時間：2023-03-21 17:11:46
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1.1現場總線與網絡技術及公共直流母線技術的興起
1.1.1現場總線及網絡技術的普及和應用現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統，其主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器和執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。目前世界上存在著大約40余種現場總線，如法國的FIP，英國的ERA，德國西門子公司的Profibus，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGavazzi公司的Dupline，丹麥ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），Modbus，SDS，Arcnet，國際標準組織-基金會現場總線FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美國的DeviceNet與ControlNet等等。現場總線技術改變了整個工業控制過程的系統結構，使儀表信號（4～20mA）過渡到全數字通訊信號。這個改變對于造紙傳動自動化是顛覆性的，使整個控制系統結構和方式進入到了一個信息化和智能化的嶄新階段。
1.1.2人機界面取代按鈕和操作器由人機交互式操作屏全面取代傳統的按鈕操作，也徹底改變了造紙傳動工業現場。操作屏不僅可以任意設置按鈕的功能和數量，還可以實時監視系統的各個運行狀態以及參數等。在系統結構方面，目前普遍采用雙端口網絡系統，其中一個端口用于傳動系統及各個執行單元，另一個用于操作屏進行數據傳輸，提高抗干擾能力。操作屏的使用，使用戶節省了大量的現場電纜的鋪設以及操作臺的安裝，節約了自然資源和工作量。目前由于自然資源的價格上漲，顯示操作屏的價格下降，在一次成本投入上已經十分相近，如果考慮輔助傳動控制的按鈕連線，操作屏的投入成本更具優勢。
1.2公共直流母線的推廣和應用
1.2.1公共直流母線與交流母線的區別與特點公共直流母線系統的應用在造紙傳動自動化技術領域具有標志性作用。所謂公共直流母線，簡單地說就是將變頻器的交直交內部結構，變為交直交外部系統結構。圖1和圖2是公共直流母線和交流母線的原理結構圖，以說明兩者的區別。從圖中可以看出，交流母線變頻器是各個變頻器分別與交流電網連接，各自工作是獨立的；而公共直流母線結構則是有一個總的進線整流單元，通過直流向各個逆變器單元供電。這種結構上的變化，導致其工作方式和效果不同。從相關資料和研究分析可以歸納這兩者的主要區別和特點如下：(1）由于烘缸等大慣性負載的存在，在交流母線系統中往往會出現過壓跳閘等情況。但在公共直流母線系統中，因為能量可以通過直流母線在所有電機之間互相流動，從而解決因為負載波動引起的跳閘，很好地克服多電機間電動狀態和發電狀態之間的矛盾。(2）通過集中整流，可以使公共直流母線電壓在技術手段上做得更加可靠，降低故障率。但是事物總是利弊相伴，集中整流盡管可以通過技術手段提高可靠性，但畢竟是一個單機運行，一旦整流單元故障，也會造成整個系統停機。而交流母線系統，由于每臺變頻器都是獨立的，因此，一臺故障不影響整個生產線的運行，排除故障相對簡單。(3）關于節能和降低成本。由于在技術上明顯復雜，如果不采用特殊手段，公共直流母線的價格目前高于交流母線的價格。關于節能的觀點，目前尚沒有理論和實驗數據證明這一說法。(4）關于諧波抑制問題。變頻器的諧波主要來源于高頻開關的脈沖電流，使電網的電流波形失真，導致大量諧波產生。從統計學的角度看，當采用公共直流母線后，母線上的電流是多臺變頻器不規則的脈沖電流疊加，各個變頻器的電容相當于并聯，理論上比交流母線電流波形好，諧波影響會得到改善。但由于整流單元的集中，對變壓器的影響比交流母線要大，特別是普通六脈波系統，會在電網側產生很大的5次諧波，甚至達到干擾其他用電設備的程度。因此，當功率超過2000kW時，建議采用12脈波整流單元，這樣可以有效減小謝波干擾的影響。而交流母線系統，由于沒有集中大功率整流，因此5次諧波的影響要小。關于回饋制動問題。由于紙機傳動是一種長期穩速運行的系統，是否考慮增加回饋制動單元，應當根據系統的總投資、運行車速及停機的要求綜合考慮。一種說法是通過能量回饋可以節省能源，但實際上紙機正常生產后是很少需要緊急停車的，因此用相當增加一套整流系統的代價來解決回饋能量的回收問題值得權衡利弊。當車速1000m/min以上時，為使慣性部分盡快停下來，適當增加一定功率的能耗制動，也是一個不錯的選擇。
1.2.2公共直流母線實現方案及運行維護成本分析目前在ABB、AB和西門子公司的標準產品系列中，都有標準的直流母線系統。除AB系統在直流母線產品和交流母線產品中差別不大以外，其他兩家公司的直流母線系統都比交流母線系統價格要高。特別是整流逆變單元，比國產產品價格要高出數倍。因此，目前普遍解決方案是在不帶逆變回饋單元時較多采用的是國產整流單元，配以上述公司的逆變器或變頻器，這已經在國內許多造紙生產線上使用。當然如果系統投資資金充足，客戶要求，采用更高性能的PWM整流逆變系統，既可以實現整流回饋，又可以降低諧波影響。現將可能的方案介紹如下：(1）可控硅整流逆變回饋供電系統。這種系統是目前各大公司主推的系統，造價較高，具有能量回饋能力，諧波影響根據功率大小、6脈波和12脈波而不同。(2）國產整流單元，配逆變器加能耗制動公共直流母線系統。這種系統經濟性較好，性能與整流回饋相同，諧波影響與上一方案相同。(3）國產整流單元，配變頻器加能耗制動公共直流母線系統。這種方案是國內的系統集成商，在激烈競爭下采用的一種降低成本的方案。這種方案適合于當變頻器價格低于逆變器價格時，具有一定競爭力，但如果與逆變器價格相當，則與方案（2）相同。(4）局部直流母線方案，其是在交流母線系統的基礎上，為了解決慣性負載的過電壓跳閘問題或針對某些負荷分配點需要能耗制動的情況下而采取的方案。整個系統仍然是交流母線即通常的變頻器系統方案，但是將慣性負載傳動點的變頻器外接制動單元的端子通過一定的技術手段相互連接，在相連接的變頻器之間形成公共直流母線。其性能和工作特點與集中整流直流母線相當，只不過集中整流由分散整流代替。特點是簡單、低成本，但系統接線復雜，給系統的可靠性和維護帶來不便，在小系統中應用比較適合。總之，從目前來看，公共直流母線、網絡通訊和操作屏等現代信息技術已經成為紙機傳動自動化的發展趨勢；以AB公司等為代表的工業以太網技術以及遠程監控和服務等將成為下一步技術發展的大方向，甚至無線網絡和遠程調試等在今后的發展中都是可能的；對紙機傳動自動化來說，還有優化設計、程序化的安裝和調試，以及精準的故障診斷與維護等問題。
2現代紙機傳動自動化系統的組成與設計特點
2.1現代紙機裝備的最新技術動向從2014CIPTE國際造紙技術報告會獲悉，以芬蘭維美德公司、德國福伊特公司為代表的紙機裝備制造商，分別從各種不同的角度為紙機裝備的發展提出了多種解決方案。其中，優化概念模塊化紙機實際上是在整個系統中，將不同紙機的各個部分部件，用統一的設計和規劃方案，尤其是連接部分、通用部件的標準方面，如同組裝模塊一樣，可以批量生產適合各種不同紙機的產品部件。在需要的時候，可以迅速地通過模塊組裝和連接形成不同的造紙機生產線，這就是優化和模塊化的核心所在。在紙機裝備的模塊化和優化設計的推動下，紙機傳動自動化其實也正在朝著這個方向發展和變化。無論是從軟件設計還是硬件結構，國外的大公司以及國內的一些企業已經在不同程度上實施并推進這一方法的實現。所謂面向對象的設計方法和解決方案，實際上是從軟件工程的開發角度，來設計和構建電氣傳動系統的軟件和硬件系統，從而最大限度地減少重復性工作和最大限度地降低制造和設備采購成本，提高工作效率，降低系統的故障率和增加可靠性。
2.2硬件模塊化、通用化設計根據模塊化的設計思想和標準化的系統目標，ABB和西門子的大功率變頻器就是一個典型的實例。在ABB的大功率變頻器設計中即采用了模塊化的設計，一臺大功率變頻器可以由若干個硬件功率模塊組成。當某個模塊故障時，可以在不停機的狀態下降低功率繼續使用，直至更換新的模塊以后恢復原功率運行。西門子S120變頻器系統則在模塊化方面體現更加徹底，不但主回路模塊化，連控制回路也一起模塊化了。在新的系統中變頻器本身就組成了一個小型分布式控制系統，控制中心管理著變頻器的各個主回路模塊，每個模塊僅相當于一個功率單元。如果說ABB變頻器是變頻器并聯運行的話，西門子變頻器就是一個小型集散控制系統。控制單元獨立于功率單元，一臺控制器可以管理多個功率單元。這種硬件結構的設計使模塊化達到了電力電子裝置的最新高度。除此之外，在諸如電控柜、操作臺以及輔助傳動的控制回路設計方面，模塊化的設計也體現了面向對象的特征。將一臺電控柜從柜體設計到安裝板以及柜內的每一個部件和回路，統統按照對象描述和封裝模塊的思想進行設計。在硬件的選擇上盡可能做到對于整個公司的硬件系統要求做到模塊化設計，即凡是運轉方式、功率等級基本一致的對象，采用一樣的模塊加以控制，同時在對比較重要的控制單元的柜體設計中，凡是控制模塊在條件許可的情況下再增加一塊備用的控制模塊（與廠家協調），這樣當某個受控對象的控制回路出現故障時，抽出故障模塊，換上備用模塊，系統先恢復運行再維修故障模塊。在整個系統的硬件設計中，類的設計即每一種抽屜狀模塊的設計中，系統面向對象所必須具備的封裝及數據隱藏得以著重體現。