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引言 滚轮罐耳是安设在立井提升容器上, 沿刚性(2)

2013-08-02 01:04
　　
　　2 新型滚轮罐耳工作原理与强度校核
　　
　　2.1 工作原理
　　LS300 型罐耳工作原理：LS300 罐耳的结构如图1 所示，工作时胶轮（1）与罐道摩擦，在摩擦力的作用下胶轮转动，由于胶轮是与端盖（8）连接的，端盖又通过螺栓与内部钢套（3）相连，钢套与轴承（4）配合，轴承外圈随其一起转动。而内圈与轴（5）配合并不随其转动。
　　新型滚轮罐耳工作原理：新型罐耳结构如图2 所示，原来位于罐耳内部的圆锥滚子轴承被改到轴的两端。这样胶轮（6）转动时将通过端盖（5）和钢套（7）带动轴（8）转动，轴的一端和中间部分分别与轴承（2）配合，另一端与皮带轮（12）连接，这样皮带轮将随胶轮一起转动，进而带动发电机工作。
　　
　　2.2 罐耳轮轴的强度校核
　　在本设计中轮轴是主要的改动零件，也是主要的承力部件，所以需要对轮轴的强度进行校核验算。
　　
　　3 控制电路介绍
　　
　　控制电路的工作原理是：发电机的输出端接电压比较器，设定参考电压，当罐笼速度超过参考值时，电压比较器输出高电平触发晶体管导通。晶体管电路中与一固态继电器串联，固态继电器的后续电路便是蓄电池的充电电路。具体方案是设计三个电路，一个是电压比较电路，一个是开关电路，一个是稳压电路。
　　
　　3.1 电压比较电路
　　电压比较电路如所示，其中电压比较器的作用是用来比较输入电压和参考电压。参考电压加在同相输入端，输入电压Ui 加在反相输入端。此时运算放大器工作在饱和区，即非线性区。输入电压小于参考电压时，比较器输出正向电压，输入电压大于参考电压时，比较器输出反相电压。可见，在比较器的输入端进行模拟信号大小的比较，在输出端则以高电平或低电平（即数字信号0 或1）来反映比较结果。
　　失调电流小、差分输入电压范围大(±30V)，其输出与TTL、DTL 及MOS 电路相容，并可驱动指示灯和继电器。它可以单电源供电，也可以双电源供电，有集电极输出和发射极输出两种形式。反应灵敏，输入信号只要V+比V-大5mv，输出就是饱和输出。
　　我们选用的QZD-10 型发电机的额定电压为48V，额定转速为1000r/min，假设发电机的发电电压和其转速是成正比的。则当罐笼达到最大速度8m/s 运行时，发电机输出的电压为：
　　其中：n 为罐笼最大速度运行时滚轮罐耳的转速； 0 n 为发电机的额定转速； 0 U 为发电机的额定电压；发电机的最大输出电压为24V，我们将参考电压设为14V。即发电机输出电压小于14V时不会给蓄电池充电，大于14V 时开关电路得电动作，发电机给蓄电池充电。
　　
　　3.2 开关电路
　　开关电路由 PNP 晶体管和固态继电器组成，如所示。当晶体管饱和时，集射极电压约为零，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大。可见晶体管在截止和饱和状态具有开关作用。本设计正是利用晶体管的截至和饱和两个状态，来使固态继电器打开或者关闭，从而控制发电机发电。
　　1)上拉电阻的计算晶体管选用9013，其放大倍数β≈200，固态继电器线圈接通时的集电极电流Ic＝60mA，算使三极管饱和导通所需的基极电流：IB≥（60mA／200）×2＝0.6mA。电源电压为5V，三极管基极-发射极之间电压VBE≈0.9V。根据欧姆定律，三极管基极限流电阻器的电阻值R＝（5-0.9）V／0.6mA≈6.8kΩ。
　　2)固态继电器的选择控制系统的后向通道往往环境恶劣，为了防止干扰窜入和保证系统的安全，我们采用固态继电器以实现信号的传输，同时又可将系统与现场分离开。由于晶体管电源电压为5V，所以固态继电器的输入控制电压应选择为5V。选择额定输出电流为25A 的固态继电器。