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1緒論
1.1 課題來源及意義
上世紀(jì)80年代隨著交通、建筑和旅游業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)深加工玻璃的需求越來越多，使玻璃深加工行業(yè)得到了較快的發(fā)展，玻璃深加工的產(chǎn)量上升較快。大批浮法玻璃生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，給玻璃深加工提供了優(yōu)質(zhì)玻璃原片:建筑業(yè)、交通業(yè)發(fā)展的加快和檔次的提高，為深加工玻璃的應(yīng)用開辟了廣闊的市場(chǎng);但是，由于玻璃加工機(jī)械水平的影響，大部分玻璃深加工企業(yè)的生產(chǎn)能力并沒有充分發(fā)揮出來。由于世界主要玻璃生產(chǎn)企業(yè)對(duì)平板玻璃以及其它品種的玻璃都在尋求新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，產(chǎn)品創(chuàng)新、新工藝探索、降低成本、產(chǎn)生高附加值等己成為各大玻璃廠商發(fā)展的目標(biāo)。因此目前世界上50%-60%的平板玻璃原片均進(jìn)行深加工后再上市，浮法玻璃原片己不再風(fēng)光，而是向功能型、實(shí)用型、裝飾型、安全型、環(huán)保型五大方向的深加工玻璃發(fā)展，這是21世紀(jì)平板玻璃創(chuàng)新產(chǎn)品不容爭(zhēng)議的目標(biāo)。
隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和人民生活水平的提高，能源消耗量迅速增加，在我國(guó)建筑能耗占全國(guó)總能耗量的1/4以上。其中建筑門窗的能耗約占建筑物全部熱損失的40%，從全球整個(gè)能源來看，在取暖或空調(diào)時(shí)期，其中45%用于建筑物氣溫的控制，并且比重日益增長(zhǎng)，因此節(jié)能是擺在我們面前的重要任務(wù)。
眾所周知，建筑物門窗中玻璃面積所占的比重越來越大。目前各種鋁合金門窗、塑鋼門窗、玻璃鋼門窗中空玻璃約占總面積的65%-70%。因此，開發(fā)使用節(jié)能玻璃對(duì)建筑節(jié)能起著重要的作用。
2003年12月4日，國(guó)家發(fā)改委，建設(shè)部，國(guó)家質(zhì)檢總局，國(guó)家工商總局等四部位委聯(lián)合發(fā)布《建設(shè)安全玻璃管理規(guī)定》2004年1月1日起實(shí)施，地市級(jí)以上(含地市級(jí))城市的新建、擴(kuò)建、改造、裝修及維修工程等建筑物，應(yīng)按該《規(guī)定》要求使用安全玻璃?！督ㄔO(shè)安全玻璃管理規(guī)定》的實(shí)施旨在有效地保障人身和財(cái)產(chǎn)安全，規(guī)范安全玻璃的生產(chǎn)、使用和安裝，己受到社會(huì)各方面的關(guān)注。
門窗選用具有節(jié)能作用的鍍膜玻璃、鍍膜中空、鍍膜鋼化、鍍膜夾層、低輻射中空玻璃是改善門窗的絕熱性的最好途徑。這些玻璃在生產(chǎn)過程中，要求玻璃的邊部必須經(jīng)過磨邊處理。傳統(tǒng)意義上的砂布磨邊己滿足不了生產(chǎn)工藝和建筑市場(chǎng)的要求。生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本提高。近年來，在很多行業(yè)，特別是在建筑行業(yè)，對(duì)玻璃的需求增長(zhǎng)很快同時(shí)對(duì)玻璃的加工質(zhì)量和加工效率也有了很高的要求，為了改善傳統(tǒng)的玻璃磨邊方式，降低生產(chǎn)成本，提高加工精度和提高生產(chǎn)效率。
近年來，我國(guó)玻璃深加工企業(yè)發(fā)展很快，數(shù)量不斷增加，規(guī)模越來越大，玻璃磨邊機(jī)作為玻璃深加工業(yè)必須的專用設(shè)備，其市場(chǎng)需求也將越來越多。然而到目前為止，國(guó)內(nèi)玻璃磨邊設(shè)備還不很成熟，大多只適合單件加工，而不能應(yīng)用于批量生產(chǎn)線。大型玻璃深加工企業(yè)必須采用自動(dòng)化程度高的智能玻璃磨邊機(jī)。
目前玻璃產(chǎn)品正向功能型、實(shí)用型、裝飾型等深加工發(fā)展，玻璃磨邊機(jī)作為玻璃深加工必須的專用設(shè)備，市場(chǎng)需求越來越多。玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨削成 特定的形狀。其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由磨削進(jìn)給系統(tǒng)和加工工作臺(tái)兩部分構(gòu)成。加工工作臺(tái)上放置被加工的玻璃，玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)在加工工作臺(tái)上移動(dòng)，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也由普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。磨削進(jìn)給系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用以控制磨削砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便將玻璃邊部磨削成不同的形狀。
1.2 玻璃磨邊機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
自20世紀(jì)90年代以來，由于材料科學(xué)的重大創(chuàng)新和突破，人們利用納米材料技術(shù)、表面處理技術(shù)和復(fù)合雜化技術(shù)等高新技術(shù)開發(fā)出了各種環(huán)保節(jié)能型、環(huán)保型、智能型等新型深加工玻璃，賦予了玻璃新的機(jī)械、電氣、光學(xué)、化學(xué)等功能，增加了玻璃的使用效果，改善了人類的工作與生活環(huán)境。雖然我國(guó)深加工玻璃的生產(chǎn)技術(shù)在某些領(lǐng)域接近或達(dá)到國(guó)外先進(jìn)國(guó)家水平，但是，深加工玻璃的整體生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外相比有很大差距，尚未形成規(guī)模的專業(yè)產(chǎn)品研究與生產(chǎn)線，某些產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化仍是空白。
目前玻璃磨邊機(jī)設(shè)備不少是進(jìn)口的，進(jìn)口磨邊機(jī)主要來自意大利生產(chǎn)，另外還有來自韓國(guó)、美國(guó)、臺(tái)灣等地的磨邊機(jī)用的也較多。進(jìn)口機(jī)的質(zhì)量、精度、生產(chǎn)效率和使用壽命都要比國(guó)內(nèi)機(jī)好，但進(jìn)口機(jī)價(jià)格昂貴，一般為國(guó)內(nèi)同類機(jī)價(jià)格的3一10倍。玻璃磨邊機(jī)目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，雖然國(guó)外這方面的技術(shù)和設(shè)備都很成熟，在國(guó)際市場(chǎng)上也應(yīng)用廣泛，但完全依賴進(jìn)口設(shè)備的缺點(diǎn)也是明顯的，首先進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，需花費(fèi)大量的外匯;其次它的定貨周期、購(gòu)買備品備件的周期長(zhǎng)，對(duì)正常生產(chǎn)造成一定的影響，特別是設(shè)備的控制軟件部分，由于保密性強(qiáng)而無從深入了解，功能擴(kuò)展性差，一旦出現(xiàn)問題就必須等國(guó)外的專家來維護(hù)和調(diào)試，對(duì)正常生產(chǎn)有很大的影響，故研制和開發(fā)國(guó)產(chǎn)的智能玻璃磨邊機(jī)的重要性是顯而易見的，不僅能夠提高玻璃加工技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且隨著玻璃深加工行業(yè)的迅猛發(fā)展，該設(shè)備的應(yīng)用前景也是很廣闊的。