在這里，我們強調的是每個受控對象（獨立的用電負載）不僅僅要有一個實實在在的硬件類與之對應，在PLC程序中也會存在一個相對應軟件類與硬件類對應，這樣，每一個受控的實體對象都在控制系統對這兩個相互依存的類對象的調用中，實現工藝的要求。而在此時面對紙機裝備的優化概念模塊化處理中，對于相對應的控制系統，我們也應該有同等的要求。在面向對象的硬件系統設計中，最大的特點就是控制回路的模塊化，使其在強電回路封裝的基礎上繼續封裝控制回路，從而使得系統具有以下特點：(1）盡管模塊受到被控對象功率的不同、運行方式的差異導致具體電路上的差別，但在外觀上盡量標準化，使得除了模塊之外，柜體也可柔性化設計；(2）從元器件到模塊，應盡量體現出最大程度的通用與互換性；(3）模塊的接口盡量簡單，互換時簡單方便；(4）模塊設計應盡量使得可靠性足夠高。在面向對象的硬件系統設計中，我們可以做到：(1）大大簡化系統構建及設計過程的難度；(2）形成柔性化的控制系統；(3）更加利于專業化分工；(4）更有利于系統未來的擴容和改造。在這里，我們以最為常見的電動機控制回路的設計來詳細說明面向對象的硬件系統如何實現：首先分析普通電機（對象）的特性：(1）電機直接啟動，自由停止；(2）無反接制動及能耗制動的需求；(3）電機內無報警裝置，提供額外異常信號指示；(4）短時間的電機堵轉等異常情況在熱保護等手段作用之前，不會給電機帶來傷害。下面以一個簡單的電機控制系統為例，說明我們在硬件設計時采用的方法，如圖3、圖4。我們將一個普通的電機作為對象，對它進行分析，從而得到控制要求，利用面向對象技術，將跟它有關系的操作封裝在一個結構系統，使得在一張圖紙上可以看到它的全部信息，并且全部模塊化設計，利用端子接線。對于圖4，我們可以在它的基礎上，針對具體的工控要求，很快進行修改而不破壞其內部封裝，改造成適用于變頻和軟啟等硬件設計，幾乎沒有什么太大的變化，這一現象，體現面向對象中繼承的思想。同樣的設計完全可以在電控柜和操作臺上實現，從而將我們的關注點完全放在這樣一個個對象上，而不是一個龐大系統的每一個細節，可以極大地節省設計時間，簡化設計步驟。而對于相同或者差異不大的對象或者項目，完全可以很方便的完成，而不用再擔心改動錯誤。因為在封裝對象的時候，我們投入了極大的精力，使得每一個對象里面的每個元件都有跟隨作用。如果封裝后有錯誤，是無法通過測試的。這首先保證了自己所使用的“元件”是無誤的，而不像面向過程中每一步都沒有電氣屬性，改動完之后不知道是否正確的尷尬局面。目前，對于整個造紙機傳動自動化來講，我們往往對于輔助傳動的著力點過少，從現在這個行業的故障率來講，目前應該將輔助傳動控制與主傳動進行一體化設計。對此，我們還是針對于每一個項目進行具體設計，因為輔助傳動在各自的分布可能要求不一致，系統之間又沒有具體的聯系，還是采用面向過程的設計思路，簡單方便、可靠性高。
2.3軟件模塊化、通用化設計在國外，1999年Benitez等人提出面向對象方法在PLC程序設計應用中的必然性。2010年ChiacchioP．等人提出IEC61131標準中的PLC程序設計方法已無法滿足自動化系統的發展需求，提出面向對象的編程方法。AdnanSalihbegović等人也提出將軟件工程方法運用到工業自動化控制中。在國內，2000年陳娟等人將面向對象方法運用到糧食儲運自動化系統中，討論了類的抽象和封裝的實現。2009年張逸群等人將面向對象方法運用到煤炭輸送機控制系統的PLC程序設計中，闡述了基于STEP7的面向對象程序設計方法。2009年12月，祝瓛冰出版了《面向對象的現代工業控制系統的實用設計技術》一書，更是取得突破性技術，使得面向對象的方法更加實用于PLC程序設計。綜上所述，在國內外研究中面向對象方法已經在工業控制中嶄露頭角。但在此時，紙機傳動自動化軟件設計還是處于傳統的階段，對于此次當代紙機裝備制造商提出的優化概念模塊化紙機，為了提高工業效率的適應性，還是難以滿足，所以我們將面向對象方法引入紙機傳動自動化行業，在硬件上加以強類封裝，同時相對于每一個硬件類，都有一個相對應的軟件類。這樣對于一個控制系統的對象，我們只要通過接口，操作硬件類與軟件類相互聯系，就可以很好地完成控制任務。下面以普通電機為例，介紹其每個環節的做法：(1）建立需求分析表，如表1。其作用就是以控制系統對此類目標的需求，對未來對象所執行的任務進行反向遞推，將需求層層細化。(2）建立變量表，如表2。這個需要好好琢磨，以至于反復修改。(3）編制類的梯形圖，測試修改，反復多次。這樣，所有編程均基于所述接口，對于每一個具體的工程對象，僅僅只需要修改相對應的外部變量，而不需要在所封裝的程序內部做修改。當然這個過程是循環往復的，它需要我們有足夠的測試對象以及測試次數，但這一點，相對于以往工程項目毫無頭緒的修改，導致的出錯率還是可以接受的。
3現代紙機傳動系統常見技術問題分析與處理方法
紙機在運行中，由于機械、電氣緊密聯系，相互配合，因而故障出現時，往往會導致很難確定是何原因。作為電氣技術人員，在對所管設備充分了解后，理應對于其工作原理以及設計思想有所了解，最后依據現象做出分析判斷，區分故障，從而解決問題。在造紙生產中，不可避免地會出現一些類似操作失靈、頻繁斷紙等表面現象，操作人員往往第一時間會認為是出現了電氣故障。此時，作為電氣工程師則必須首先對故障現象進行仔細分析，完整描述，準確判斷。要做到一看、二想、三檢驗，即：一看就是先看準問題的部位和現象，進行細致分析和準確描述，分清問題所在。二想就是對于問題表現的現象，要冷靜思考、綜合判斷，特別是結合公共和電氣參數的記錄值，對現象的產生原因做出判斷，防止誤判。三檢驗就是在可能情況下，通過一些參數的人為變化，檢驗和核對問題的原因，最終確定問題的原因和處理方法。下面通過對幾種常見問題的分析和判斷，以說明問題的處理方法。
3.1速度不穩、斷紙、引紙困難這類問題在早期的新紙機調試和二手機開機過程以及更換產品品種時較易發生。由于目前機械和傳動設備都已經設計比較完善，操作人員也已經比較熟練。在設備和工藝以及電氣之間發生問題梳理不清的情況已經減少。但是，從電氣技術原理的角度分析問題的根源和找出解決辦法仍然是電氣工程師應當具備的基本能力。面對速度不穩、斷紙這樣的現象，往往會伴隨著工藝和機械設備等相互交織的問題。有經驗的車間主任、班組長可以很快判斷問題的原因所在。以下通過電氣傳動的參數數據分析來說明邏輯分析方法：(1）仔細觀察上位機記錄的轉速和轉矩變化曲線，在反應的斷紙點觀察是否有速度的突變和轉矩突變以及突變的方向和規律。這一點非常重要，傳動參數的記錄數據，特別是實時數據對分析判斷至關重要。(2）基本分析和判斷：如果在斷紙附近速度曲線變化不明顯，而轉矩或電流在斷紙附近顯著波動，通常可以認為調速系統是正常的。可以不予理會關于速度波動的說法，這是因為如果速度沒有明顯變化而轉矩或電流有明顯波動，則恰恰說明調速系統是正常的。在雙閉環系統中，速度反饋是外環，電流或轉矩是內環。內環的響應要遠遠大于外環，因此正是電流的波動才抑制了或抵消了速度的波動，是正常的響應。(3）反之如果先有速度的變化，不論是緩慢變化還是突變，之后才是電流的變化，那么可以懷疑調速系統或在設備的某些部位存在問題。可能的問題有：編碼器或速度反饋干擾或不穩定，引起速度波動；可以進一步觀察速度反饋系統或電機和編碼器的連接部位，進行必要的檢修和加固，對導線連線以及屏蔽等進行檢查和再次接線；如果電氣系統檢查無誤，則可以懷疑設備或安裝存在的可能問題。在某廠的系統中曾經發現過施膠部在施膠過程中主傳動點速度緩慢變化的情況，后經檢查發現是由于主從控制的安裝不當引起，當膠輥在受熱后形變較大時，會發生直徑增加的情況因而導致線速度緩慢增加。引起不穩定或張力增加而出現斷紙，更改主從配置后問題得以解決。(4）另外，在壓榨部也會出現莫名其妙斷紙的現象。在觀察電氣記錄后如果沒有發現問題，則可以提醒操作人員注意真空度和濕紙的干度，真空度的變化也會引起紙的強度變化。同時，應當充分注意速度環PID參數整定要合適。舉例說明，如圖5。此為卷取部換卷時的曲線記錄。從曲線上看，當換卷時從三烘到卷取的紙幅所承受的拉力減小，從而導致三烘部的負荷加大，引起速度下降，在速度閉環系統的控制下，變頻器進行了自動調節，但是此過程持續時間較長，從而可以明顯看到三烘之前的紙幅下垂現象。從圖5（上）明顯還可以看出，速度控制的調節時間太長，速度下跌較大，因此需要增大速度環的比例系數，縮短積分時間。從圖5（下）明顯可以看到，同樣在進行換卷時，速度有波動，但是速度下跌較小，而且調節過程的時間明顯縮短，紙幅變化量不大。總之，應對速度不穩問題，一定要以記錄數據為依據，然后再根據工藝過程分析問題的根源所在。電氣工程師不但應當能夠發現自身系統的問題，更要能夠分析和判斷出其他方面的問題，才能是合格的工程師。
