3915 鑄鋁轉子測試儀機械部分的設計

3915 鑄鋁轉子測試儀機械部分的設計,轉子,測試儀,機械,部分,部份,設計 XXXXXXXXXX畢業(yè)設計說明書 題 目：鑄鋁轉子測試儀機械部分的設計 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學 號： XXXXXXXXXX 姓 名： XXXXXXXXXX 指導教師： XXXXXXXXXX 完成日期： 2012年5月27日 湘 潭 大 學 興 湘 學 院畢業(yè)論文（設計）任務書論文（設計）題目： 轉子測試儀機械部分設計 學號： XXXXXXXXXX 姓名： XXXXXXXXXX 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： XXXXXXXXXX 系主任： 周友行 一、 主要內容及基本要求本課題對轉子測試系統(tǒng)機械部分進行分析設計，轉子測試系統(tǒng)主要由測量專用傳感器，測試專用夾具，測量專用模板，角度調節(jié)器，位置傳感器，PLC 控制器，工業(yè)電腦及顯示器，系統(tǒng)測試柜，測試軟件，光柵保護器。而我們主要是研究轉子測試系統(tǒng)的傳遞路線和測試專用夾具的裝夾方式以及器材的選取。1．研究轉子測試系統(tǒng)的驅動系統(tǒng)的傳遞路線，通過參數(shù)的選定主軸箱，傳感器的安裝以及氣動尾架的設計，分析其控制方式，和整體效率分析2．設計主軸箱的結構包括傳動件、箱體及其聯(lián)結件的結構設計與布置，3 設計測試專用夾具，讓傳動更加有效率和連貫。、預計達到的目標：通過此次畢業(yè)設計對轉子測試系統(tǒng)有了個較深入的理解，自己能夠對轉子測試儀的傳動系統(tǒng)進行簡單分析設計，為自己日后在相關方面的研究打下一個堅實的基礎。在此次設計中能夠熟練的利用三維建模軟件對一些機構及復雜的系統(tǒng)進行計算機模擬和仿真來解決一些困難的問題。本課題的基本要求是翻譯一篇不少于 3000 字的外文文獻，機械系統(tǒng)總裝配圖，系統(tǒng)各主要部分零件圖紙，畢業(yè)設計論文，要求不少于 1.5 字二、重點研究的問題第一章闡述了本文的研究背景，國內外鑄鋁轉子發(fā)電技術的研究現(xiàn)狀、鑄鋁轉子測試儀的研究狀況及本文的研究意義與研究內容。 第二章提出了鑄鋁轉子測試儀設計的要求和功能。 第三章做了鑄鋁轉子測試儀機械設計部分做了詳細的設計。首先講述了鑄鋁轉子測試儀工作的原理，并考慮到怎樣合理來設計鑄鋁轉子測試儀。 第四章做了鑄鋁轉子測試儀運行控制系統(tǒng)部分的設計 第五章總結全文，給出結論，并提出了下一步研究的內容。 三、進度安排序號 各階段完成的內容 完成時間1 收集資料 第一周2 總體方案確定 第二周3 主要零部件的計算 第三到第五周4 系統(tǒng)主要零部件的設計 第六到十二周5 撰寫畢業(yè)論文 第十三到十四周6 準備答辯 第十五周78四、應收集的資料及主要參考文獻［1］濮良貴,紀名剛. 機械設計[M]. 北京:高等教育出版社,2002. [2] 徐灝.機械設計手冊-第三卷[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,1993. ［3］孫垣,陳做模.機械原理[M].高等教育出版社，2006.5. 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The cast aluminum rotor directly influences the quality of motor power efficiency index. In the production process of cast aluminum rotor, due to various factors caused the cast aluminum blowhole Chlamydia