軸承螺栓 d1≈0.7df=0.7×16≈12
8 聯接分箱面的螺栓 d2≈(0.6～0.7)×16.59≈10
9 軸承端蓋螺釘直徑 d3≈(0.4～0.5)df≈8
10 窺視孔螺栓直徑 d4=6 （個數n=4）
11 吊環螺釘 d5=8 (根據減速器的重量GB825-1988確定)
12 地腳螺栓數 n=4
13 軸承座孔（D）外的直徑
D2=1.35D3=1.35×52=72 D3=52
14 凸緣上螺栓凸台的結構尺寸
C1=18,C2=14,D0=25,R0=5,r=3,R1≈C1=18, r1≈0.2C2=0.2×14=3
15 軸承螺栓凸台高 h≈(0.35～0.45)D2=30
16 軸承旁聯接螺栓距離 S=D2=72
17 軸承座孔外端面至箱外 l9=C1+C2+2=18+14+2=34
3.2減速器的附件
1．檢查孔與檢查孔蓋：傳動件的嚙合情況、接觸斑點、側隙和向箱體內傾注潤滑油,在傳動嚙合區上方的箱蓋上開設檢查孔
2．通氣器 ：速器工作時,箱體溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,對減速器各接縫面的密封很不利,故常在箱蓋頂或檢查孔蓋上裝有通氣器
3．油塞 ：換油及清洗箱體時排出油污,在箱體底部最低位置設有排油孔,通常設置一個排油孔,平時用油塞及封油圈堵住
4．定位銷 ：了保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度,需在想替分箱面凸緣長度方向兩側各安裝一個圓錐定位銷
3.3減速器的潤滑
蝸桿的潤滑：雖然本蝸桿的圓周速度略小於0.5m/s,但考慮本傳動裝置壽命較長，滑移速度較大，故採用油池潤滑. 參照文獻[1]表11-20選擇潤滑劑為L-AN
滾動軸承的潤滑：下置式蝸桿的軸承，由於軸承位置較低，可以利用箱內油池中的潤滑油直接浸浴軸承進行潤滑，即滾動軸承採用油浴潤滑