3.2負荷分配控制方案及存在問題對策在網部和壓榨部以及施膠部等，都存在負荷分配的控制問題。早期直流系統中負荷分配控制是由模擬的轉矩電流分配器來完成的，現代紙機由于采用了通訊控制方式，這種分配關系由模擬變為數字，但基本的控制原理是相同的。本文所要闡述的是在負荷分配控制中針對不同情況的控制策略選擇問題，這也是本人及其團隊多年來研究和實踐的總結，現分幾個問題介紹如下：(1）剛性負荷分配控制的穩定性問題通常情況下壓榨部、網部、施膠部等各部分的負荷分配問題，都可以定義為剛性連接的負荷分配控制問題。所謂剛性連接就是指兩個連接的電動機之間沒有速度誤差，例如壓榨部，上下輥之間在正常時是不可能有速度偏差的，否則紙頁就會產生質量問題，網部和施膠部都可以做類似的解釋。在這種負荷分配控制中，普遍采用的方案是用轉矩或電流疊加進行分配，其中一臺作為主傳動，另一臺作為輔傳動。通過轉矩電流的比例分配，滿足協調所需的工藝控制要求。但是，這種方案是否存在穩定性問題呢？長期以來一直沒有理論的證明和分析，陜西科技大學2013屆研究生張洪濤在參考相關資料的基礎上，將速度反饋微差注入的方法引入到負荷分配控制的穩定性仿真分析中，在理論上證明了剛性連接情況下采用轉矩或電流進行負荷分配控制是穩定的。現將這一原理仿真模型進行說明。圖6中編號1代表的是速度給定，編號2和3是負載和負載擾動的加載點。模型中剛性耦合的模擬是通過求取兩者的速差，然后再乘以剛性系數去疊加到各電流調節器的輸出上，從而代表由于速差而引起的轉矩傳遞。主傳動點的速度給定直接乘以一個補償系數作為從傳動點的速度給定，此補償系數一般大于1，目的是為了使從傳動點的速度調節器飽和。將主傳動點的電流反饋和主傳動點的轉速調節取最小運算，目的是為了使主傳動點的電流反饋值對從傳動點的電流給定值起到一個限幅的作用，也即從傳動點跟隨主傳動點的電流反饋，從而模擬轉矩控制的效果。仿真波形如圖7所示。由仿真波形可以看出，速度的穩定性較高而且從點電流在整個過程當中都僅僅跟隨主點電流，保證主從出力相同。在25s時在標號2處添加一個負載擾動信號，此時轉速變化很小，而電流的波動相對轉速要大，但在不到2s時間內又穩定下來，且主從電流一致。從仿真波形來看，用轉矩控制的負荷分配方式對剛性耦合的負載進行控制，系統始終是穩定的。(2）柔性耦合的負荷分配控制的穩定性問題圖8是柔性耦合負荷分配控制系統中基于速度控制的仿真模型，其中主從傳動點都處于速度控制模式，通過比較主從點的電流反饋值，然后求差，再乘以柔性補償系數疊加到從點的速度給定上，從而微調從點電流，使得從點的電流值跟隨主點電流的目的。在柔性耦合的負荷分配控制中，同樣先采用主從傳動點都處于速度控制模式進行仿真分析。在速度控制模式下通過比較主從點的電流反饋值，然后求差，再乘以柔性補償系數疊加到從點的速度給定上，從而微調從點電流，使得從點的電流值跟隨主點電流。模擬柔性耦合機械上的連接還是通過求速差，再乘剛性系數去疊加到各電流調節器的輸出上。和剛性耦合中不同的是，當在主點加負載擾動時，其對從點轉矩的影響需要經過一定的延時，所以在此還是通過求速差，再乘剛性系數去疊加到各電流調節器的輸出上。在此模型中，添加了一個延時模塊，其延時取決于實際轉矩的傳遞時間。仿真時，在編號2處加負載擾動，而延時環節則加在去主點電流環的一側，此時代表當從點負載發生波動時，其到主點轉矩的傳遞需要經過一定的延時。仿真波形如圖9所示。從仿真波形可以看出，當從點加負載擾動時，主從點轉速的波動仍然很小，電流波動相對較大，但在短暫調整后又趨于平穩，從點的電流跟隨性良好，說明主從點負載均衡，達到了負荷分配的目的。從上面仿真結果來看，對柔性耦合的負載采用速度控制的負荷分配方式是穩定的。圖10是柔性連接的轉矩控制方式仿真模型，模型中柔性耦合的模擬與剛性連接相同，均采用求取速度反饋差值的辦法，用差值乘以剛性系數后疊加到各電流調節器的輸出上，代表由于速差而引起的轉矩傳遞。主傳動點的速度給定直接乘以一個補償系數作為從傳動點的速度給定，此補償系數一般大于1，目的是為了使從傳動點的速度調節器飽和，從而形成轉矩控制的方式。將主傳動點的電流反饋和主傳動點的轉速調節取最小運算，目的是為了使主傳動點的電流反饋值對從傳動點的電流給定值起到一個限幅的作用，也即從傳動點跟隨主傳動點的電流反饋，從而模擬轉矩負荷分配控制的效果。與剛性連接不同的是增加一個延時環節，圖10是將主擾動的影響經過延時后疊加到從點上。由圖11仿真波形我們發現，當柔性耦合的負載采用總線通訊轉矩控制的負荷分配方式時，主從點的轉速與轉矩都發生了振蕩的現象。而前面采用總線通訊速度控制方式時，主從點的速度與轉矩都能經過短暫的調節趨于穩定，且從點的電流和主點的電流基本相等。這也說明了柔性耦合的負載當采用轉矩控制的負荷分配方式時是不穩定的，此跟實際調試當中遇到的現象完全吻合。總之，對于負荷分配控制系統而言，正常情況下我們都可以看作是剛性連接的系統。因此，無論是速度控制方式還是轉矩控制方式，系統本身都是穩定的。但是如果具有延遲特性的負荷分配控制系統，由于轉矩和速度之間增加了反饋延遲，就會造成不穩定現象。典型的例子如高速衛生紙機的負荷分配控制系統，在網部和大缸之間由10m以上的毛布進行連接，毛布的彈性作用會導致轉矩和速度的延遲。這時如果采用轉速控制的負荷分配方案則是穩定的，反之如果采用通常的轉矩負荷分配控制方案則極有可能會造成系統不穩定，理論研究和實踐都證明了這一點。
3.3高速紙機傳動系統的特點目前針對高速紙機，在控制精度要求上有一種流行的觀點，是高速紙機要求的控制精度更高或者變頻器的性能要更好等等。究竟紙機進入高速以后，在傳動技術要求和控制精度等問題上與普通紙機傳動有什么區別和不同？在這個問題上，由于資料和信息都不甚充分，在此針對傳動系統的基本原理和高低速的區別提出以下幾點看法：(1）從控制系統特征看，紙機的速度指標是線速度，而電機的指標是轉速，因此我們應把電機和紙機分開來看。對于紙機側，只關注線速度多少；對于電機側，則關注的是轉速。因此同樣的轉速，可以工作在1000m/min，也可以工作在500m/min，所以控制性能和精度要求沒有本質的差別。(2）由于高速紙機速度高、慣量大，所以在動態特性指標上應當有更高的要求。比如轉矩的響應應當更快，速度環的閉環指標應當注重與超調量盡可能小等等。這些指標對于任何速度的要求都是一樣的，但是對于高速紙機而言，應當更注重調試的質量和性能。(3）靜態或穩態速度精度問題，穩態下對速度精度的要求是由紙張特性決定的。紙機在高速和低速條件下工作時，相同控制精度下對紙張的形變量是一致的。根據胡克定律：F=K×Δv×t，對于高速紙機而言，運行在高速和低速情況下，對于同一控制精度，速差相對而言是一樣的，因此得出結論是控制系統的穩態精度與車速無關。(4）變頻器的頻率分辨率和速度閉環精度沒有直接的聯系。只要閉環穩態精度在0.1%以上，則高速紙機控制系統對變頻器沒有特殊的要求。但是由于控制原理不同，在變頻器的不同品牌中，轉矩控制特性不同，即動態響應不同。這一點對系統的影響需要考慮。總之，對于高速紙機而言，由于動態響應的要求較高，所以變頻器的選擇應當以矢量控制型和直接轉矩控制型為主，且要求轉矩控制最好是獨立的，能夠形成轉矩閉環。
帶傳動是機械設備中應用較多的傳動裝置之一，主要有主動輪、從動輪和傳動帶組成。工作時靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現主、從動輪間運動和動力的傳遞。
帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護其他零件的優點。
1.2圓錐-圓柱齒輪傳動減速器
YK系列圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件：環境溫度為-40～40度；輸入軸轉速不得大于1500r/min,齒輪嚙合線速度不大于25m/s，電機啟動轉矩為減速器額定轉矩的兩倍。YK系列的特點：采用一級圓弧錐齒輪和一、二、三級圓柱齒輪組合，把錐齒輪作為高速級（四級減速器時作為第二級），以減小錐齒輪的尺寸；齒輪均采用優質合金鋼滲碳淬火、精加工而成，圓柱齒輪精度達到GB/T10095中的6級，圓錐齒輪精度達到GB/T11365中的7級；
減速器的選用原則：（1）按機械強度確定減速器的規格。減速器的額定功率P1N是按載荷平穩、每天工作小于等于10h、每小時啟動5次、允許啟動轉矩為工作轉矩的兩倍、單向運轉、單對齒輪的接觸強度安全系數為1、失效概率小于等于1%等條件算確定.當載荷性質不同，每天工作小時數不同時，應根據工作機載荷分類按各種系數進行修正.減速器雙向運轉時，需視情況將P1N乘上0.7～1.0的系數，當反向載荷大、換向頻繁、選用的可靠度KR較低時取小值，反之取大值。功率按下式計算：P2m=P2*KA*KS*KR，其中P2為工作功率；KA為使用系數；KS為啟動系數；KR為可靠系數。（2）熱功率效核.減速器的許用熱功率PG適用于環境溫度20℃，每小時100%連續運轉和功率利用律（指P2/P1N×100%）為100%的情況，不符合上述情況時，應進行修正。（3）校核軸伸部位承受的徑向載荷。
2結構設計
2.1V帶傳動
帶傳動設計時，應檢查帶輪的尺寸與其相關零部件尺寸是否協調。例如對于安裝在減速器或電動機軸上的帶輪外徑應與減速器、電動機中心高相協調，避免與機座或其它零、部件發生碰撞。
2.2減速器內部的傳動零件
減速器外部傳動件設計完成后，可進行減速器內部傳動零件的設計計算。
1）齒輪材料的選擇應與齒坯尺寸及齒坯的制造方法協調。如齒坯直徑較大需用鑄造毛坯時，應選鑄剛或鑄鐵材料。各級大、小齒輪應該可能減少材料品種。
2）蝸輪材料的選者與相對滑動速度有關。因此，設計時可按初估的滑速度選擇材料。在傳動尺寸確定后，校核起滑動速度是否在初估值的范圍內，檢查所選材料是否合適。
3）傳動件的尺寸和參數取值要正確、合理。齒輪和蝸輪的模數必須符合標準。圓柱齒輪和蝸桿傳動的中心距應盡量圓整。對斜齒輪圓柱齒輪傳動還可通過改變螺旋角的大小來進行調整。
根據設計計算結果，將傳動零件的有關數據和尺寸整理列表，并畫出其結構簡圖，以備在裝配圖設計和軸、軸承、鍵聯結等校核計算時應用。
聯軸器的選擇
減速器的類型應該根據工作要求選定。聯接電動機軸與減速器，由于軸的轉速高，一般應選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯軸器，例如彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器。減速器低速軸（輸出軸）與工作機軸聯接用的連周期，由于軸的轉速較低，傳遞的轉距較大，又因為減速器軸與工作機軸之間往往有較大的軸線偏移，因此常選用剛性可以移動聯軸器，例如滾子鏈聯軸器、齒式聯軸器。