residue, strips, bars, owe cast, the rotor of motor in operation when the load capacity than normal cast aluminum rotor differential, so that the motor efficiency. Because it is in a relatively large load operation to cause the motor to overheat, and cause the stator insulation performance, ultimately burning motor. Cast aluminum rotor in motor test, prior to assembly, eliminate bad cast aluminum rotor, to ensure that the motor force efficiency indicators, to improve the motor product qualified rate and the performance of motor. The traditional motor cast aluminum rotor test using ultrasound imaging technique, with high frequency magnetic, power frequency magnetic. These test methods in addition to the rotor performance is not comprehensive, because of complex process in production can not be used.The development of computer technology makes the test signal is digitized, and convenient for the artificial intelligence analysis of the cast aluminum rotor, convenient and quick testing possible, thereby testing of cast aluminum rotor performanceKeywords: electric motor，aluminum process ，testing ，quality3第一章 緒論1.1 課題的研究背景1. 1. 1 當代能源危機問題能源危機不但現(xiàn)在存在，在過去也是一直在在的,并且在未來的危機更為嚴重，而為何會存在能源危機呢?是指可供我們人類利用的能源的不充分，而不是能源本身的不足。 具體表現(xiàn)有：1 、能源轉化的方向性。并不是所有的能源都能夠被人類利用，比如內能，其它能的形式轉化為內能比較容易，而將內能轉化為其它形式的能源，就很難辦得到。2、能源分布的不均性?？梢哉f在地球上幾乎全部的能源都來源于太陽，但是由太陽能轉化成的各種能量形式在地球上的分布并不均勻，如在沙漠地帶，太陽能充足，但卻無人居住。 3、日益增加的人口導致能量分配不足。由于石油、煤炭等目前大量使用的傳統(tǒng)化石能源枯竭，同時新的能源生產供應體系又未能建立而在交通運輸、金融業(yè)、工商業(yè)等方面造成的一系列問題統(tǒng)稱能源危機。 根據(jù)經濟學家和科學家的普遍估計，到本世紀中葉，也即2050年左右，石油資源將會開采殆盡，其價格升到很高，不適于大眾化普及應用的時候，如果新的能源體系尚未建立，能源危機將席卷全球，尤以歐美極大依賴于石油資源的發(fā)達國家受害為重。最嚴重的狀態(tài)，莫過于工業(yè)大幅度萎縮，或甚至因為搶占剩余的石油資源而引發(fā)戰(zhàn)爭。 