我國(guó)從2001年以后又進(jìn)一步研發(fā)玻璃磨邊機(jī)設(shè)備，目前存在的主要是玻璃的對(duì)角線誤差、玻璃加工尺寸精度問題從調(diào)研情況來看磨邊機(jī)設(shè)備目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，國(guó)產(chǎn)機(jī)上處于研制開發(fā)階段，其性能與進(jìn)口設(shè)備相比仍有較大差距。隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，我國(guó)的設(shè)備完全可以替代進(jìn)口設(shè)備，開發(fā)出能夠滿足國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)需求的設(shè)備。
1.3 玻玻磨邊機(jī)的主要種類及特點(diǎn)
玻璃磨邊機(jī)是玻璃深加工設(shè)備中產(chǎn)生最早且用量最大的機(jī)械設(shè)備之一。近些年來，隨著玻璃深加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，玻璃磨邊機(jī)的種類和規(guī)格也越來越多，并且技術(shù)越來越先進(jìn)，功能越來越全面。目前國(guó)內(nèi)玻璃深加工企業(yè)使用較多的幾種玻璃磨邊機(jī)如下：
(l)單臂異形磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱異形機(jī)或單臂機(jī))
異形機(jī)的最大特點(diǎn)是用途廣泛，異形機(jī)既可以磨直邊，也可磨圓邊、鴨嘴邊，還可磨斜邊;既可以磨圓形工件，也可磨橢圓及異形工件。在獨(dú)立吸盤上裝上靠模，用異形機(jī)可以磨一些形狀不規(guī)則的工件。異形機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本相對(duì)較低，所以價(jià)格也比較便宜。
(2)直線磨邊機(jī)
直線磨邊機(jī)的特點(diǎn)有三個(gè):一是用途比較單一，只能磨各類直線邊;二是可連續(xù)性磨削，生產(chǎn)效率較高:三是可磨削尺寸較大的平板玻璃。
直線磨邊機(jī)是各類磨邊機(jī)中品種、規(guī)格最多的磨邊機(jī)，按能磨削的直線邊的不同，它又可分為如下三種:
1)直線磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱直邊機(jī))
直邊機(jī)只能磨削玻璃的平底邊及兩棱角，按磨頭數(shù)分，有三、五、八、九、十、十三、十四磨頭等數(shù)種機(jī)型。一般來說，磨頭數(shù)越多，則磨削精度和生產(chǎn)效率越高，相應(yīng)地機(jī)器的價(jià)格也越高。而電腦控制的直邊機(jī)(一般磨頭數(shù)都在十或十以上)價(jià)格更高。
近些年來，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上又出現(xiàn)一種既可磨平底邊，又可磨45度底邊的兩用直邊機(jī)，用量也比較多。另外還有可磨一組或兩組互成角度底邊的磨邊機(jī)，叫多級(jí)磨邊機(jī)。這種機(jī)型磨頭較多，一般為計(jì)算機(jī)控制。
2)直線圓(簡(jiǎn)稱圓邊機(jī))
圓邊機(jī)可以磨削玻璃的圓邊、鴨嘴邊等，在家具、玻璃的加工中用的較多。圓邊機(jī)也有三、五、六、七、八、九磨頭等數(shù)種機(jī)型。
3)直線斜邊機(jī)(簡(jiǎn)稱斜邊機(jī))
斜邊機(jī)一般用于磨削玻璃3-20度的斜邊?，F(xiàn)在，有的斜邊機(jī)也可磨削45度的斜邊。斜邊機(jī)按磨頭數(shù)分，也有七、八、九、十、十一、十四磨頭等機(jī)型。近些年來又出現(xiàn)一種能在玻璃斜邊上磨出各種波浪花紋的斜邊機(jī)，叫波浪斜邊機(jī)。
(3)靠模磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱靠模機(jī)仿形機(jī))
靠模機(jī)利用模板準(zhǔn)確定位，可精確磨削圓形或異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴邊、斜邊等，這種磨邊機(jī)磨出的玻璃形狀準(zhǔn)確，尺寸統(tǒng)一，生產(chǎn)效率較高。
使用靠模磨邊機(jī)需要制作專門的模板，當(dāng)生產(chǎn)品種較多時(shí)，不但制作模板費(fèi)用較高，而且管理、更換模板也較麻煩，因此這種機(jī)型適用于生產(chǎn)品種不多，但生產(chǎn)批量很大的玻璃加工。
(4)內(nèi)圓磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱內(nèi)圓機(jī))
內(nèi)圓機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但用途比較單一，主要適于加工圓周邊(可以是正圓，也可是橢圓或異形圓)?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)有些廠生產(chǎn)的內(nèi)圓機(jī)，擺臂較長(zhǎng)，使磨頭的擺動(dòng)范圍加大。這種機(jī)型不但可磨內(nèi)圓，也可兼磨外圓，又稱為內(nèi)外圓磨邊機(jī)。
(5)直線雙邊磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱雙邊磨機(jī))
雙邊磨機(jī)的特點(diǎn)是可同時(shí)磨削玻璃的兩條對(duì)邊，加工精度好，生產(chǎn)效率高，適用于大批量的玻璃磨邊生產(chǎn)。
雙邊磨機(jī)按使用性能分有雙直邊磨邊機(jī)和雙圓邊磨邊機(jī)兩種，其中雙直邊磨邊機(jī)用的較多。
雙邊磨機(jī)按磨削玻璃寬度的不同可分為中小型和大型兩種。最大磨削寬度在兩米以下的稱為中、小型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有四、六、八、十二磨頭等。最大磨削寬度在兩米及兩米以上的稱為大型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有十六、二十、二十二磨頭等。大型雙邊磨機(jī)一般為電腦控制，自動(dòng)化程度較高，適于磨削大尺寸平板玻璃，但是，這種設(shè)備的價(jià)格比較昂貴。
(6)其他磨邊機(jī)及專用磨邊機(jī)
除以上介紹的磨邊機(jī)以外，還有一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用途單一的磨邊機(jī)，如倒角機(jī)、小圓片機(jī)、拋光機(jī)等。另外還有一些專門加工某種產(chǎn)品的專用磨邊機(jī)，如汽車后視鏡磨邊機(jī)、洗手盆磨邊機(jī)等。
２ 本機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介及主要工作原理
2.1 本機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
玻璃磨邊機(jī)的外形如圖所示：
圖2.1 玻璃磨邊機(jī)外形
玻璃磨邊機(jī)主要結(jié)構(gòu)：
（1）主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；
（2）玻璃夾緊機(jī)構(gòu)彈性?shī)A持機(jī)構(gòu)；
（3）上下料機(jī)構(gòu)和皮帶輸送機(jī)構(gòu)；
（4）角度調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)；
（5）橫梁進(jìn)給機(jī)構(gòu)；