聯軸器型號按計算轉距進行選擇。所選定的聯軸器，起軸孔直徑的范圍應與被聯接兩軸的直徑相適應。應注意減速器高速軸外伸段軸徑與電動機的軸徑不得相差很大，否則難以選擇合適的聯軸器。
目錄
一緒論………………………………………………………………………1
二結構設計
三設計計算過程及說明……………………………………………………….3
1選擇電動機..............................................................................................….3
2傳動裝置的總傳動比及其分配.......................................….............................3
3計算傳動裝置的運動和動力裝置參數..................................…........................3
4帶傳動設計.......................................................…..........................................4
5齒輪傳動設計.....................................................…........................................5
6軸的設計........................................................................................…...........11
7軸承的選擇..............................................................................................…22
8鍵的選擇.....................................................….........................................…22
9減速機箱體的設計...............................................…......................................23
10減速器附件設計.....................................................................................….2311密封與.......................................................…........................................24
——以《堪破》為例
摘 要：《堪破》的創作思路源自于本土傳統文化佛教中的一則禪機小故事，佛家故事眾多，且內有玄機，往往能破迷開悟，啟化人生，對現代文明有著深遠的意義。
表現方式上，這部作品繼承了傳統動畫寫意的風格。并且延續了中國學派傳統美學的風格，如大量留白的背景，簡約和空白的背景可以更加襯托人物的運動，體現了一種中國式的特殊美感。再有散點透視，打破真實，根據藝術需要組合畫面元素，這也是傳統藝術繪畫中的一個特點。
聲效部分運用傳統古風樂器笙和木魚的聲音。木魚又是佛教生活和音樂中代表性的道具和樂器。作品中用木魚的緩急來描繪和尚不同時期的心情，用笙渲染很突然地緊張氣氛。
創作手法上摒棄了傳統的紙筆手繪，采用電腦分層手繪，電腦集中合成，再添加音樂和效果。與現代計算機技術相結合，既有手繪動畫的靈活性，又提高了畫面的效果和制作的效率。
作品意在表現一種傳統中國元素視覺效果，展現本土藝術風格神韻，宣揚中國博大精深的民族精神文明。提倡繼承和升華源自民族文化沃土的動畫形式，傳承祖國深厚的文化，讓中國動畫成為一種品牌屹立于天下。
關鍵詞: 傳統，計算機技術,中國元素
Abstract
《kanpo》 the creative ideas from the local traditional culture, Buddhism in a Zen story, many Buddhist stories, and there are subtleties, and often can break fans enlightenment, Kai of life, of modern civilization has far-reaching significance.
Show the way, this works freehand inherit the traditional animation style.And continued the style of the Chinese school of traditional aesthetics, such as a large number of blank background, the background simple and blank characters can be more set off the movement, embodies a unique Chinese aesthetic.Further points of perspective, to break the true combination of picture elements required under the Arts, which is the traditional art of painting a feature.
some use of traditional musical instruments sound archaic sound sheng and wooden fish. Wooden fish is representative of Buddhist life and music, props and musical instruments.The priority of works used to describe wooden fish monk's mood in different periods, rendering very suddenly with Sheng tension.
Creation of means to abandon the traditional pen and paper hand-painted, layered hand-painted by computer, computer centralized synthesis, and then add music and effects.And modern computer technology combined with the flexibility of both hand-drawn animation, but also improve the effectiveness and screen productions.
Works intended to show a traditional Chinese elements in the visual display local art style and spirit to promote China's profound spiritual nation.Promote cultural inheritance and sublimation from the fertile soil of the animation, the motherland rich cultural heritage, so that a brand name for Chinese animation stand in the world.
Key word:
Traditional,computer technology,Chinese elements
目 錄
摘 要
Abstract
一、本土藝術文化對本土動畫的蘊養…………………………….5
1．1思想的影響…………………………………………………5
1．2題材的影響…………………………………………………5
1．3形式的影響…………………………………………………5
二、傳統動畫的特征……………………………………………………6
三、中國傳統動畫的成敗………………………………………………7
四、以現代技術承繼傳統動畫…………………………………………7
4．1傳統與現代的磨合……………………………………………7
4．2風格與技術的并用……………………………………………7
五、結束語…………………………………………………………………9
致謝 ………………………………………………………………10
參考文獻
言
在計算機動畫風靡一時的當今社會,在傳統動畫比較萎縮的今天,作為現代人我們不得不承認高新技術給動畫創作帶來的深刻變革和影響。電腦動畫有利有弊，但是計算機對傳統動畫也潛在很大的幫助，主要體現在計算機代替手工勞動和利用計算機技術完成無法實現的畫面效果和真實模擬鏡頭上面。具有中國本土藝術特征的動畫必然產生于自身 豐厚的文化土壤，本土文化已經確立了一種和諧相生的文化生態關系，所以傳統動畫形象在現代生活方式和文化方式中也必然有生存的土壤。縱觀中國傳統動畫史的成敗，要想讓國產動畫獨樹一幟，就要確立動畫創作技術與本土藝術文化的結合的創作理念，技術上與時俱進，又不失傳統動畫藝術風格的生動性。因而現代動畫不但要解決動畫創作的技術和方法問題，還應該加強對民族本土文化的親和力。民族的才是世界的，中國動畫一定要有自己的特色。將兩者的結合，才能使中國動畫具有民族性，創新性。才能促進和繁華我國的動畫事業。