為了避免上述窘境，目前美國、加拿大、日本、歐盟等都在積極開發(fā)如太陽能、風能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者將注意力轉向海底可燃冰(水合天然氣)等新的化石能源。同時，氫氣、甲醇等燃料作為汽油、柴油的替代品，也受到了廣泛關注。1. 1. 2 環(huán)境問題到 目 前 為 止 已 經 威 脅 人 類 生 存 并 已 被 人 類 認 識 到 的 環(huán) 境 問 題 主 要 有 ：全 球 變 暖 、 臭 氧 層 破 壞 、 酸 雨 、 淡 水 資 源 危 機 、 能 源 短 缺 、 森 林 資 源 銳減 、 土 地 荒 漠 化 、 物 種 加 速 滅 絕 、 垃 圾 成 災 、 有 毒 化 學 品 污 染 等 眾 多 方面 。 1.全 球 變 暖 ： 全 球 變 暖 是 指 全 球 氣 溫 升 高 。 導 致 全 球 變 暖 的 主 要 原 因 是人 類 在 近 一 個 世 紀 以 來 大 量 使 用 礦 物 燃 料 （ 如 煤 、 石 油 等 ） ， 排 放 出 大量 的 CO2等 多 種 溫 室 氣 體 。 由 于 這 些 溫 室 氣 體 對 來 自 太 陽 輻 射 的 短 波 具 有4高 度 的 透 過 性 ， 而 對 地 球 反 射 出 來 的 長 波 輻 射 具 有 高 度 的 吸 收 性 ， 也 就 是常 說 的 溫 室 效 應 "， 導 致 全 球 氣 候 變 暖 。 全 球 變 暖 的 后 果 ， 會 使 全 球 降 水量 重 新 分 配 ， 冰 川 和 凍 土 消 融 ， 海 平 面 上 升 等 ， 既 危 害 自 然 生 態(tài) 系 統(tǒng) 的平 衡 ， 更 威 脅 人 類 的 食 物 供 應 和 居 住 環(huán) 境 。 2.臭 氧 層 破 壞 ： 在 地 球 大 氣 層 近 地 面 約 20～ 30公 里 的 平 流 層 里 存 在 著一 個 臭 氧 層 ， 其 中 臭 氧 含 量 占 這 一 高 度 氣 體 總 量 的 十 萬 分 之 一 。 臭 氧 含 量雖 然 極 微 ， 卻 具 有 強 烈 的 吸 收 紫 外 線 的 功 能 ， 因 此 ， 它 能 擋 住 太 陽 紫 外輻 射 對 地 球 生 物 的 傷 害 ， 保 護 地 球 上 的 一 切 生 命 。 然 而 人 類 生 產 和 生 活 所排 放 出 的 一 些 污 染 物 ， 如 冰 箱 空 調 等 設 備 制 冷 劑 的 氟 氯 烴 類 化 合 物 以 及其 它 用 途 的 氟 溴 烴 類 等 化 合 物 ， 它 們 受 到 紫 外 線 的 照 射 后 可 被 激 化 ， 形 成活 性 很 強 的 原 子 與 臭 氧 層 的 臭 氧 （ O3） 作 用 ， 使 其 變 成 氧 分 子 （ O2） ，這 種 作 用 連 鎖 般 地 發(fā) 生 ， 臭 氧 迅 速 耗 減 ， 使 臭 氧 層 遭 到 破 壞 。 南 極 的 臭氧 層 空 洞 ， 就 是 臭 氧 層 破 壞 的 一 個 最 顯 著 的 標 志 。 到 1994年 ， 南 極 上 空的 臭 氧 層 破 壞 面 積 已 達 2400萬 平 方 公 里 。 因 此 科 學 家 警 告 說 ， 地 球 上 空臭 氧 層 破 壞 的 程 度 遠 比 一 般 人 想 象 的 要 嚴 重 的 多 。 3.酸 雨 ： 酸 雨 是 由 于 空 氣 中 二 氧 化 硫 （ SO2） 和 氮 氧 化 物 （ NOx） 等酸 性 污 染 物 引 起 的 pH 值 小 于 5.6的 酸 性 降 水 。 受 酸 雨 危 害 的 地 區(qū) ， 出 現(xiàn)了 土 壤 和 湖 泊 酸 化 ， 植 被 和 生 態(tài) 系 統(tǒng) 遭 受 破 壞 ， 建 筑 材 料 、 金 屬 結 構 和 文物 被 腐 蝕 等 等 一 系 列 嚴 重 的 環(huán) 境 問 題 。 