（6）磨頭電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)；
（7）磨頭電機(jī)的結(jié)構(gòu)；
（8）端面磨頭調(diào)整機(jī)構(gòu)；
（9）底座和靠架；
（10）機(jī)的電控及機(jī)器的輔助設(shè)備；
玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要玻璃邊部磨削成 特定的形狀 。 其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要 由磨削進(jìn)給系統(tǒng) 和加工工作臺(tái)兩部分構(gòu)成 。 加工工作臺(tái)上放置被加 工的玻璃， 玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)在加工工作臺(tái)上移動(dòng)，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和磨削進(jìn)給系統(tǒng)亦由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用以控制磨削砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而將玻璃邊部磨削成不同的形狀。磨削砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也由普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由交流異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器和蝸輪蝸桿減速器組成；玻璃夾緊機(jī)構(gòu)由齒輪、皮帶和彈性襯板等組成; 上下料機(jī)構(gòu)和皮帶輸送機(jī)構(gòu)由皮帶輪、皮帶、齒輪、鏈條等組成。角度調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速電機(jī)、滾珠絲杠、錐齒輪、鏈輪、鏈條等結(jié)構(gòu)組成；磨頭電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)是通過錐齒輪和燕尾槽鋼導(dǎo)軌組成，通過錐齒輪的變向功能，使磨頭電機(jī)在鋼導(dǎo)軌內(nèi)前后移動(dòng)；端面磨頭調(diào)整機(jī)構(gòu)是通過螺栓、彈簧和鉸鏈之間的相互關(guān)系的改變而實(shí)現(xiàn)的。
本臺(tái)玻璃磨邊機(jī)是一臺(tái)集以上所述粗磨、精磨及拋光為一體的具有現(xiàn)代化水平的大型玻璃深加工設(shè)備。本機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)，取代了以往的所用的機(jī)械無級(jí)變速器。首先由送料機(jī)構(gòu)將玻璃自動(dòng)輸送到夾持機(jī)構(gòu)入口位置處，夾持機(jī)構(gòu)采用特殊彈性?shī)A持裝置夾持玻璃，并夾持玻璃前進(jìn)；使玻璃分別經(jīng)過粗磨、精磨、端磨、拋光等工序一次即可完成玻璃單邊的全部磨拋工作，然后由接料機(jī)構(gòu)接住并送出。本機(jī)共設(shè)有3個(gè)粗磨輪、3個(gè)精磨輪、1個(gè)端磨輪、3個(gè)拋光氈輪，其進(jìn)給的調(diào)整可通過絲杠，導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)來完成。
2.2 本機(jī)的工作原理
玻璃的磨削本身包括兩個(gè)加工階段：粗磨與精磨，與其密切相關(guān)的是拋光工藝，拋光能最終使制品磨削表面平整并恢復(fù)玻璃表面的透明和光亮。玻璃表面相互作用產(chǎn)生水解現(xiàn)象而生成覆蓋表面的薄膜，此薄膜主要是膠態(tài)硅氧組成，由于研磨或拋光的作用而使薄膜破壞，并露出新鮮的表面，新的表面與水繼續(xù)作用而生成新的保護(hù)膜覆蓋表面，上述過程如此不斷的重復(fù)進(jìn)行，直至最終達(dá)到研磨和拋光。
2.3 主要技術(shù)參數(shù)
玻璃直線雙邊磨邊機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求
玻璃直線磨邊機(jī)是玻璃深加工的設(shè)備中最先進(jìn)的設(shè)備之一，其要求磨削質(zhì)量好、加
工精度高、生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)便，適用于磨削不同尺寸和厚度的平板玻璃。其系統(tǒng)設(shè)
計(jì)的基本原則是安全、可靠、高效率、低成本。具體要求如下:
1.能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
2.實(shí)用性:直邊的粗磨、半精磨、精磨;粗拋、半精拋、精拋、倒角精磨、拋光
等工序一次完成。
3.操作性:控制系統(tǒng)的人機(jī)界面便于操作，畫面直觀，全部過程采用中文顯示，
實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程。
4.維護(hù)功能:系統(tǒng)具有自我診斷、報(bào)警功能，維護(hù)方便。
5.價(jià)格:系統(tǒng)投資合理，成本低，便于推廣使用。
6.主要技術(shù)指標(biāo):
(l)速度范圍:0一Slnjmin
(2)單邊最大磨削量:4mm
(3)加工玻璃寬度:300一 400Omm
(4)加工玻璃厚度 :3~2smm
(5)總功率:50kw
(6)電壓/頻率:380V/50Hz
(7)倒角角度:45“士3“
夾持膠帶運(yùn)行速度：V=0.4 - 2.7m/min
許用玻璃厚度：δ=3 – 20mm
可磨玻璃之尺寸范圍：150×150 – 2000x2000mm
斜邊角度范圍：5°- 45°
斜邊寬度：B≤30mm
2.4 本機(jī)的基本設(shè)計(jì)方案、傳動(dòng)系統(tǒng)及特點(diǎn)要求
2.4.1 本機(jī)的基本設(shè)計(jì)方案
?。?）主傳動(dòng)采用變頻器調(diào)速，使電機(jī)獲得各種所需轉(zhuǎn)速；
?。?）玻璃的夾緊方式采用兩條橡塑帶彈性?shī)A持；
?。?）玻璃取立位安放；
?。?）手工上下料，同步齒形帶輸送；
?。?）角度調(diào)整為電動(dòng)，面板上有相應(yīng)的數(shù)字顯示；
?。?）寬度進(jìn)給即可電動(dòng)也可手動(dòng)，面板上置有數(shù)字顯示裝置；
（7）各磨頭電機(jī)均有相應(yīng)的電流表顯示工作電流大小。
2.4.2 方案確定的依據(jù)及其特點(diǎn)
2.4.2.1 主動(dòng)機(jī)構(gòu)
本設(shè)計(jì)要求：1、雙帶夾持玻璃；
2、怠速N=0.3 - 2.7變頻調(diào)速；
3、適用玻璃厚度δ=3 – 20mm。
為此，本設(shè)計(jì)方案采用的傳動(dòng)方式如圖所示：
圖2.2主傳動(dòng)系統(tǒng)
減速器3 前帶5
傳動(dòng)順序：主電機(jī)1 主電機(jī)2
減速器4 后帶6
主電機(jī)采用普通電機(jī)，以電機(jī)的變頻調(diào)速代替機(jī)械的無級(jí)調(diào)速。其主要目的是: 變頻調(diào)速電機(jī)價(jià)格適中，與機(jī)械無級(jí)調(diào)速成本相差較小且提高了本機(jī)的數(shù)字化程度。減速器3.4 速度比相同，轉(zhuǎn)向相反，以保證帶速一致，且?guī)У膴A緊側(cè)運(yùn)行方向相同?？紤]到安裝與調(diào)整，兩帶之間，主動(dòng)輥與減速器之間以萬向聯(lián)軸結(jié)相連接。為適應(yīng)玻璃厚度變化之需要，后帶的支撐架置于滑動(dòng)導(dǎo)軌之上，可用相應(yīng)的手輪調(diào)整其與前帶的距離。
2.4.2.2 夾緊方式與特點(diǎn)