❺ 熱處理爐課程設計

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❻ 求 電阻加熱爐溫度控制系統的課程設計

電阻爐溫度控制系統改造

The Alteration in the Temperature cont rol System of Elect ric Reistance Cooker

摘要:電阻爐繼電器溫控系統有諸多不足,通過
分析目前國內幾類新的溫控系統,選用了進口微機
的控制器,可控硅作執行元件的智能儀表對繼電器
溫控系統做了改造,提高了溫控精度和可*性。
關鍵詞:熱處理;繼電器;控溫系統
中圖分類號: TP272
文獻標識碼:B
文章編號:1001 2257 (2004) 10 0074 03
收稿日期:2004 09 13
Abstract : There are many shortages in the
temperature cont rol system of elect ric resistance
cooker relay. By analyzing several new temperature
cont rol systems in domestic , the aptitude inst rument
with the cont roller of imported micro computer and
cont rollable silicon as chief component ,is selected to
rebuild the temperature cont rol systems of relay , so
the precision and reliability of the temperature
cont rol system are improved.
Key words : heat t reatment ; relay ; the
temperature cont rol system
0 引言
電阻爐在冶金工業中的運用相當廣泛,其溫度
參數在生產過程中的自動控制系統也隨著微機單片
機可控硅技術在工業控制領域的推廣、應用,正朝著
高精度、高穩定性、高智能化的方向發展。
在貴陽鋼廠,電阻爐加熱普遍還處在落後的繼
電器控制階段,所需改造的釺鋼電阻爐就是典型。它
主要是*繼電器的通斷來實現對爐溫的控制。這種
控制方式優點是結構簡單、價格便宜、操作簡單,但
其調節質量高,不能確保產品質量是其最大缺點,其
特點是:
a. 溫控儀表採用的是傳統的圓圖記錄調節儀,
其調節功能是「斷續"的。所謂「斷續"是指其輸出控
·74 · 1機械與電子22004 (10)
制信號不是連續的,其中調節器不靈敏區Δ 影響很
大。由調節過程圖可以看出,繼電器是在T0 +Δ 和
T0 —Δ值時斷開和接通其被控溫度值顯然不能在
T0 ±Δ范圍穩定。
b. 釺具熱處理,其溫度參數要求很嚴格。釺鋼
電爐特別是鹽浴爐,其熱容量很大,熱慣性也很大,
在一次超調時,即使繼電器斷開,其溫度隨著熱慣性
也將上升20～30 ℃,穩定時,被調參數的波動幅度
約10 ℃左右,對產品的質量影響較大。調節過程如
圖1 所示。
圖1 調節過程
1 方案選擇
目前國內企業大都對溫控系統做了技改,大致
可分為以下3 類。
a. 國產數顯溫度控制儀、可控硅作執行元件。這
一類比較流行,比起位式調節,其控制精度大大提
高,可*性也比較好,但其功能單一,控制演算法簡單,
大多數用於小功率電加熱爐。
b. 進口帶微處理的控制器、可控硅作執行元件。
這一類屬智能儀表,其帶通信功能,抗積分飽和,2
自由度PID 的超小型數字調節器,其可*性高,控
制精度也優於國內同類產品。
c. 中小型集散系統。中小型集散系統的運用是
生產過程自動化發展的一個趨勢,其特點為:顯示與
管理集中,控制分散,可*性高及應用軟體豐富,並
引入控制專家系統,能很好地完成模糊控制等新的
控制理論[1 ] 。
以上3 類溫控系統,對於a 類釺鋼電爐功率大,
慣性環節突出,國內儀表演算法很難實現。對於c 類,
工廠缺乏某些技術條件。因此,根據釺鋼分廠現場分
散、操作頻繁、溫度設定也經常改變且數據管理要求
嚴格等特點,選定了b 類並結合c 類特點的改造方
案,並且此方案向集散系統過渡留有大量的餘量。
2 方案的設計實施
我們改造了熱處理工段4 台鹽浴爐、1 台電退
火爐、3 台箱式電爐和3 台滲碳爐的溫控系統。共制
作了14 台現場溫度控制櫃,改造完成了以下內容:
a. 選用IPC610 386 工控機,智能巡檢儀進行
獨立的監控作用,實時查巡各台爐子的溫度狀況,制
定各種報表,列印溫度曲線,完成了數據管理和監控
功能。
b. 用日本島電SR 24 智能溫控器,帶參數自
整定抗積分飽和,2 自由度PID。
c. 選用可控硅作執行元件。主電路採用快熔和
電子式過流保護,增加了可*性,系統流程如圖2 所
示。
圖2 溫度控制系統
2. 1 現場溫控系統
a. 溫度檢測和控制。溫度檢測元件用鎳鉻—鎳
硅誤差為±0. 5 %的熱電偶(帶一體化溫度變送器) 。
將其中的毫伏信號送入島電SR 24 智能溫度控制
器,作為現場溫控櫃的輸入信號,而溫度變送器(高
精度≤0. 5 %) 的輸出信號4～20 mA、DC 信號經配
電器,轉換成1～5 V 標准DDZ Ⅲ儀表的電壓信號
送入智能巡檢儀和計算機通訊[1 ] 。
b. 智能溫控儀。我們所選用的智能溫度控制儀
是島電公司生產的一種高智能化和高控制精度的成
型產品,該產品在控制演算法上完善,參數整定系統隱
含一專家參數整定功能。
c. 觸發系統和可控硅執行部分。採用2 種觸發
方式。移相觸發、改變可控硅的導通角α控制通斷,
這樣一來產品的非正弦波對電網干擾是無法克服
的。過零觸發:總是在交流電源電壓零時附近使可控
硅通斷。在設定周期內,將可控硅接通幾個周波,然
後又斷開幾個周波,通過改變可控硅在設定周期內
通斷時間比例來實現爐溫的自動控制[1]。
2. 2 計算機監控部分
計算機監控部分主要是主機和XMD 016 智
1機械與電子22004 (10) ·75 ·
能巡檢儀之間的通訊。XMD 016 巡迴檢測14 個溫
控櫃的溫度信號,通過RS232C 通訊介面向主機發
送溫度信息,主機進行數據處理。
a. XMD 016 智能巡檢儀。XMD 016 智能巡
檢儀是由單片微處理器為核心組成的智能化小型工
業巡迴檢測儀表。其使用方便,測量精確,抗干擾能
力強,無機械切換觸點等優點。其檢測通道最大16
個,足以滿足釺鋼改造的要求。
b. 主機部分。計算機獲得14 台溫控櫃溫度數據
後,進行數據處理存儲,提供了很大的容量,同時也
完成了長期的數據存儲。
顯示功能共顯示總貌畫面、單點畫面、報警畫
面、趨勢畫面,每幅畫面LA 低限報警和HA 高限報
警。本軟體操作簡單,在實際運用中正在逐漸完善。