此 外 ， 全 世 界 使 用 礦 物 燃 料 的 量 有增 無 減 ， 也 使 得 受 酸 雨 危 害 的 地 區(qū) 進 一 步 擴 大 。 我 們 國 家 在 八 十 年 代 ， 酸雨 主 要 發(fā) 生 在 西 南 地 區(qū) ， 到 九 十 年 代 中 期 ， 已 發(fā) 展 到 長 江 以 南 、 青 藏 高 原以 東 及 四 川 盆 地 的 廣 大 地 區(qū) 。 4.淡 水 資 源 危 機 ： 地 球 表 面 雖 然 2/3被 水 覆 蓋 ， 但 是 97%為 無 法 飲 用的 海 水 ， 只 有 不 到 3%是 淡 水 ， 其 中 又 有 2%封 存 于 極 地 冰 川 之 中 。 在 僅 有的 1%淡 水 中 ， 25%為 工 業(yè) 用 水 ， 70%為 農 業(yè) 用 水 ， 只 有 很 少 的 一 部 分 可 供飲 用 和 其 它 生 活 用 途 。 然 而 ， 在 這 樣 一 個 缺 水 的 世 界 里 ， 水 卻 被 大 量 濫 用 、浪 費 和 污 染 。 加 之 ， 區(qū) 域 分 布 不 均 勻 ， 致 使 世 界 上 缺 水 現(xiàn) 象 十 分 普 遍 ，全 球 淡 水 危 機 日 趨 嚴 重 。 世 界 上 任 何 一 種 生 物 都 離 不 開 水 ， 人 們 貼 切 地 把水 比 喻 為 生 命 的 源 泉 "。 然 而 ， 隨 著 地 球 上 人 口 的 激 增 ， 生 產 迅 速 發(fā) 展 ，水 已 經 變 得 比 以 往 任 何 時 候 都 要 珍 貴 。 一 些 河 流 和 湖 泊 的 枯 竭 ， 地 下 水的 耗 盡 和 濕 地 的 消 失 ， 中 國 的 黃 河 都 已 雄 風 不 再 ， 昔 日 "奔 流 到 海 不 復 回"的 壯 麗 景 象 已 成 為 歷 史 的 記 憶 了 。 5.資 源 、 能 源 短 缺 ： 當 前 ， 世 界 上 資 源 和 能 源 短 缺 問 題 已 經 在 大 多 數(shù)國 家 甚 至 全 球 范 圍 內 出 現(xiàn) 。 這 種 現(xiàn) 象 的 出 現(xiàn) ， 主 要 是 人 類 無 計 劃 、 不 合 理5地 大 規(guī) 模 開 采 所 至 。 本 世 紀 九 十 年 代 初 全 世 界 消 耗 能 源 總 數(shù) 約 100億 噸標 準 煤 ， 預 測 到 2000年 能 源 消 耗 量 將 翻 一 番 。 從 目 前 石 油 、 煤 、 水 利 和 核能 發(fā) 展 的 情 況 來 看 ， 要 滿 足 這 種 需 求 量 是 十 分 困 難 的 。 因 此 ， 在 新 能 源（ 如 太 陽 能 、 快 中 子 反 應 堆 電 站 、 核 聚 變 電 站 等 ） 開 發(fā) 利 用 尚 未 取 得 較大 突 破 之 前 ， 世 界 能 源 供 應 將 日 趨 緊 張 。 此 外 ， 其 它 不 可 再 生 性 礦 產資 源 的 儲 量 也 在 日 益 減 少 ， 這 些 資 源 終 究 會 被 消 耗 殆 盡 。 6.森 林 銳 減 ： 森 林 是 人 類 賴 以 生 存 的 生 態(tài) 系 統(tǒng) 中 的 一 個 重 要 的 組 成 部分 。 地 球 上 曾 經 有 76億 公 頃 的 森 林 ， 到 本 世 紀 時 下 降 為 55億 公 頃 ， 到1976年 已 經 減 少 到 28億 公 頃 。 由 于 世 界 人 口 的 增 長 ， 對 耕 地 、 牧 場 、 木材 的 需 求 量 日 益 增 加 ， 導 致 對 森 林 的 過 度 采 伐 和 開 墾 ， 使 森 林 受 到 前 所 未有 的 破 壞 。 據(jù) 統(tǒng) 計 ， 全 世 界 每 年 約 有 1200萬 公 頃 的 森 林 消 失 ， 其 中 占 絕大 多 數(shù) 是 對 全 球 生 態(tài) 平 衡 至 關 重 要 的 熱 帶 雨 林 。 