本方案如圖2.3所示采用兩條橡膠帶夾持玻璃，后帶夾緊側(cè)后面有一剛性支撐板，后帶夾緊，側(cè)后面有一剛性的支撐板，玻璃通過夾持帶靠在支撐板上，依此在Y向定位，前帶夾緊側(cè)的后面則以彈性輥圖3支撐，這樣剛性定位，彈性?shī)A持，既能保持定位的精度又能減低玻璃的破損率，橡膠帶輪軸向采用外球面軸承支撐，使主動(dòng)、被動(dòng)帶輪的傳動(dòng)得以保證。如圖2.4。
圖2.3膠輥 圖2.4
2.4.2.3 玻璃安放位置選擇
玻璃安放位置取位為立式、斜置，相對(duì)垂直面后傾5°，這樣選取的主要目的是充分利用加工車間的有效空間而減小占地面積。玻璃后傾5°，理由是本機(jī)磨削角度范圍為5°- 45°，當(dāng)它后傾5°時(shí)，各磨頭軸線正好處于水平位置，這樣便于設(shè)計(jì)與校核。
2.4.2.4 上下料方式的確定
由于本機(jī)上下料不是自動(dòng)，且玻璃的規(guī)格及形狀各異，所以設(shè)計(jì)方案中采用手工上下料，輸送則由兩條同步齒形帶來完成。齒形帶的帶速與夾持帶的帶速基本相同，以保證上下料的連續(xù)性。為保證上下料及運(yùn)輸過程中玻璃的穩(wěn)定性，除玻璃后傾5°外，還有有靠架加以支撐。
2.4.2.5 角度的調(diào)整
由于磨削角度為5° - 45°，因此有角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。角度的調(diào)整見圖2.5。圖中C為橫梁擺動(dòng)的支撐點(diǎn)，B鉸鏈處為動(dòng)力輸入軸。A點(diǎn)處為螺旋副，螺母鉸接于橫梁上（可以繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）。
圖2.5 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)工作原理：
ABC組成一個(gè)三角形，BC=a,AC=b,兩條線的長(zhǎng)度保持不變。邊AB=c，由絲杠傳動(dòng)，它的長(zhǎng)度可調(diào)。由于AB的長(zhǎng)度c的變化，引起角α的改變，因b桿與橫梁剛性連接，這橫梁以及其上面的磨頭也作相應(yīng)的角度改變，以此來達(dá)到調(diào)整角度的目的。它的計(jì)算公式，即為余弦定理:
c2=a2+b2-2bccosα………………………2.1
式中a、b不變，c變化時(shí)α角也變化，依據(jù)此公式即可制定出相應(yīng)的表格供使用。為簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，本方案中的轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)采用單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
由于采用單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用機(jī)械顯示角度大小不便，所以本設(shè)計(jì)決定采用數(shù)碼顯示以及比較裝置，并將其安裝于面板上，以便觀察與調(diào)整。
為保證轉(zhuǎn)角精度，轉(zhuǎn)角電機(jī)設(shè)有斷電制動(dòng)裝置。
為安裝起見，在5°、45°兩個(gè)極限位置，設(shè)有限位開關(guān)。
3 夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 夾持帶主要參數(shù)的選擇與計(jì)算
3.1.1 主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（如圖2.2）
圖3.1 夾持原理
設(shè)計(jì)要求:帶速V=0.4－2.7m/min變頻調(diào)速變速
3.1.2 電機(jī)功率的選擇確定
理論上本機(jī)的主電機(jī)功率為1.5kw，考慮到相關(guān)因素，使用系數(shù)取為2.0， 因此選用電機(jī)的功率N=1.5×2.0=3kw
3.1.3 型號(hào)的確定
Y132s－6型電機(jī)有恒扭矩與恒功率兩種，根據(jù)我們的使用條件，首選應(yīng)當(dāng)保證在不同速度條件下，扭矩應(yīng)當(dāng)是沒有太大變化，功率是次要的。因此我們選擇恒扭矩調(diào)速電機(jī)。
3.1.4 夾持帶厚及輥?zhàn)又睆降倪x取
帶厚δ=10mm，夾持帶主動(dòng)輥直徑選為380mm。
3.1.5 減速器總速比及分配
已知：帶速 Vmax =2.7m/min
輥?zhàn)又睆? D=Ф380mm
帶厚 δ=10mm
調(diào)速機(jī) nmax =1000rpm
所以總減速比I=π（D+2δ）nmax /Vmax =465.2 ,參照減速器樣本，選取適當(dāng)?shù)臏p 速器比分配速度比。
公用減速器：
型號(hào)：WSJ－120Ⅰ型桿式減速器，速度比：i=15.5 。
后夾持帶用減速器：
型號(hào)：WSJ－150 型（左旋），速度比：i=30 。
前夾持帶用減速器：
型號(hào)：WSJ－150型（右旋）,速度比：i=30 。
3.1.6 校核夾持帶實(shí)際速度
最大線速度:
Vmax =π（D+2δ）nmax /I …………………………………………………3.1
式中D=Ф380mm , δ=10mm , nmax =1000rpm
當(dāng)I=15.5×30=465 時(shí), 計(jì)算則得
Vmax =2.7m/min 。
最小線速度：
Vmin =π（D+2δ）nmin /I ……………………………………………3.2
式中nmin =165rpm ,
則速度
Vmin =0.45m/min 。
結(jié)論：夾持帶的線速度符合設(shè)計(jì)要求，因此，減速器的選擇及速度比分配合理。
3.2 帶的設(shè)計(jì)
3.2.1 帶的要求
在本設(shè)計(jì)中，帶是很重要的，所以對(duì)帶的要求也很高：
（1） 要有足夠的拉伸強(qiáng)度和彈性模量,以達(dá)到在所要求的距離內(nèi)輸送材料所需要的傳輸功率以及在負(fù)載狀態(tài)下允許最低裝載所產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)伸長(zhǎng)率。
（2）有良好的負(fù)載支撐及足夠的寬度，以滿足運(yùn)輸物料所需要的類型和體積。
（3）要有柔性，目的在于在長(zhǎng)方向上能圍繞滾筒彎曲，如果需要的話，希望在橫向形成槽形。
（4）要有尺寸穩(wěn)定性，使輸送帶平穩(wěn)。
（5）承載面的覆蓋要經(jīng)受得起承載物體的負(fù)載沖擊，并且能幫助恢復(fù)彈性，傳動(dòng)時(shí)覆蓋膠能與滾筒有足夠的摩擦力。
（6）組分之間有良好的粘合力，避免脫層。
（7）耐撕裂性能好，耐損傷。
（8）能聯(lián)接成環(huán)形。
3.2.2 帶的材料及帶的組成分析
帶一般由三個(gè)部分組成：
1. 覆蓋層－上覆蓋層和下覆蓋層
2. 帶 芯－單層和多層
3. 隔離層－帶芯的粘結(jié)介質(zhì)
負(fù)荷驟然升高，環(huán)境溫度，濕度及物料的特性也會(huì)對(duì)輸送帶產(chǎn)生腐蝕作用，造成輸送帶的強(qiáng)度降低。因此，在計(jì)算帶強(qiáng)度時(shí)必須有一定的儲(chǔ)備系數(shù)（安全系數(shù)）.帶的伸長(zhǎng)包括彈性伸長(zhǎng)和永久伸長(zhǎng)。中輕負(fù)載輸送帶伸長(zhǎng)量可取4％。一般公認(rèn)的輸送帶的彈性伸長(zhǎng)量為：
輸送帶
材 料
棉帆布
尼龍帆布
滌綸帆布
整體編
織 芯
鋼繩芯
芳綸織布
伸長(zhǎng)量
1.5％
1.2％
0.8％
2.0％
0.2％
0.2％
表 3.1
鋼繩芯輸送帶的初始伸長(zhǎng)很小，在周期循環(huán)張力作用下伸長(zhǎng)上。尼龍輸送帶在周期的運(yùn)行中永久伸長(zhǎng)很大。滌棉帶于尼龍比較，在最大額定工作載荷下的伸長(zhǎng)為：滌綸帶1％，尼龍帶2.5％。運(yùn)行24小時(shí)后，滌棉帶為1.5％，棉綸帶達(dá)到4.6％。因而，在要求拉緊行程小的地方，選擇滌綸或滌棉帶是必要的。但是在需要彎曲拉伸彈性時(shí)，尼龍帶又是適宜的。