一 本土藝術文化對本土傳統動畫的蘊養
我國是一個有個悠久歷史和文化傳統的多民族國家，各個地域各自具有的獨特文化和地域性的元素是取之不盡的文化資源，對這些傳統文化資源的挖掘和再創造使我國傳統動畫呈現出獨特的風格，充分體現了藝術文化對動畫的影響。
1．1思想的影響
思想上，我國的優秀作品體現出我國獨特的審美思想，我國深受儒家文化影響，儒家思想強調社會責任感，在儒家思想的影響下，我國素有“文以載道”的傳統，強調藝術的社會功用。“文以載道”影響了人們的審美方式和思維方式，“文以載道”也深刻影響了我國傳統動畫的創作，在動畫的創作中一直遵循“寓教于樂”的創作理念，教化的思想在我國動畫中非常明顯，比如《驕傲的將軍》告訴人們不要驕傲，要謙虛、進取。《豬八戒吃西瓜》告訴人們不能好吃懶做。而《三個和尚》沒有一句臺詞，通過簡單的動作，幽默的故事，潤物細無聲地表達了出團結的重要性。受儒家思想的影響，文學藝術都是追求“中和之美”，中和是中國古代傳統的文化心理模式和思維模式，也影響了我國動畫的創作。喜劇性的動畫，像《過猴山》、《三個和尚》中的對于喜的表現都是含蓄的，夸張而有節制，而我國在喜劇的表現中體現出我國含蓄、樂而不的追求。《過猴山》中老者和猴子的斗智、《三個和尚》中三個和尚和老鼠的對立，都是含蓄幽默、輕松詼諧、溫和寬厚。中和追求對于我國動畫的影響還體現在大團圓結局，這也是我國戲曲的重要特征，不僅是創作上的追求，而且是傳統文化的體現。
作品《堪破》的立意在“禪”。禪是佛教文化的中心思想。而佛教文化在本土文化中歷史悠久，對我國的文化思想有著根深蒂固的影響。禪的意義就是在定中產生無上的智慧，通過一件小事或一句話讓有你醍醐灌頂效果。堪破并非放下，而是領悟自身及其周圍事物的價值。懼由心生，惡有心起。千萬別為了些莫須有的事物迷失了自己。要相信自己，相信這個世界。有了一顆淡然的心，坦然的面對身邊的人事。一身正氣，定能自在。
1．2題材的影響
題材上，中國有豐碩的文學成果，給傳統動畫提供了源源不盡的題材借鑒，如《大鬧天宮》的故事就是源自古典小說《西游記》。《哪吒鬧海》的故事源自古代神話小說《封神演義》。
1．3形式的影響
形式上，本土藝術表現形式的多樣性給傳統動畫充分的汲取空間。最為突出的就是水墨畫的形式，如《山水情》《鹿玲》，從《大鬧天宮》和《哪吒鬧海》中可以看到民間藝術和壁畫對傳統動畫角色造型的影響。再如《驕傲的將軍》中對京劇中畫臉的體現。等等數之不盡。
二 傳統動畫的特征
中國動畫的藝術特征來自于傳統藝術，而傳統藝術深受中國哲學、美學思想的影響。中國動畫最具特色的藝術特征就是“寫意”。
一是情節的寫意，傳統動畫在情節設計上更重視過程而非結果，創作時美術思維更勝于電影思維，表達方式傾向于象征化。
二是動作的寫意，動作設計有個很明顯的特點，就是更注重其功能性而非合理性。設計者很重視動作和諧的節奏和韻律，表現飄逸優美的姿態，用意向化的線條，將生活中的動作轉化為寫意的表演。
三是想象的寫意。早期的角色形象和背景的設計靈感多來自繪畫壁畫、民間藝術，其裝飾性大于功能性。角色形象不能突出性格。
四是主題的寫意，中國動畫一向被賦予“寓教于樂”的使命，通過幻想的故事或象征的形式，表現深刻的主題。主題經常是含蓄隱晦的，以簡單的故事反應深刻的哲理，不同于西方動畫片推崇簡單的善惡兩元對立。
《堪破》在表現方式上，這部作品繼承了傳統動畫寫意的風格。并且延續了中國學派傳統美學的風格，如大量留白的背景，簡約和空白的背景可以更加襯托人物的運動，體現了一種中國式的特殊美感。再有散點透視，打破真實，根據藝術需要組合畫面元素，這也是傳統藝術繪畫中的一個特點。
聲效部分運用傳統古風樂器笙和木魚的聲音。木魚又是佛教生活和音樂中代表性的道具和樂器。作品中用木魚的緩急來描繪和尚不同時期的心情，用笙渲染很突然地緊張氣氛。
三 中國傳統動畫的成敗
中國動畫一路走來 ，一度曾走在世界的尖端，在一代動畫家的探索下，開創了“中國學派”，也開創了中國動畫的新局面，創作的水墨動畫更是國寶級珍品，至今世界其他國家也難以效仿。中國動畫雖然曾一度輝煌。但同時也體現出它的弊端。內容上教化色彩過濃，難以受到多層次觀眾歡迎的。技術上落后，多依賴于手工，制作時間長，造成作品量少，市場不夠，造成很多滯后。
四 以現代技術承繼傳統動畫
4.1傳統與現代的磨合
首先思想上，傳統動畫與現代人尤其是年輕一族有著觀念上的沖突。傳統動畫說教色彩太重，時至今日按照傳統教育模式營造動畫，也依舊帶著一副道德說教的色彩。而現代人在一種多元化的大背景下，受到外來文化的影響，觀念上已經無法接受陳腐俗套的東西，現代人崇尚自由，追求新奇刺激。所以傳統觀念的動畫引不起現代人的欲望。
其次題材上，過于陳舊，缺乏創新。傳統動畫題材畏手畏腳，放不開，過于狹隘這也與現代人不相容的。
再次技術上，傳統的制作方式耗費時間長，工作量大。導致作品少，精品更少。如今互聯網的時代，媒體傳播充斥大多數人生活。少數的動畫作品不能滿足眾多人的需求。
4.2風格與技術的并用
知道了傳統和現代動畫的沖突，我們就要想辦法解決，解決的最好辦法，就是兩者取其所長，避其所短。傳統動畫在形式和風格上的成功之處是大家有目共睹的。中國動畫就該有自己的民族特色。至于思想內容上與現代人的沖突，動畫業者能夠改變觀念，與時俱進，自然是可以克服和 改變的。但是傳統動畫技術上的缺陷顯得日益沉重。所以我們應該保持傳統動畫的風格和形式，提高制作技術，借助于計算機技術，讓其深入其中，有效地利用。
這次作品《堪破》就是一次傳統動畫風格與現代計算機技術相結合的一次嘗試。如借鑒三個和尚，背景留白，強化人物動作，采用傳統寫意風格。但是其中又加入了新的元素和形式，如畫面處理成蠟筆畫的效果，色彩更鮮亮，提高了畫面的可觀性。技術上，前期是電腦單張繪圖，然后flash合成，再用后期剪輯加入音效和特效。保留了傳統動畫的靈活性又提高了工作效率。
五 結束語
中國的動畫發展應該走中國特色的文化道路,挖掘傳統文化資源,整合開發中國特色的動畫作品,挖掘和弘揚本民族優秀的傳統文化,重新塑造新時代的民族形象。《堪破》是我的一次嘗試，也借此想激勵熱愛動畫的年輕人，重視中國動畫的民族化，民族的才是世界的。
致謝
首先感謝老師們大學期間的教育和培養，不僅讓我對動畫有了一定的了解，也具備了一定專業知識和創作能力。也感謝同學們的互相幫助和扶持。讓我對動畫有了一腔的熱情和動力，也希望以后能堅持下去。能夠有所作為，有所貢獻，回饋學校及老師的教育和栽培。
參考文獻
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[4]馮文 孫立軍（中）.動畫概論[M].北京.中國電影出版社 2006.9
敢于挑戰“不可能”，才能有創新
很多創新成果在取得以后回望，當時的設想都是三個字――“不可能”。然而，機會往往就蘊藏在這諸多“不可能”之中。趙亞平教授深知這一點。多年來，他鎖定新型環面蝸桿傳動、齒輪嚙合理論等方面進行研究與開發，其創新成果應用前景廣闊，深受學界好評。
二包環面蝸桿傳動具備一系列優良特性，但是對各種誤差變形十分敏感，
限制了其推廣應用。平面二包傳動，由于蝸桿邊齒變尖與根切的限制，使其無法應用于蝸桿多頭數或小傳動比的場合。趙亞平據此提出了雙圓環面二包傳動這種新型環面蝸桿傳動裝置，克服了上述不足。他提出的兩點下山割線法（DPDS方法）是研究線共軛曲面嚙合特性的有力數學工具。在研究過程中，他不但注重考察誘導主曲率和滑動角等局部嚙合特性參數，而且注重考查蝸輪齒面共軛區范圍，蝸桿工作長度及瞬時接觸線的分布等全局嚙合特性，從而豐富發展了蝸桿副的嚙合幾何學。目前，雙圓環面二包傳動作為一種新型機械傳動裝置，已經獲得多項專利授權。
業內人士都知道，標準二包傳動，蝸輪齒面中部存在二次接觸區，瞬時接觸線相互交叉，接觸頻率高，容易發生疲勞點蝕，是蝸輪齒面的薄弱環節。可以通過角修形，自然地切去蝸輪齒面的二次接觸區，使原接觸區和新接觸區都和蝸桿螺旋面密切，從而大幅度地提高二包傳動的嚙合質量。趙亞平在此基礎上導出了一般化的角修形條件，指出了角修形的物理意義；數字化地論證了原接觸區和新接觸區都和蝸桿螺旋面密切，但密切的程度有所不同；闡述了角修形切除二次接觸區、同時使得蝸桿工作長度變短的機理。相關結果發表于國際期刊Science China Technological Sciences，審稿意見認為：“論文主要內容是對采用作者提出的角修正的雙圓環面二次包絡環面蝸桿傳動齒面嚙合情況進行分析。為此主要工作是建立傳動數學模型及其嚙合特性方程，并進行實例分析。論文對于該種傳動性能研究具有重要的指導意義。有發表價值。雙圓環面二次包絡環面蝸桿傳動屬尚未充分研究和開發的環面蝸桿傳動，開展相關研究，特別是采用修形技術提高其嚙合性能具有一定的理論意義。具有一定的理論價值。算例丙的蝸桿頭數達到12，遠遠突破一般蝸桿傳動的情況。”相關論文獲得過湖北省、及湖北省機械工程學會的優秀論文獎勵。目前，該研究已獲得角修正雙圓環面二包傳動及其制造方法的發明專利授權。
除此之外，針對標準傳動存在二次接觸區，嚙合性能有待進一步提高和角修形傳動雖然嚙合性能優良，但制造工藝比較復雜的問題，趙亞平提出了高度修形、中心距修形及傳動比修形等一系列制造工藝簡單且修形效果優秀的修形方案，使得環面蝸桿副雙線接觸的機理有了清晰明確的解釋。同時，他還對環面蝸桿傳動特性進行了研究，運用彈流理論和齒輪嚙合理論，導出了任意嚙合點處，卷吸速度、角和彈流膜厚系數的計算公式。擺脫開材料、載荷等因素的影響，以角反映成膜條件，以彈流膜厚系數反映油膜厚度，便于衡量整個接觸區內特性的差異，有利于分析工藝參數對蝸桿副性能的影響。有關結果曾經在CIST2008&ITS-IFToMM2008（北京）學術會議上宣讀，并發表于國際期刊TribologyTransactions。