對 熱 帶 雨 林 的 破 壞 主 要發(fā) 生 在 熱 帶 地 區(qū) 的 發(fā) 展 中 國 家 ， 尤 以 巴 西 的 亞 馬 遜 情 況 最 為 嚴 重 。 亞 馬遜 森 林 居 世 界 熱 帶 雨 林 之 首 ， 但 是 ， 到 九 十 年 代 初 期 這 一 地 區(qū) 的 森 林 覆蓋 率 比 原 來 減 少 了 11%， 相 當 于 70萬 平 方 公 里 ， 平 均 每 5秒 鐘 就 有 差 不 多有 一 個 足 球 場 大 小 的 森 林 消 失 。 此 外 ， 在 亞 太 地 區(qū) 、 非 洲 的 熱 帶 雨 林 也在 遭 到 破 壞 。 =7.土 地 荒 漠 化 ： 簡 單 地 說 土 地 荒 漠 化 就 是 指 土 地 退 化 。 1992年 聯(lián) 合國 環(huán) 境 與 發(fā) 展 大 會 對 荒 漠 化 的 概 念 作 了 這 樣 的 定 義 ： "荒 漠 化 是 由 于 氣 候變 化 和 人 類 不 合 理 的 經 濟 活 動 等 因 素 ， 使 干 旱 、 半 干 旱 和 具 有 干 旱 災 害的 半 濕 潤 地 區(qū) 的 土 地 發(fā) 生 了 退 化 。 全 球 現(xiàn) 有 12億 多 人 受 到 荒 漠 化 的 直 接威 脅 ， 其 中 有 1.35億 人 在 短 期 內 有 失 去 土 地 的 危 險 。 荒 漠 化 已 經 不 再 是 一個 單 純 的 生 態(tài) 環(huán) 境 問 題 ， 而 且 演 變 為 經 濟 問 題 和 社 會 問 題 ， 它 給 人 類 帶來 貧 困 和 社 會 不 穩(wěn) 定 。 到 二 十 世 紀 末 ， 全 球 將 損 失 約 1/3的 耕 地 。 在 人 類當 今 諸 多 的 環(huán) 境 問 題 中 ， 荒 漠 化 是 最 為 嚴 重 的 災 難 之 一 。 對 于 受 荒 漠 化威 脅 的 人 們 來 說 ， 荒 漠 化 意 味 著 他 們 將 失 去 最 基 本 的 生 存 基 礎 --有 生 產能 力 的 土 地 的 消 失 。 8.物 種 加 速 滅 絕 ： 物 種 就 是 指 生 物 種 類 。 現(xiàn) 今 地 球 上 生 存 著500～ 1000萬 種 生 物 。 一 般 來 說 物 種 滅 絕 速 度 與 物 種 生 成 的 速 度 應 是 平 衡的 。 但 是 ， 由 于 人 類 活 動 破 壞 了 這 種 平 衡 ， 使 物 種 滅 絕 速 度 加 快 ， 據(jù)《 世 界 自 然 資 源 保 護 大 綱 》 估 計 ， 每 年 有 數(shù) 千 種 動 植 物 滅 絕 ， 到 2000年地 球 上 10～ 20%的 動 植 物 即 50～ 100萬 種 動 植 物 將 消 失 。 而 且 ， 滅 絕 速 度越 來 越 快 。 世 界 野 生 生 物 基 金 會 發(fā) 出 警 告 ： 本 世 紀 鳥 類 每 年 滅 絕 一 種 ，6在 熱 帶 雨 林 ， 每 天 至 少 滅 絕 一 個 物 種 。 物 種 滅 絕 將 對 整 個 地 球 的 食 物 供 給帶 來 威 脅 ， 對 人 類 社 會 發(fā) 展 帶 來 的 損 失 和 影 響 是 難 以 預 料 和 挽 回 的 。 9.垃 圾 成 災 ： 全 球 每 年 產 生 垃 圾 近 100億 噸 ， 而 且 處 理 垃 圾 的 能 力 遠遠 趕 不 上 垃 圾 增 加 的 速 度 ， 特 別 是 一 些 發(fā) 達 國 家 ， 已 處 于 垃 圾 危 機 之 中 。美 國 素 有 垃 圾 大 國 之 稱 ， 其 生 活 垃 圾 主 要 靠 表 土 掩 埋 。 過 去 幾 十 年 內 ， 美國 已 經 使 用 了 一 半 以 上 可 填 埋 垃 圾 的 土 地 ， 30年 后 ， 剩 余 的 這 種 土 地 也將 全 部 用 完 。 