在一些應(yīng)用中，輸送帶的使用壽命受磨損的影響較小，而受沖擊的影響相當(dāng)大，常見的沖擊破壞，一種是明顯的蓋膠破損，輸送帶穿透；另一種是隱性破壞，覆蓋膠無明顯的破損，而內(nèi)部帶則已受損，強(qiáng)度降低。輸送帶的耐沖擊性能主要決定于橡膠蓋于層間膠的性能與厚度，并與帶芯材料，種類，組織結(jié)構(gòu)及帶的剛性密切相關(guān)。因?yàn)槟芰康奈罩饕l(fā)生在覆蓋層內(nèi)，層間膠對(duì)緩沖能力的影響一般小于覆蓋膠，層間膠在受沖擊時(shí)的變形受到織物更多的限制。故承受全沖擊負(fù)載的織物芯帶覆蓋膠厚度應(yīng)以8－10mm較好。對(duì)沖擊載荷及有銳利棱角切劃傷和撕裂作用的物料具有最大抵抗力的膠料是合成天然橡膠和天然橡膠。輸送帶的剛性增大時(shí)，耐沖擊性能會(huì)有所降低，當(dāng)輸送帶的剛度和層間厚度一定時(shí)，增加覆蓋層的總厚度，抗沖擊性能增大。而當(dāng)覆蓋層厚度一定時(shí)輸送帶的剛度越抵抗沖擊性越好?？椢镄据斔蛶У目箍v向撕裂主要與芯層織物緯向纖維種類，強(qiáng)度和密度有關(guān)?？箾_擊能力依次為：棉，混紡線，合成纖維線，其中棉的能力最低。一般提高緯向的織物強(qiáng)度可以增加輸送帶的抗沖擊和防撕裂性能，同時(shí)有利于機(jī)械接頭，當(dāng)緯向強(qiáng)度達(dá)到經(jīng)向強(qiáng)度的60％以上時(shí)，其機(jī)械接頭的強(qiáng)度可近似于硫化接頭強(qiáng)度。鋼繩芯輸送帶的抗沖擊能力隨繩徑，間距，上下覆蓋層的厚度而變化。較厚的覆蓋層對(duì)提高鋼繩芯輸送帶的抗沖擊性能時(shí)有利的。鋼繩芯輸送帶由于結(jié)構(gòu)上無橫向骨架對(duì)抗沖擊和撕裂存在先天不足，故提高其抗沖擊和抗撕裂性能的有效方法時(shí)在其上下覆蓋層一面或兩面采用橫向加強(qiáng)機(jī)構(gòu)，其形式有細(xì)鋼繩增強(qiáng)式和合成纖維增強(qiáng)式。其中以兩面采用合成纖維橫向增強(qiáng)的效果最好，另外，在下覆蓋層中置入合成纖維繩可減小輸送帶運(yùn)行過程中的壓陷人阻力，有利于節(jié)省能源。
3.2.3 帶的磨損
帶的正常壽命取決于輸送帶的磨損情況，覆蓋層的磨損時(shí)由于輸送帶與對(duì)象的相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的。驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶下覆蓋膠的摩擦：輸送帶的下覆蓋膠壓到驅(qū)動(dòng)滾筒上隨著驅(qū)動(dòng)滾筒的運(yùn)轉(zhuǎn)在運(yùn)輸線上運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)滾筒面和輸送帶下覆蓋膠由摩擦傳遞動(dòng)力，如果沒有相對(duì)滑動(dòng)輸送機(jī)就不能運(yùn)轉(zhuǎn)。正因?yàn)橛闪诉@一滑動(dòng)，使輸送帶和滾筒之間發(fā)生摩擦，由滑動(dòng)摩擦而出現(xiàn)的故障時(shí)有發(fā)生，除輸送帶內(nèi)表面的局部磨損，滾筒包膠剝離外，甚至也有斷帶的現(xiàn)象發(fā)生，因而必須采用阻燃帶并進(jìn)行相應(yīng)的檢查。
輸送帶跑偏帶邊與機(jī)架的摩擦磨損。輸送帶應(yīng)該在托輥組的中心線上運(yùn)行，但由于輸送機(jī)的制造，安全，使用造成的缺陷，輸送帶時(shí)常要偏離中心線發(fā)生跑偏。一般地，輸送帶在帶寬方向上允許有5％地跑偏量，當(dāng)跑偏過多時(shí)，輸送帶與托輥支架，機(jī)架接觸而造成邊膠磨損。
裙板造成的輸送帶磨損。如前所述，裙板對(duì)輸送帶的磨損是一種特殊的磨損，如對(duì)裙板的設(shè)計(jì)方法改進(jìn)并注意維護(hù)，這種磨損差不多可以防止。在裝載點(diǎn)為了防止撒落裝設(shè)堅(jiān)固的剛性橡膠，而且具有很大的壓力壓向膠帶是發(fā)生磨損的主要原因。有時(shí)，在安裝時(shí)僅考慮減小裙板對(duì)輸送帶的壓力著手，當(dāng)裙板磨到一定的程度，物料進(jìn)入輸送帶和裙板之間更加加劇了磨損。
托輥的磨損。輸送帶的下覆蓋膠也要受到調(diào)心托輥以及前傾槽形托輥的摩擦，在槽形托輥到滾筒是過渡段和輸送機(jī)彎曲的凸起處都有磨損產(chǎn)生。當(dāng)托輥，滾筒因某種原因轉(zhuǎn)動(dòng)不好時(shí)，也會(huì)加劇摩擦輸送帶的下覆蓋膠。
3.3 滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 滾筒的選擇
滾筒式帶式輸送機(jī)最最重要的組成部分，按在輸送機(jī)中所起的作用可分為傳動(dòng)滾筒和該向滾筒兩大類。傳統(tǒng)滾筒的作用是將驅(qū)動(dòng)裝置的扭矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送機(jī)端部的改向，增加傳動(dòng)滾筒包角的導(dǎo)向滾筒，拉緊滾筒和用于拉緊裝置的導(dǎo)向滾筒。滾筒的最主要的參數(shù)即直徑，選用大直徑的滾筒對(duì)輸送帶的傳動(dòng)及使用很有利。但是，但滾筒直徑增大后，驅(qū)動(dòng)滾筒的質(zhì)量，驅(qū)動(dòng)裝置減速器的減速比，減速器的質(zhì)量和尺寸都需要相應(yīng)增大。選擇滾筒直徑主要考慮以下因素：
1、輸送帶繞過滾筒時(shí)輸送帶的彎曲應(yīng)力；
2、輸送帶發(fā)生彎曲的頻次（與導(dǎo)繞方式，繞過滾筒的速度，運(yùn)距和速度有關(guān)）；
3、輸送帶與滾筒面間的最大或平均比壓；
4、輸送帶許用強(qiáng)度利用率（簡(jiǎn)稱RMBT，它是輸送帶最大張力與輸送帶許用張力 之比的百分?jǐn)?shù)）；
5、輸送帶的安裝地點(diǎn)和使用條件（例如：地面，井下，露天，移動(dòng)，固定等）；
6、包膠和包膠的變形量。
3.3.2 輸送帶許用比壓的滾筒直徑
D=360(T1+T2)/3.1415[P]Ab………………………………………………………3.3
式中：
[P]－輸送帶許用比壓，鋼絲芯帶[P]＝0.6MPa,織物帶[P]＝0.4 MPa；
a－輸送帶圍包角；
T1－輸送帶緊邊張力（N）；
T2－輸送帶松邊張力（N）。
根據(jù)計(jì)算以及有限元分析，選取主動(dòng)輥上的滾筒直徑為Ф380mm，被動(dòng)輥上的滾筒直徑為Ф360mm。
3.3.3 滾筒的厚度
滾筒的厚度取決于滾筒的直徑，滾筒長(zhǎng)度，輸送帶張力，制動(dòng)時(shí)的磨損等因素。關(guān)于筒殼厚度的計(jì)算十分困難，并且計(jì)算值一般便小。而且考慮到耐磨損和易于制造，筒殼的厚度一般都比較厚。
4 輸送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 輸送料傳動(dòng)工作原理
由于所加工的玻璃的規(guī)格及形狀各異，所以設(shè)計(jì)方案中采用手工上下料，輸送則由兩條同步齒形帶來完成。同步齒形帶是一種工作面齒形的環(huán)形傳動(dòng)帶，一般采用伸長(zhǎng)率小，抗拉與抗彎疲勞強(qiáng)度高的鋼絲繩（小功率時(shí)可用滌綸繩）為強(qiáng)力層，其外面包覆重量輕，比一般橡膠強(qiáng)度高、耐油、耐磨，摩擦系數(shù)大的液體澆注型聚氨酯材料。在帶背的內(nèi)表面開有工藝凹槽，能改善帶的柔性，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使齒間的截流空氣溢出，以消除噪聲。同步齒形帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確，不打滑，效率高，初張力小，對(duì)軸及軸承的壓力小，速度及功率的范圍廣，不需要潤(rùn)滑，耐油，耐損，以及允許較小的帶輪直徑、較短的軸間距，較大的速比，傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。一般參數(shù)如下：
線速v：5～50；功率N：≤100KW
速比i：≤10； 效率η：0.92～0.98;
工作溫度：-20°～80℃.