致力于解決生產實際中的問題
出身工科背景，趙亞平一直希望自己的研究成果能夠得到推廣應用，服務經濟社會發展。為此，他多方探索，并取得了一系列成果。
在生產過程中，由于能夠實現多齒雙線接觸，各類環面蝸桿傳動對各種誤差變形都比較敏感。這是限制環面蝸桿傳動應用推廣的主要問題，也是環面蝸桿傳動的主要不足之處。而解決這個問題辦法之一，是通過失配修形，使得蝸輪副變瞬時線接觸為瞬時的點接觸。當然，這里的所謂點接觸是理論上的。實際上，由于齒面的彈性，受載之后，瞬時接觸點擴展成瞬時接觸橢圓，沿接觸跡線眾瞬時接觸橢圓集成齒面上的接觸區。上述失配修形方法，早已成功應用于錐齒輪傳動和準雙曲面齒輪傳動。但是對于環面蝸桿傳動，相關研究進展比較緩慢，主要是因為，環面蝸桿副的齒面非常復雜，沒有找到有效的方法計算瞬時接觸點。
趙亞平結合自己在相關領域的經驗，提出了兩階段下山割線法（TSDS方法），用于計算失配環面蝸桿傳動的瞬時接觸點。該法無需計算包含偏導數的Jacobi矩陣，對迭代初值的敏感性低，還能克服迭代過程中的奇異性，適宜用來求解復雜的非線性方程組；改進了確定點接觸失配齒輪副瞬時接觸橢圓的局部綜合方法，使得瞬時接觸點鄰域內曲率干涉的判別更為合理；發現以標準蝸桿和Ⅰ型蝸輪相配，組成的失配蝸輪副對各種裝配誤差均不敏感，能夠避免曲率干涉，實現較好的點接觸，而且蝸桿工作部分較長，具備可觀的承載能力；由具體算例計算出蝸輪轉角誤差曲線，表明了它具有近似拋物線形狀，說明所提出的失配方式，具有一定的減輕振動、吸收沖擊的效果。有關結果發表于國際期刊Computer-AidedDesign。
他的研究為失配環面蝸桿副的正確設計奠定了基礎。
雙自由度齒輪嚙合理論的研究，開始于上世紀60年代的前蘇聯，但是可以實際應用的曲率參數計算公式，卻得到的比較晚。對雙自由度嚙合，也還存在較多理論上的模糊之處，妨害了它的應用。趙亞平經過深入研究，指明雙自由度嚙合有退化與非退化兩種形式，給出了退化嚙合的條件，闡述了兩種形式各自的嚙合特性；提出了計算向量的新型表達式；導出了雙自由度嚙合齒輪副誘導法曲率和誘導短程撓率的新型簡潔計算公式，該公式適合于利用計算機進行編程計算；提出雙自由度嚙合齒輪副滑動率的概念，并且給出相應計算公式。有關成果發表于國際期刊Mechanismand Machine Theory，并獲得過湖北省和湖北省機械工程學會的優秀學術論文獎勵。同時，他應用雙自由度嚙合理論，對Archimedes滾刀雙自由度范成圓柱齒輪的嚙合原理進行了研究，給出了提高加工精度的工藝措施。相關成果發表于Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，PartC，Journal of Mechanical Engineering Science等國際期刊。其成果對齒輪加工工藝的改進與加工精度的提高，具有理論指導意義，同時為新型高副共軛傳動機構的創成，做了理論上的準備。
關鍵詞：航空絞車，鋼索，離合器，往復螺桿
0 前言
航空絞車是飛機拖靶時纏繞鋼索一個重要設備。但其運行不可靠、操作危險性大、工作效率低等問題一直困擾著訓練的質量。傳統鋼索收放是靠人工操作，既費事費力，往往因為纏繞不規則容易損壞絞車，甚至傷及操作人員。為此我們經過多次試驗和改進，設計出一種新型半自動化航空絞車，大大地提高了工作效率，減輕了勞動強度，降低了纏繞鋼索的危險性。
1 航空絞車技術改進方案
通過對老式航空絞車的技術分析以及使用中所出的故障問題反復研究，確定從降低纏繞速度、提高傳動精度、加裝離合裝置、改進放索架、加裝極限回繞裝置等方面加以改進，以提其工作自動化性能。
（1）降低纏繞速度
由電動機—減速器傳動：
V絞=V機/N減=1400/8=175（r/m）
V復=V絞/M=175/21.124=8.28（r/m）
改為電動機—皮帶輪減速比—減速器傳動：
V絞=V機×N減/N減=1400×0.378/8=64（r/m）
V復=V絞/M=64/21.124=3.04（r/m）
其中：V機為電動機速度，V絞為絞盤速度，V復為復螺桿速度，N皮為皮帶輪減速比，N減為減速器減速比，M為齒輪傳動比。
由此解決了以前纏繞速度過快、鋼索受力大易跳動出現間隙、轉動不平穩等一系列問題，從而保證了可操作性和工作可靠性，特別是避免了往復螺桿的損壞現象。
（2）提高傳動精度
一方面加長往復螺桿長度，加大兩端半徑，保證了纏繞鋼索兩端到位。挫修往復螺桿導槽底面，加大加厚排索頭，與往復螺桿結合由軸承連接改為自由連接。靠彈簧力，保證排索頭與往復螺桿導槽根部的深度，接觸面積增加，使傳動更加平穩。科技論文。將往復螺桿采用全包的銅瓦相鑲，校正了與上、下導向桿的平行度，提高了傳動精度。另一方面，排索機構改為活動的拖板式，可以調整排索機構與絞盤的相對位置，消除排索機構與絞盤鋼索的傳動誤差，與鋼索結合的張緊部件采用導輪與撬板式，纏繞力可調，保證了纏繞力的恒定，從而提供傳動精度。科技論文。
（3）加裝離合器
在減速器輸出與絞盤之間加裝離合器，可隨時脫開減速器與絞盤的連接。在往復螺桿與傳動部件之間加裝離合裝置，可隨時調整絞盤鋼索與往復排索機構的相對位置。每離合一次，可使排索機構落后絞盤一圈(即5．26mm)。
（4）改進放索架
在放索架轉軸兩端加裝了兩個剎車裝置，增加了纏繞中的阻尼作用，避免了因突然剎車而造成的鋼索松馳現象。
（5）加裝極限回繞裝置
為保證極限的纏繞質量，鋼索達到極限時，該裝置利用杠桿原理的作用向極限位置回轉，保證了鋼索到位，提高了返回的質量。
（6）加裝了起吊裝置
絞盤的裝卸利用起吊裝置上的手動葫蘆進行，吊起后旋轉即可卸下。
（7）改變纏繞方法
由原來排索機構與絞盤同步運行，改為排索機構與絞盤保持一定落后量，在纏繞過程中利用離合裝置始終保持一定的落后量，這樣使絞盤纏繞出的鋼索緊密、均勻，避免了鋼索跳動出現間隙。
2 航空絞車改進的技術難題
根據上述基本方案進行改進，必將遇到一系列的技術難題。我們充分考慮了各方面影響，總結出了以下技術問題。
（1）鋼索的彈性變形
鋼索具有彈性變形，雖然鋼索的直徑為5．1mm，但纏繞到絞盤上后，其直徑一般則為5．1-5．26mm，隨著纏繞緊度和層次的變化，每層的纏繞速度也隨之發生變化。由于各層的長度和纏繞速度的變化，各層的變形量也有所不同，加之鋼索質量不等和粗細不均勻以及局部受力變形必將對纏繞質量產生一定的影響。
（2）絞盤纏繞速度與排索機構的運動行程的不同步性
理論設計絞盤纏繞速度與排索機構的運動行程是同步的，但這是一種理想狀態，在機械傳動上是難以實現的。齒輪傳動存在間隙，傳動比不可能取整數，必須帶來一定的傳動誤差，此類屬于一種累積誤差，即隨著纏繞層次的增加，誤差越來越大。其后果是滯后出現鋼索堆積，排列均勻不能保證；超前出現間隙過大，緊密程度不能保證。這樣外界稍有干擾或排索頭運動到端部，則會出現紋路錯亂或局部跳動等現象。
3航空絞車技術問題的解決方法
由于纏繞的鋼索使用環境較為特殊，對纏繞質量要求比較，即要求每層平整、又要求纏繞圈數固定，為此采取以下方法加以解決。科技論文。
（1）纏繞圈數的保證
綱索纏繞的圈數關鍵在于第一層纏繞要好，此層對上面各層有著重要影響。因此在絞盤的滾筒外面固定了一個76圈的螺旋導槽筒，這樣既保證了第一層圈數固定，又保證了其它各層具有相同纏繞圈數。
（2）纏繞緊度的保證
纏繞中采用排索機構始終落后于絞盤的方法。在設計上保證往復螺桿的速度為3．04r／m。這樣在絞盤上所形成的螺距S；38~r／M：5．65mm。則理論圈數為71圈(400／5．65)，而實際是76圈，在絞盤上的螺距為5．26mm(400／76)。由此可見，往復螺桿形成的螺距大于絞盤上的實際螺距，即排索機構鋼索超前于絞盤，在纏繞中利用往復螺桿軸端離合裝置隨時調整排索機構保證一定落后量，每離合一個齒可以保持一圈螺距的落后量，從而保證了緊度。
（3）兩端到位的保證
為保證兩端到位，在運行到距端部120mm之前實施干擾，這樣鋼索到端部時與排索基本同步，兩者同時到位，為保證兩端到位時的質量，設置極限纏繞裝置，鋼索到極限后，杠桿作用由支架帶鋼索向極限運動一下，使鋼索在極限時間增長，反復試驗效果不明顯而取樣。為保證返回時仍有一定落后量，一方耐n長了往復螺桿導槽長度即由406mm增至410mm；另一方面加大了往復螺桿兩頭半徑，使排索頭在兩端行程增加，返回時仍有2--3圈螺距的落后量，保證了纏繞緊度。
（3）返回質量的保證
返回時鋼索要在端部重疊1．5圈后落下，纏繞速度快了，落下后跳動出現間隙，為此降低纏繞速度由原來減速器以175r／m的速度帶動絞盤轉動，以8．2r／m速度帶動往復螺桿轉動改為絞盤速度83r／m，往復螺桿3．94r／m的轉速，較好的解決了返回時的纏繞質量問題。
4 結束語
航空絞車自動化改進后，經過近一年的部隊使用證明，具有自動繞索功能，減少了勞動強度，提高了工作效率，有一定的推廣價值。尤其在斷電或無電源情況下，可以在減速器外伸軸端套上搖把進行人工纏繞，若使用中出現故障需要退鋼索時，只要將絞盤與減速器的離合器脫開，將鋼索與張緊裝置脫開，在放料盤上安上搖把，即可退掉所需鋼索。
參考文獻：
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2.趙敖生等，機械制造學[M]．南京：東南大學出版社， 1989
英文名稱：Electric Drive Automation