此齒形帶之帶速與夾持帶相同，以保證上下料之連續(xù)性。其工作原理圖如下：
圖4.1輸送機(jī)構(gòu)
送料與輸料帶傳動(dòng)方式相同，區(qū)別僅在于送料動(dòng)力來源于前帶被動(dòng)輥，輸料帶動(dòng)力來源于前帶主動(dòng)輥。因此，此處略去送料帶，僅對(duì)接料帶予以分析。
4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)
動(dòng)力由前帶主動(dòng)輥下部的鏈輪1，傳給換向器主動(dòng)軸的鏈輪2，換向后經(jīng)鏈輪3傳給與輸料帶的主動(dòng)帶輪連成一體的鏈輪4，從而帶動(dòng)輸料帶運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.2 速度比的計(jì)算
4.2.1 速度比確定
為使工作連續(xù)、平穩(wěn)，輸接料帶帶速應(yīng)與夾持帶帶速相同，即所謂同步。這就是 速度比的計(jì)算依據(jù)。
由于夾持帶前主動(dòng)輥直徑為Ф380mm，被動(dòng)輥直徑為Ф360mm，因此接送料帶傳動(dòng)的速度比是不同的。
由圖8可知輸料帶速度比：
i接 =i1· i2 · i3………………………………………………………4.1
送料帶速度比：
i送 =360/380· i1·i2 · i3 =0.94· i接………………………………4.2
齒形轉(zhuǎn)速：
n 輸 =n夾 /i輸……………………………………………………………4.3
n送 = n夾 /i送……………………………………………………………4.4
夾持帶帶輪轉(zhuǎn)速：
n夾主=n電機(jī) /465 ………………………………………………………4.5
齒形帶帶速與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：
n齒帶=V齒帶/π( D主齒 +2δ齒帶) =4.6r/min ………………………………4.6
式中：
n夾主————夾持帶主動(dòng)
n接 ————接料帶主動(dòng)齒形帶輪轉(zhuǎn)速
n送 ————送料帶主動(dòng)齒形帶輪轉(zhuǎn)速
n電機(jī)————主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速
n齒帶————齒形帶轉(zhuǎn)速
D主齒 ————齒形帶主動(dòng)輪直徑
V齒帶 ————齒形帶線速度
δ齒帶 ———— 齒形帶厚度（4.85mm）
計(jì)算中，當(dāng)按n電 =1000rpm 考慮時(shí), n夾主= n電機(jī)/465=2.15rpm
將V齒帶=2.7m/min , D主齒=176.60mm, δ齒帶=4.85mm
則得
i輸=i1·i2·i3 =0.46…………………………………………………………4.7
則得
i送=0.94i輸=0.43……………………………………………………………4.8
4.2.2 速度比分配
a 輸料帶
取i1=21/31 ，i2= 1 ，i3= 17/25
此時(shí)，實(shí)際速度比
i輸=i1·i2·i3=0.46
實(shí)際帶速
V輸=n夾主π（D主齒+2δ齒帶 ）/i輸=2.73m/min…………………4.9
b 送料帶
取i1=20/32 ，i2=1 ，i3=17/25
此時(shí)，實(shí)際速度比
i送= 0.94i1· i2 ·i3=0.43
實(shí)際帶速
V送=n夾被π（D主齒+2δ齒帶 ）/i送=2.92m/min…………………4.10
式中
n夾被=n夾主/0.94=2.29
4.3 同步齒形帶設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)玻璃磨邊機(jī)的輸送同步齒形帶傳動(dòng)。電機(jī)為Y132s－6，其功率為3KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，傳動(dòng)比i=0.44,軸間距約為1960mm，每天一班制工作（按8小時(shí)計(jì)）。
4.3.1 帶的數(shù)據(jù)計(jì)算
設(shè)計(jì)功率Pb由[2]表3-4查得KA＝1.0，KA 為使用系數(shù)
Pb＝KAP=1.0×3＝3 （KW）……………………………………4.11
1. 選定帶型和節(jié)距：
根據(jù)Pb＝3KW和n1＝960r/min，由[6]圖5.2-22確定為
XH型，節(jié)距pb＝22.185 mm
帶型
節(jié)距
pb
齒形角
2β
齒根厚
s
齒高
ht
帶高
hs
齒根圓角半徑rr
齒頂圓角半徑ra
XH
22.185
40
12.57
6.35
11.2
1.57
1.19
由于本機(jī)同步齒形帶是大帶輪為主動(dòng)輪，而且只作接送玻璃用，故以大帶輪為基準(zhǔn)計(jì)算。
大帶輪齒數(shù)Z1根據(jù)帶型XH和轉(zhuǎn)速n1＝5r/min，由【1】表22.1－51查得最小齒數(shù)Z1min＝18，此處取Z1＝25。
2. 大帶輪節(jié)圓直徑d1：
……………………………4.12
由[6]表22.1－56查得其外徑da1＝174.07mm，d1選用標(biāo)準(zhǔn)值176.60
mm。
3. 小帶輪齒數(shù)Z1：
Z2＝i·Z1＝0.46×25＝11.5……………………………………4.13
4. 小帶輪節(jié)圓直徑d2：
5. 帶速：
…………………4.14
6. 初定軸間距a0 ：
取 a0＝1960mm
7. 帶長(zhǎng)及其齒數(shù)：
……………………………………………………………………………………………4.15
由[6]表22.1－47查得，應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為1750的XH型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng)Lp＝4330.00mm，節(jié)線長(zhǎng)上的齒數(shù)為Z＝200。
8. 實(shí)際軸間距a：
此軸間距可調(diào)整
………………………4.16
9. 大帶輪嚙合齒數(shù)Zm：
……4.17
10. 基本額定功率P0：
………………………………………………………………4.18
由[6]表22.1－53查得，Ta＝4050 Nm，m＝1.484 Kg/m，
11. 所需帶寬bs：
………………………………………………………………4.19
由[6]表22.1－52查得，XH型帶bs0＝101.6 mm，Zm＝12，KZ＝1，
取整后
bs=40
4.3.2 帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸
傳動(dòng)選用的同步帶為1750XH200型；
大帶輪： Z1＝25， d1＝176.60 mm，
da1＝174.07 mm，df1＝159.29 mm
考慮到小帶輪的根切，不便于加工，為確保帶輪傳動(dòng)，選擇將小帶輪加工成輪轂形式，輪的直徑為小帶輪的根圓直徑：
d＝63.58 mm。
4.3.2.1 大帶輪的結(jié)構(gòu)及尺寸
齒槽底寬： bw＝7.90±0.015 mm
齒 高： hg＝7.14 mm
槽 半 角： φ＝20°
齒根圓角半徑： rf＝1.98 mm
齒頂圓角半徑： ra＝2.39 mm
節(jié) 頂 距： 2δ＝2.794 mm
外圓直徑： da＝d－2δ＝174.07 mm
根圓直徑： df＝da－2hg＝159.79 mm
4.4 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
4.4.1 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)
與帶傳動(dòng)相比鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：沒有彈性滑動(dòng)和打滑動(dòng)現(xiàn)象，故平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確：傳動(dòng)效率較高：張緊力小， 所以壓軸力較小：能在溫度高，灰塵多，濕度大及有腐蝕等惡劣條件下工作；工況相同時(shí)，鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為緊湊。與齒輪傳動(dòng)相比，其優(yōu)點(diǎn)是：制造安裝精度要求低，成本低；適用的中心距范圍大（可達(dá)幾十米），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，傳動(dòng)不平穩(wěn)a作時(shí)有噪聲；磨損后易發(fā)生跳齒；不宜在載荷變化很大和急速反傳動(dòng)中工作；只適用平行軸傳動(dòng)。
4.4.2 鏈的類型
按工作性質(zhì)不同，鏈分為傳動(dòng)鏈，起重鏈和拽引鏈。在一般機(jī)械傳動(dòng)中，常用傳鏈，而起重鏈和拽引鏈主要用在起重機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械中。
按傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)形式主要分為：短節(jié)距精密滾子鏈，簡(jiǎn)稱滾子鏈；短節(jié)距精密套筒鏈，簡(jiǎn)稱套筒鏈；齒形鏈又稱無聲鏈以及成型鏈，而前三種都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。
4.4.3 輸料帶鏈輪設(shè)計(jì)
由于要保持夾持帶與輸料帶線速度一致，因此夾持帶主動(dòng)輥與輸料帶之間的傳動(dòng)比要求相當(dāng)精確。所以我選擇鏈輪來進(jìn)行傳動(dòng)。
取i1=21/31 ，i2= 1 ，i3= 17/25
此時(shí)，實(shí)際速比：
i輸＝i1·i2·i3＝0.46
實(shí)際帶速
V輸＝n夾主·π（D主齒＋2δ齒帶）/I輸＝2.73m/min
i1＝21/31
用鏈傳動(dòng)其選擇的鏈號(hào)為08A參數(shù)見表4-1
主動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z接1取 31
從動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z接2取21
所以：
動(dòng)鏈輪節(jié)圓直徑
………………………4.20
從動(dòng)鏈輪直徑
從動(dòng)輪速
錐齒輪傳動(dòng)
傳動(dòng)比：1：1
效率：0.94-0.97取0.95
8級(jí)精度（稀油潤(rùn)滑）
i3=17/25
用鏈傳動(dòng)其選擇的鏈號(hào)為08A參數(shù)見表4-1
主動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z接1’取25
從動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z接2’取17
所以：
主動(dòng)鏈輪節(jié)圓直徑
從動(dòng)鏈輪直徑
4.4.4 送料帶鏈輪設(shè)計(jì)
取i1=20/32 ，i2=1 ，i3=17/25
此時(shí)，實(shí)際速比
i送＝0.94i1·i2·i3＝0.43
實(shí)際帶速
v送＝n夾被·π（D主齒＋2δ齒帶）/i送＝2.92m/min
式中 n夾被＝n夾主/0.94=2.29rpm，i1=20/32。
用鏈傳動(dòng)其選擇的鏈號(hào)為08A參數(shù)見表4-1
主動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z送1取 32
從動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z送2取20
所以：
主動(dòng)鏈輪節(jié)圓直徑
從動(dòng)鏈輪直徑
錐齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比：1：1
效率：0.94-0.97取0.95
8級(jí)精度（稀油潤(rùn)滑）
i3＝17/25
用鏈傳動(dòng)其選擇的鏈號(hào)為08A參數(shù)見表4-1
主動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z送1’取 25
從動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z送2’取17
所以：
主動(dòng)鏈輪節(jié)圓直徑
從動(dòng)鏈輪直徑
從上述計(jì)算得知，三帶帶速基本相同，技術(shù)上可行。送料帶帶速略低，便連續(xù)送料，接料帶帶速略高?？煞乐瓜铝系亩逊e。
5 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的計(jì)算
5.1 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)初始條件
轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖5.1所示，其原理前面已介紹過，此處從略，下面僅就計(jì)算問題作一下說明。當(dāng)磨削玻璃的斜角為5°時(shí)，該機(jī)構(gòu)處于本如圖5.1 所示狀態(tài)。
圖5.1 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)
此時(shí)，磨頭中心線呈水平位置。且a=625mm ,b=530mm,c=660mm,∠BAC=α.
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而使絲杠長(zhǎng)度c發(fā)生變化時(shí)，由于a、b不變，因此角α將發(fā)生變化，由 α 變?yōu)棣?Δα。因?yàn)锳C 桿與橫梁剛性連接，因此橫梁連同磨頭也將與初始位置發(fā)生Δα 角度的變化，此Δα 就是我們所要求的轉(zhuǎn)角改變量。
。該Δα 的大小取決于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，因此，只要控制電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) n 就可以控制Δα ，本方案中的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)是由小型編碼所發(fā)出的脈沖數(shù)控制，編碼器控制電機(jī)，電機(jī)控制轉(zhuǎn)角。
5.2. 轉(zhuǎn)角與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)關(guān)系
與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)之間的關(guān)系計(jì)算按以下幾步進(jìn)行（參見圖5.2）。
1、 求初始角
在圖10中，已知，利用余弦定理可求α，
cosα=……………………………………………5.1
代入數(shù)值，求得 α=69.14°
求當(dāng)αx =α-Δαx 時(shí)，對(duì)應(yīng)邊Cx的長(zhǎng)度
圖5.2
仍利用余弦定理求得
Cx2=a2+b2-2abcosαx…………………………………………5.2
式中：a=625mm, b=530mm
αx =α-Δαx , α=69.14°
Δαx=1°；3°；5°；7°；9°；11°；13°；15°；17°；19°；21°；23°；25°；27°；29°；31°；33°；35°；37°；40°
求與相對(duì)應(yīng)的nx邊改變
求與Δcx 相對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)
已知：鏈傳動(dòng)i1 =37/21,斜齒輪傳動(dòng)i2 =27/27=1
絲杠螺距 t=10mm
設(shè)與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)應(yīng)的絲杠轉(zhuǎn)數(shù)為nG
則有：
Δcx= nG·t,………………………………………………………………5.3
由于
i1·i2= nx/nG ,
所以
nG= nx/ i1·i2 ,
將n、G代入式（10）中， 得
Δcx=( nx/ i1·i2)·t
所以
nx=Δcx·i1·i2 /t=Δcx/5.676………………………………………5.4
綜上所述，當(dāng)已知Δαx后，即可按下述程序求電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)nx :
Δαx→αx→ cx →Δcx→ nx ,
以上計(jì)算均可略去。
2、電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n與小型編碼器脈沖數(shù)N之間 的關(guān)系。
本機(jī)所用的編碼器為30脈沖/轉(zhuǎn)， 它與電機(jī)之間速度比為1，所以二者之間的關(guān)系為：N=n×30.
5.3 轉(zhuǎn)角誤差分析
5.3.1 最大誤差值的確定
轉(zhuǎn)角電機(jī)每轉(zhuǎn)，絲杠的行程s=5.676mm。電機(jī)每轉(zhuǎn)，編碼器的電脈沖數(shù)為30 ，
所以，每脈沖絲杠的改變量 Δc=5.676/30=0.1892mm，有角度調(diào)整原理可知，cx與αx 不成線性關(guān)系，Δcx與Δαx也非線性關(guān)系，所以與cx 相對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)也很難正好為整數(shù)，為此計(jì)算出的脈沖均作為四舍五入的處理，這樣就造成的脈沖的誤差，其最大值為0.5個(gè)脈沖。由此而引起的cx 最大誤差δcmax為:
δcmax=0.1892×0.5=0.0946mm
最大轉(zhuǎn)角誤差δamax 的計(jì)算首先應(yīng)確定a、b、cx三桿處于哪一位置時(shí)，cx長(zhǎng)度變化對(duì)轉(zhuǎn)角αx的 影響最大。
圖 5.3
由圖5.3可以看出，當(dāng)b、cx 二桿之間的夾角成直角時(shí)，δc 對(duì)轉(zhuǎn)角誤差影響最大，即此時(shí)如果δc取得最大值δcmax ，轉(zhuǎn)角誤差也取得最大值δαmax
圖10最大轉(zhuǎn)角誤差分析圖，此時(shí)：cx==mm
°………………………5.5
由ΔACD（或ΔACD′）可知
δαmax=arctg ()………………………5.6
將： δcmax 及b值代入該式，則得δαmax=36″。
此時(shí)所磨玻璃的斜角為：β=5°+69.14°-32.01°=42.13°
即當(dāng)β=42.13°時(shí)，可能出現(xiàn)的最大轉(zhuǎn)角誤差，
且其值δαmax=36″ .