主管單位：天水電氣傳動研究所
主辦單位：天水電氣傳動研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：甘肅省天水市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1005-7277
國內刊號：62-1106/TM
郵發代號：54-91
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1975
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
關鍵詞：高強度，鐵基粉末冶金材料，應用
在模具設計前，必須進行粉末冶金制品的形狀設計。制品壓坯的形狀設計是保證產品使用要求的情況下，從壓制過程(裝粉、壓制、脫模)、模具壽命、壓坯質量等方面來考慮，并對制品圖線形狀作適當的修正。本文是將電動工具中原有的鋼制齒輪(材料為40Cr)用粉末冶金材料代替，并針對以下內容進行了二次設計：(1) 在原有鋼制齒輪齒形的基礎上對粉末冶金齒輪的齒形齒廓進行二次設計；(2) 對實際嚙合的粉末冶金燒結齒輪的尺寸修正；(3) 粉末冶金齒輪齒面接觸強度和齒根彎曲強度的理論校核。
1.齒形齒廓的選擇和計算
選擇齒輪材料應考慮如下要求：齒面應有足夠的硬度，保證齒面抗點蝕、抗磨損、抗咬合和抗塑性變形的能力；輪齒芯部應有足夠的強度和韌性，保證齒根抗彎曲能力。此外，還應具有良好的機械加工、熱處理工藝性和經濟性等要求。在齒輪傳動機構的研究、設計和生產中，一般要滿足以下兩個基本要求：
1.傳動平穩—在傳動中保持瞬時傳動比不變，沖擊、振動和噪音盡量小。
2.承載能力大—在尺寸小、重量輕的前提下，要求輪齒的強度高、耐磨性好及壽命長。
由于螺旋錐齒輪與直齒錐齒輪相比，在使用上有如下優點：
1）增大了重迭系數。由于弧齒錐齒輪的齒線是曲線，在傳動過程中至少有兩個或兩個以上的齒同時接觸，重迭交替接觸結果，減少了沖擊，使傳動平穩，降低了噪音；
2）由于螺旋角的關系，重迭系數增大，因而負荷比壓降低，磨損較均勻，相應的增大了齒輪的負荷能力，增長了使用壽命；
3）可以實現大的傳動比，小輪的齒數可以少至五齒；
4）可以調整刀盤半徑，利用齒線曲率修正接觸區；
5）可以進行齒面的研磨，以降低噪音、改善接觸區和提高齒面光潔度；
6）在傳動中產生的軸向推力較大，所以對軸承要求較高，在傳動機構中需選用適當的軸承。
由于上述特點，所以螺旋齒錐齒輪常用于圓周速度較高，傳動平穩和噪音較小的傳動中。
通過和直齒錐齒輪的比較，本設計采用螺旋錐齒輪。計算采用的是等高齒錐齒輪，即從齒的大端到齒的小端齒高是一樣的，這種齒輪的面角、根角和節角均相等。這樣設計不僅減少了大部分的計算，而且對于模具的設計和壓制來說更為有利。螺旋錐齒輪齒形參數直接影響齒輪的承載能力、輪齒剛度和傳動的動態特性，各參數相互影響、相互制約，其選擇的原則是：由各參數確定的齒形，應保證輪齒有較高的彎曲強度和接觸強度，最好符合等強度的設計原則。輪齒在嚙合時，要求傳動平穩，無齒形干涉現象。齒形形狀要力求簡單以便于制造。
1.主、從動錐齒輪傘齒輪齒數的選擇在選擇齒數時，應盡量使相嚙合的齒輪的齒數之間沒有公約數，以便使齒輪在使用過程中各齒之間都能互相嚙合，起到自動磨合的作用。同時，為了得到理想的齒面重疊系數，大小齒輪的齒數和應不小于40。
2.齒面寬F 的選擇對于等高齒錐齒輪來說：在“奧利康”制等高齒錐齒輪上，由于其延伸外擺線的曲率變化比弧齒錐齒輪的圓弧齒線大，因此，齒面寬不宜過大。一般可取F=(0.25 ~ 0.30)A0，A0 為節錐距。
3.螺旋角β 的選擇汽車主減速器錐齒輪的螺旋角多在βm=35~40°范圍內。為了保證有較大的mF 使運轉平穩、噪音低。依據經驗選βm2=36°。
4.法向壓力角α 的選擇大壓力角可以增加輪齒強度，減少齒輪不產生根切的最少齒數，但對于尺寸小的齒輪，大壓力角使齒頂變尖及刀尖寬度過小，所以在輕負荷工作的齒輪中一般采用小壓力角，可使齒輪運轉平穩，噪音低。對于本設計中的“奧”制齒輪采用的齒面平均壓力角α=17.5°。論文參考網。
5.齒頂高系數及頂隙系數齒頂高系數取ha*=1；頂隙系數C*=0.25。
2.實際嚙合的粉末冶金燒結齒輪齒形的修正及校核
壓坯密度對于提高和穩定燒結制品的強度與尺寸精度十分重要。為使壓坯密度均勻，順利脫模，結合齒輪設計的特點，對齒形以下幾部分進行了改進：
a.為了增高齒的強度和降低噪聲，同時考慮到實際當中齒形模沖加工的特點，對齒輪的齒頂和齒根的齒形進行了修正。
b.一般壓制成形都是沿著壓坯的軸向進行的。而制品中徑向(橫向)的孔、槽、健、螺紋和倒錐，通常是不能壓制成形的，需要在燒結后用切削加工來完成的。論文參考網。但本齒輪的鍵槽是軸向的，并不影響壓坯的脫模。
c.從節省原料和不影響安裝的角度考慮，把原來的三個定位凹坑改成花鍵式，而且不影響脫模，且能節省原材料。
通過對改進后的齒形進行載荷計算和齒面接觸強度的理論校核，結果說明所設計的齒形參數能夠滿足服役要求。
3.齒輪模擬臺架試驗
將上述材料的大齒輪，分別在100℃、200℃和250℃回火，硬度分別為HRC43~45、HRC38~40、HRC30~32；之后裝機進行實驗，對磨件為40Cr鋼，硬度HRC48。臺架試驗記錄結果：
第一套齒輪(硬度HRC43~45)：經裝機試驗當試驗到1.5h時，出現聲音異常，拆機檢查，小齒輪打崩二個齒，但大齒輪完好；換上鋼制的小齒輪，淬火硬度HRC42~43，經測試10h，機器正常，拆機檢查，磨損正常，即進行第二個項目測試 (空載實驗) 55h，拆機檢查，一切磨損正常，(其中換了一個轉子，碳刷3副)；之后進行模擬實驗，運轉到10.5h時，機器冒煙，燒機，停止測試，拆機檢查發現，前軸承爆裂，定轉子燒毀，大齒輪打崩一個齒，小齒輪磨損比大齒輪嚴重。經分析原因：大齒輪打崩是因為前軸承爆裂，而造成轉子亂跳而產生的，是意外發生的現象，并非齒輪強度問題所造成的，所以其材料可以繼續試驗。
第二套齒輪(大齒輪硬度HRC38，小齒輪HRC42(材料 40Cr)：進行模擬試驗運轉16h時轉子燒毀，拆機檢查，齒輪磨損正常，換轉子繼續進行，運轉26.5h時電機燒毀拆機檢查，齒輪磨損正常。換電機繼續進行，運轉7.5h時電機燒毀拆機檢查，齒輪磨損正常。再換電機繼續進行運轉12h時電機燒毀拆機檢查，齒輪磨損正常。換電機繼續進行，運轉17h時電機燒毀，拆機檢查，齒輪磨損正常。論文參考網。再換電機繼續進行，運轉15h電機燒毀，拆機檢查，齒輪磨損正常。停止試驗。
第三套齒輪(硬度HRC30~32，小齒輪HRC35，大小齒輪均為粉末冶金材料)：經裝機試驗，通過工況測試，磨損正常；第二個項目測試 (空載實驗) 30h時，大齒輪小齒輪磨損嚴重，停止測試。結論：硬度太低而造成磨損。在本測試條件下，滲碳燒結齒輪材料耐磨性優于意大利和40Cr材料；在本測試條件下，改進后齒形傳動平穩，降低噪音；由此可以認為，本課題研制的新材料和完成的齒輪齒形設計能滿足電動工具的使用要求。
【參考文獻】
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論文關鍵詞：半喂入式聯合收割機的特點與操作方法
人類社會的發展，離不開科技的力量，要建設社會主義新農村機械論文，離不開對農業技術的普及和農業機械的投資。半喂入式聯合收割機是一種具有稻、麥兼用機,性能良好，特別適合南方水田的稻、麥收割,因為半喂入式聯合收割機還可以收割較嚴重倒伏的作物，深受農民的歡迎。相對于農村農機人員文化較低，而半喂入式聯合收割機整體結構較復雜,對使用者的技術水平要求也較高。筆者對半喂入式聯合收割機的結構、操作方法以及保養維修等方面作一概述，給各地的農機人員作個參考。
主要結構特點
1.割臺
割臺動力單向同步輸送,扶禾高度和速度要適時調節,滿足不同高度作物、不同脫粒難度品種和倒伏作物要求,對嚴重倒伏作物也能輕松扶起并順利輸送。切割裝置采用動定刀組合及動刀左右雙驅動機構,割臺震動小,零部件不易損壞。寬割幡,各鏈條交接口設計緊湊,交接平穩順暢,輸送平滑均勻整齊,不易堵塞。
2.脫粒清選裝置
采用下脫式軸流二次清選機構,大直徑超長單脫粒筒,凹板包角大,脫粒間隙可調,減少籽粒破碎率,提高籽粒清潔度。上抬式脫粒筒,脫粒清選室可完全打開,清掃拆裝和維修保養方便。整體箱式大搖擺振動篩,多級篩分選,氣選方式并用,提高清選能力,改善濕脫性能。采用可更換的高強度的鋼板篩網,并可根據實際情況,增設唇形加強板、加強筋等方式來增強對難脫作物品種的適應性。
3.簡便多樣化的莖稈處理方式
莖稈處理有切碎和條放兩種方式。圓盤切草刀采用齒形陶瓷制作,且采用雙支承切斷方式,延長了刀片的使用壽命。莖稈排草兩段輸送,輸送整齊,不易堵塞。
作業開始時的調整
在作業前,必須對機組進行合理的調整,這樣才能保證機器正常工作,且有良好的作業質量,從而提高工作效率、延長使用壽命。
1.作業前調試
（1）割茬高度和割幅寬度。割茬高度的調整主要取決于地面平整度、作物生長高度及作物是否倒伏等因素。半喂入聯合收割機割茬高度—般控制在 5-15cm之間。適當提高割茬高度有利于延長割刀使用壽命。實際作業時—般不應進行滿幅收割,而應空出5-15cm的幅寬。
（2）作業速度。—般情況下,可將副變速放到高速擋,主變速位于最快的位置進行快速收割,但在作物潮濕、倒伏、高產難脫或地塊高低不平時,應適當降低前進速度,降低的程度主要視作業質量而定。
（3）脫粒喂入探度。脫粒喂入探度—般自動控制,通過調節自動脫粒深度傳感器位置使穗頭到達脫粒深度指示的位置,脫粒性能較好。當收獲過程中發現脫粒負稍較大時,可使用手動脫粒深度開關將脫粒深度適當調淺—點。