6 步進(jìn)電機(jī)的原理介紹及選用
6.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介和分類
6.1.1 步進(jìn)電機(jī)的定義
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)變?yōu)橄鄳?yīng)的直流位移或角位移的數(shù)字/模態(tài)變換器。一般的電機(jī)是連續(xù)傳動(dòng)的，而步進(jìn)電機(jī)則是每當(dāng)電機(jī)繞組接收一個(gè)脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)相應(yīng)得角度（稱為步距）。低頻運(yùn)行時(shí)，明顯可見電機(jī)轉(zhuǎn)軸是使一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此，稱為步進(jìn)電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)的角位移量和輸入的脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比。在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因而只要控制輸入脈沖的量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可獲得所需轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
6.1.2 步進(jìn)電機(jī)的分類
步進(jìn)電機(jī)大致分為三類：
第一類型為可變磁組式(VR)步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子無繞組，不僅運(yùn)行是由定子繞組通電勵(lì)磁產(chǎn)生的反應(yīng)力矩作用來實(shí)現(xiàn)的。因而也稱反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。這類電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，運(yùn)行頻率高，步距角?。?.75°～0.9°）。目前有些數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人的控制采用這些電機(jī)。
第二類為永磁型（PM）步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子采用永磁鐵，在圓周上采用多極磁化，它的轉(zhuǎn)動(dòng)靠于定子繞組所產(chǎn)生的電磁力相互吸引和排斥來實(shí)現(xiàn)，這類電機(jī)控制功率小，效率高，造價(jià)低。轉(zhuǎn)子為永磁鐵，因而無勵(lì)磁也具有保持力，但由于轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)受磁鋼加工限制，因而步距角較大（7.5°～18°），電機(jī)頻響應(yīng)較低，常使用在記錄儀，空調(diào)機(jī)等地速度的場(chǎng)合。
第三種為混合型（HB）步進(jìn)電機(jī)，也稱永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其定子與VR型類似，磁極上有控制繞組，極靴表面上有小齒，轉(zhuǎn)子由永磁鐵盒鐵芯構(gòu)成，同樣貼有小齒。由于是永磁鐵，轉(zhuǎn)子齒帶有固定極性。這類電機(jī)既具有VR型步距角小。工作頻率高的特點(diǎn)又有PM型控制功率小，無勵(lì)磁時(shí)具有轉(zhuǎn)矩定位的優(yōu)點(diǎn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高。
6.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理
6.2.1 步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理
步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理，結(jié)合圖6.1的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行敘述。
圖6.1 四相可變磁阻型步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
圖6.1是一種四相可變磁阻型的步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。這種電機(jī)定子上有八個(gè)凸齒，每一個(gè)齒上有一個(gè)線圈。線圈繞組的連接方式，是對(duì)稱齒上的兩個(gè)線圈進(jìn)行反相連接，如圖中所示。八個(gè)齒構(gòu)成四對(duì)，所以稱為四相步進(jìn)電機(jī)。
它的工作過程是這樣的：當(dāng)有一相繞組被激勵(lì)時(shí)，磁通從正相齒，經(jīng)過軟鐵芯的轉(zhuǎn)子，并以最短的路徑流向負(fù)相齒，而其他六個(gè)凸齒并無磁通。為使磁通路徑最短，在磁場(chǎng)力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)迫移動(dòng)，使最近的一對(duì)齒與被激勵(lì)的一相對(duì)準(zhǔn)。在圖12(a)中A相是被激勵(lì)，轉(zhuǎn)子上大箭頭所指向的那個(gè)齒，與正向的A齒對(duì)準(zhǔn)。從這個(gè)位置再對(duì)B相進(jìn)行激勵(lì)，如圖12中的(b)，轉(zhuǎn)子向反時(shí)針轉(zhuǎn)過15°。若是D相被激勵(lì)，如圖1中的(c)，則轉(zhuǎn)子為順時(shí)針轉(zhuǎn)過15°。下一步是C相被激勵(lì)。因?yàn)镃相有兩種可能性：A—B—C—D或A—D—C—B。一種為反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；另一種為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。但每步都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)15°。電機(jī)步長(zhǎng)(步距角)是步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)步長(zhǎng)大小的要求不同。改變控制繞組數(shù)(相數(shù))或極數(shù)(轉(zhuǎn)子齒數(shù))，可以改變步長(zhǎng)的大小。它們之間的相互關(guān)系，可由下式計(jì)算：
Lθ＝360 P×N…………………………………………………6.1
式中：Lθ為步長(zhǎng)；P為相數(shù)；N為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。在圖12中，步長(zhǎng)為15°，表示電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要24步。
6.3 步進(jìn)電機(jī)的主要特性
6.3.1 主要性能指標(biāo)
（1）步距角α
每輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，用α 表示
α=………………………………………………………6.2
式中 P ——步進(jìn)電機(jī)相數(shù)；
Z——步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的步數(shù)；
K——通電方式，等于導(dǎo)電拍數(shù)和相數(shù)的比值，即
K=……………………………………………………………………6.3
例如三相三拍導(dǎo)電方式時(shí)，K=1，三相六拍導(dǎo)電方式時(shí)，K=2。
（2）步進(jìn)角精度Δa
指理論步距角和實(shí)際步距角之差，（′）表示。隨電機(jī)制造精度而異，一般為
１0′左右。但由于步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)又恢復(fù)到原來位置，故誤差不會(huì)積累。
（3）最高起動(dòng)頻率fq
即步進(jìn)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)不丟步地突然起動(dòng)的最高頻率，反映了電機(jī)跟蹤的快速性。它與負(fù)載慣量有關(guān)，隨負(fù)載慣量的增長(zhǎng)而下降。
（4）最高連續(xù)工作頻率fmax
進(jìn)步電機(jī)在額定狀態(tài)下逐漸升速，所能達(dá)到的不丟步的最高連續(xù)工作頻率。
fmax遠(yuǎn)大于fq，通常為fq 的十幾倍。
6.3.2 靜態(tài)特性
轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的狀態(tài)稱為靜態(tài)?？蛰d時(shí)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)某項(xiàng)始終導(dǎo)通時(shí)轉(zhuǎn)子的齒與該項(xiàng)定子對(duì)齊。這時(shí)轉(zhuǎn)子上沒有力矩輸出，如果此時(shí)轉(zhuǎn)子承受一定負(fù)載，定子和轉(zhuǎn)子之間有一角位移角θ，稱為失調(diào)角。電機(jī)即產(chǎn)生一抗衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩Mj以保持平衡。
Mj、θ的關(guān)系曲線稱為距角特性，如圖，在某一通電方式下各項(xiàng)距角總和稱為距角特性族。通常，矩角特性族的每一曲線一次錯(cuò)開電角度為θｓ：
θｓ＝…………………………………………………6.4
式中
ｍ——一次供電順序內(nèi)的拍數(shù)。
圖6.2 矩角特性
例如，但三相通電時(shí)θｓ＝2π／3：；三相六拍通電時(shí)：θｓ＝π／3．
距角特性曲線上最到轉(zhuǎn)矩值稱為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Ｍｊｍａｘ 。距角特性曲線Ａ和曲線Ｂ的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的力矩Ｍｑ是步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。通?？刹捎迷黾与姍C(jī)電機(jī)相數(shù)及采用不同的運(yùn)行方式來提高Ｍｑ。
6.3.3 動(dòng)態(tài)特性
步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性隊(duì)快速動(dòng)作及工作可靠性影響很大，預(yù)期本身的特性、負(fù)載特性、驅(qū)動(dòng)方式有關(guān)。
在運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩即為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，它隨控制脈沖頻率的不同改變。脈沖頻率增加，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩減小。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率的關(guān)系稱為距—頻特性如圖。
圖6.3 矩頻特性
6.3