（4）振動篩篩片手柄的調整。振動篩篩片的作用主要是控制籽粒的清潔程度。在使用中篩片手柄—般位于中間位置。當籽粒清潔度差、枝梗較多時,應調小篩片的開度；當作物潮濕負荷大,雜余較多,籽粒拋灑嚴重時,應調大篩片的開度。
（5）扶禾鏈輔助撥導軌的調整。—般情況下收割直立作物,撥指導軌的位置對收獲質量影響不大。當怍物較高、作物倒伏易打結時,須將撥指導勒調到起作用的位置。當作物容易掉粒或麥收后期莖稈容易折斷時,可將導軌調整到不起作用的位置,使扶禾鏈上力拔指縮進扶禾鏈殼內。
2.作業時的適應性調整
收割機開始作業時,先將油門調至2000r/min左右,緩慢合上脫粒、割臺離合器,讓收割機緩慢進入田塊后,操作液壓轉向桿,降下割臺,通常使分禾板的尖端離地面2-3cm。在剛下田時,應將脫粒深淺裝置調至脫粒深的位置。在收割時,再根據作物的高度、脫粒效果調節脫粒深淺至恰當的位置論文提綱怎么寫。在收割50-100m后,應停下來檢查收割機的脫粒損失、谷物分離和清選效果及谷物的破碎等情況,然后對收割機進行險查和調整。調整后,繼續收割 100m左右,再進行檢查和調整,直到滿意為止。
隨時檢查定期保養
1.隨時檢查
（1）清除雜物。拆下所有防護罩、各傳動鏈條、割刀、搖動篩及脫粒濾網,打開機內清掃口,用水沖洗掉粘附在各處的泥土、雜物等,清除纏繞在傳動部位、鏈條及機內死角處的秸稈雜草,并用干布擦凈,空轉三四次,再用壓縮空氣吹掃,以清除機內的殘留雜物。
（2）保養割刀。清除動刀片及定刀片上的泥土,若刀片磨損、破損或變形超過規定時必須更換；動刀片與定刀片之間的間隙為O-0.5mm,涂油防銹。
（3）檢查、調整“扶起鏈條”檢查張緊掛鉤的下附距離(該距離的標準為 0.5-2.5mm),如過大說明鏈條松動。應調整張緊彈簧。當鏈條不能張緊時,應當拆下二節鏈條。
（4）檢查“左右穗端鏈條”的張緊度。觀察滾輪軸與罩的長孔部位,如有33m印以下的空隙屬正常；當無空隙時,說明鏈條已松,應調整。調整方祛是拆下二節鏈條(只有通過此方祛才能調整)。
（5）觀察滾輪軸與罩的長孔部位。如有33mm以下的空隙屬正常；當無空隙時,說明鏈條已松,應調整。調整方祛是拆下二節鏈條。
（6）切草刀磨損或缺損應更換；切草刀與喂入刀之間的間隙應為4.5-7.0mm,不在此范圍內,應予調整。
（7）每天檢查各緊固件的牢固性。主滾筒弓齒有無松動,切草刀的鋒利程度,各傳動部件及軸承的情況,各密封處的情況,傳動帶是否張緊,鏈條有無松弛現象,履帶是否損傷,是否有滲水滲油現象,發動機機油是否適量,冷卻水是否充滿,空氣濾芯是否干凈、儀表工作是否正常等。
（8）加注油。每天必須在割刀、割臺輸送鏈、脫粒機輸送鏈和夾持桿等活動部位加注油。在檢查中發現的問題應及時調整或修理。
2.定期保養
（1）收割機在磨合運轉時,鏈條、傳動帶和履帶會發生初期伸長,所以在最初使用20h后必須調整其張緊度。
（2）首次工作滿50h后,必須更換發動機機抽、各傳動箱齒輪油或液壓抽、支重輪和導向輪軸承內的油,更換時必須使用規定牌號的油品。
（3）首次工作滿50h后必須更換柴油濾芯和機油濾芯,以后每隔300h必須更換。
（4）工作滿200h后應更換各傳動帶、主滾筒弓齒(可反向使用)、切草刀、副滾筒弓齒、攪龍切刀、振動篩密割狡條、導向輪和支重輪的軸承。
（5）電氣系統導線每年應檢查1次。
（6）燃油管、散熱器接管、高壓油管等橡膠類零部件每2年應更換1次。 收割機的管理
收割機在經過一個作業季節后,要存放到下1個季節才使用,時間較長,應妥善保管。
（1）收割作業結束后,應將收割機從拖拉機上卸下,全部清洗1遍。檢查各零部件,對磨損件應修復或更換。
（2）將各點注足油。動、定刀片表面涂上黃油防銹。割臺擋板、扶禾器罩等涂上防銹劑。
（3）卸下輸送帶,并和懸掛機構及其他機件存放好。
（4）將收割機放置在干燥防雨處。扶禾器尖朝里放(對墻而放),以免碰壞或傷人。收割臺上嚴禁堆放其他重物,防止割臺變形。
【關鍵詞】諧波齒輪傳動；螺桿泵；增速；柔輪
0.前言
目前，世界蘊藏有巨大的稠油資源，據有關專家估計比常規原油資源高數倍至十余倍，具有替代常規石油能源的戰略地位。稠油資源分布廣泛，幾乎所有產油國都有發現。據調研資料，世界上稠油資源豐富的國家有加拿大、委內瑞拉、美國、前蘇聯等，其稠油資源約為4000～6000x108m3（含預測資源量）[1]。中國大部分含油氣盆地稠油多于常規油，有共存和有規律過渡分布的規律，稠油資源非常豐富，約占總石油資源的25%～30%以上。國內老油田大多處于開發后期，排量小，油層較深的稠油、含砂、含氣的難采油井越來越多，并且常規采油工藝投入大、產出低、短期產出與投入比不經濟，制約了各油田后期開采。針對這種情況，可以采用螺桿泵采油技術加以解決。
1.螺桿泵驅動系統設計設計要求
（1）基本參數：諧波齒輪傳動的增速比大于等于20；諧波齒輪傳動的結構外徑小于等于Ф116cm；（2）總體方案分析及設計；（3）諧波齒輪傳動結構方案及結構設計。
由于井下空間狹小，需要所設計的裝置體積較小。油管轉速為6r/min，螺桿泵轉子的轉速為120r/min，在保證增速比大于等于20的條件下，轉速可以調整。油管轉速低可以實現較長的壽命。
在功能方面，要改變原來采用的采油方式。原來的采油系統在工作時動力源的動力通過減速箱首先減速到合適的轉速然后驅動方卡子，再由旋轉的采油桿柱驅動井下采油螺桿泵轉動，從而實現將井下原油通過采油桿住與油管的環形空間舉升到地面。
2.主要功能實現方法
考慮到增速器結構尺寸較小，傳動比大，所以選擇用少齒差行星輪系。少齒差行星輪系具有體積小，傳動比大，重量輕等優點。由此，有三種增速方案：諧波齒輪傳動，少齒差行星齒輪傳動，擺線針輪傳動。
2.1諧波齒輪傳動增速
諧波齒輪傳動是一種依靠彈性變形運動來實現傳動的新型傳動，它突破了機械傳動采用剛性構件機構的模式，使用了一個柔性構件機構來實現機械傳動。構成諧波齒輪傳動的3個主要部件有：波發生器，柔輪，剛輪。諧波齒輪傳動對運動的傳遞是在波發生器作用下，迫使柔輪產生變形，并與剛輪相勻作用而達到傳動目的。 在未裝配前，柔輪的原始剖面呈圓形，柔輪和剛輪的周節相同，但兩者的齒數不相等。柔輪的齒數Z1，比剛輪的齒數Z2略少，而波發生器的最大直徑比柔輪的內徑略大。一般情況下為了有確定的輸出，都會有一個固定件，一個主動和一個從動。具體哪個固定，哪個主動，哪個從動，需要根據需要實現的功能要求來決定。當波發生器裝入柔輪后，受到一對方向通過橢圓的曲率中心和它的旋轉中心的力的作用。當輸出軸上承受載荷后，柔輪產生變形，這是柔輪對波發生器的作用力方向仍通過橢圓的曲率中心，但不通過發生器的旋轉中心，這就形成了使波發生器旋轉的旋轉矩。當輸出軸上載荷繼續增加時，柔輪作用在波發生器上的作用力和這時作用力之間的力臂也隨之增加。則作用在發生器上的旋轉矩也隨之增加。當此旋轉矩超過發生器的阻矩時，就產生了增速現象。
2.2少齒差行星齒輪傳動增速
少齒差行星齒輪傳動按傳動型式可分為NN型和N型。以N型為例。這種型式的傳動，通常均是采用輸出機構把行星輪的回轉運動傳給低速軸。N型傳動，其轉臂有單偏心和雙偏心兩種。雙偏心的轉臂，兩個偏心相差180度，裝在其上的兩個行星輪也相差180度，這樣由偏心而產生的離心力相互抵消（但這兩個離心力大小相等方向相反，且不在同一直線上，所以不平衡力偶仍然存在）。單偏心的轉臂只有一個方向的偏心，其中裝一個行星輪，必須在偏心的相反方向加上平衡重才能使離心力得到平衡。
N型常用的輸出機構有五種類型，即銷孔式、浮動盤式、滑塊式、零齒差式和雙曲柄式。以零齒差輸出機構為例。主要特點是用標準刀具在普通機床上就可加工，不需要專門的工藝裝備。零齒差輸出機構可內齒輪輸出，也可外齒輪輸出。兩對齒輪中只有一對是少齒差，起增速作用，另一對則是作為平行軸間聯軸器的零齒差內嚙合。轉臂是單偏心，必須裝設平衡重。
這種傳動增速的特點是傳動比大，體積較小，重量輕，運轉平穩，齒形容易加工，裝拆方便。合理地設計、制造及，可使其傳動效率達0.85-0.91。實踐證明，少齒差傳動最適合于大傳動比、小功率的場合，在我國已經被用到很多機械或者齒輪裝置上。但少齒差要考慮變位問題。由于內嚙合和內齒輪加工中，相嚙合雙方的位置關系、幾何關系與外嚙合不同，在設計內嚙合變位齒輪傳動時，齒數的搭配和變位系數的選擇要受到各種干涉條件的限制。為避免干涉要進行驗算，設計時要考慮齒輪根切問題。提高了加工難度，且剛度不夠高。
2.3擺線針輪行星傳動增速
擺線針輪主要由4部分組成：
（1）行星架H由輸入軸1和雙偏心套2組成，偏心套上的兩個偏心方向互成180°。（2）行星輪C齒形通常為短幅外擺線的內側等距曲線。按運動要求，一個行星輪就可傳動，但為使輸入軸達到靜平衡和提高承載能力，對于一齒差針擺傳動，常采用兩個完全相同的奇數齒的行星輪，裝在雙偏心套上，兩輪位置正好相差180°。行星輪和偏心套之間裝有用以減少摩擦的滾子軸承（稱為轉臂軸承）。（3）太陽輪 又稱針輪，針齒殼上裝有一組針齒銷，通常針齒銷上還裝有針齒套，稱為針齒。（4）輸出機構這種常采用銷軸式輸出機構。
3.結論
本次設計針對螺桿泵采油系統做了改進，由于原來用抽油桿的采油方式轉速高、磨損快、壽命低，改為直接用油管驅動螺桿泵采油。螺桿泵采油系統按驅動方式可劃分為地面驅動和井下驅動兩大類，本次設計采用了地面驅動方式。油管轉速較低，螺桿泵轉速較高，所以要設計一個增速器。
由于所設計的結構尺寸小，且傳動比大，故可選擇的螺桿泵增速有三種方式，諧波齒輪增速，擺線針輪增速，少齒差行星齒輪增速。這三種增速方式各有優缺點，也都廣泛應用。通過對三種傳動采油方案的對比分析，選擇基于諧波齒輪傳動的螺桿泵驅傳動系統。
【參考文獻】
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