我 國 的 垃 圾 排 放 量 也 相 當 可 觀 ， 在 許 多 城 市 周 圍 ， 排 滿 了 一座 座 垃 圾 山 ， 除 了 占 用 大 量 土 地 外 ， 還 污 染 環(huán) 境 。 危 險 垃 圾 ， 特 別 是 有 毒 、有 害 垃 圾 的 處 理 問 題 （ 包 括 運 送 、 存 放 ） ， 因 其 造 成 的 危 害 更 為 嚴 重 、 產生 的 危 害 更 為 深 遠 ， 而 成 了 當 今 世 界 各 國 面 臨 的 一 個 十 分 棘 手 的 環(huán) 境 問 題 。10.有 毒 化 學 品 污 染 ： 市 場 上 約 有 7～ 8萬 種 化 學 品 。 對 人 體 健 康 和 生態(tài) 環(huán) 境 有 危 害 的 約 有 3.5萬 種 。 其 中 有 致 癌 、 致 畸 、 致 突 變 作 用 的 約 500余 種 。 隨 著 工 農 業(yè) 生 產 的 發(fā) 展 ， 如 今 每 年 又 有 1000～ 2000種 新 的 化 學 品投 入 市 場 。 由 于 化 學 品 的 廣 泛 使 用 ， 全 球 的 大 氣 、 水 體 、 土 壤 乃 至 生 物 都受 到 了 不 同 程 度 的 污 染 、 毒 害 ， 連 南 極 的 企 鵝 也 未 能 幸 免 。 自 五 十 年 代 以來 ， 涉 及 有 毒 有 害 化 學 品 的 污 染 事 件 日 益 增 多 ， 如 果 不 采 取 有 效 防 治 措 施 ，將 對 人 類 和 動 植 物 造 成 嚴 重 的 危 害 。1. 1. 3 能源的合理利用我們都知道煤炭、石油、天然氣是屬不可再生能源，總有取盡用竭的一天?，F(xiàn)代主要能源是煤、石油和天然氣，它們都是短期內不可能再生的化石燃料，儲量都極其有限，因此必須節(jié)能。風能、水能、海洋能、潮汐能、太陽能和生物質能等是可再生能源；煤、石油和天然氣等是非再生能源。隨著全球各國經濟發(fā)展對能源需求的日益增加，現(xiàn)在許多發(fā)達國家都更加重視對可再生能源、環(huán)保能源以及新型能源的開發(fā)與研究；同時我們也相信隨著人類科學技術的不斷進步，專家們會不斷開發(fā)研究出更多新能源來替代現(xiàn)有能源，以滿足全球經濟發(fā)展與人類生存對能源的高度需求，而且我們能夠預計地球上還有很多尚未被人類發(fā)現(xiàn)的新能源正等待我們去探尋與研究。對于煤炭、石油、天然氣這些不可再生的一次能源，我們能做的就是盡可能最大化地利用好它們，畢竟它們的儲量有限，我們只有不斷研發(fā)高新技術，把存在于地球上的不可再生的能源盡可能多的利用起來。因為煤炭、石油、天然氣在我們生活中起著重大作用。7而如何合理利用現(xiàn)在的資源已經成了一個嚴峻的問題,我們努力把現(xiàn)有的資源發(fā)揮最大作用成為了我們解決燃眉之急的主要措施。在生活中我們廣泛運用電機，為各種機器提供動力系統(tǒng)?？墒请姍C的性能并不穩(wěn)定，如何提高電機的壽命，成為了我們研究的課題。電機中轉子是其核心部分，可是轉子經常會發(fā)生斷條、細條、未連接到端環(huán)導條，欠鑄、氣孔、沙眼、殘渣導條，斜槽角度不良、導條的內部短路、鐵心及鋁條的一致性、端換不良。轉子的等效電阻不良及轉子的電抗不良。所以我們?yōu)榱藴y試轉子的性能，就出現(xiàn)了轉子測試儀，通過測試轉子的這些項目，來達到提高電機性能，合理利用資源的目的。1.2 鑄鋁轉子技術國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀我們研究出制造鑄鋁轉子的有兩種方法，離心鑄鋁和壓力鑄鋁。下面分別來看一下這兩種鑄鋁方法的工作原理和特點。1.2.1 壓力鑄鋁工作原理是用壓力將融化好的金屬鋁液注入型腔，待冷卻凝固成鑄件。其特點有：（1）在壓鑄過程的始終，壓力起著主要作用。（2）壓鑄時，金屬液在高速沖型過程中，如果型腔中的氣體來不及排出，就會被卷入金屬內產生氣孔。（3）由于金屬液充型過程是在壓力作用下進行的，轉子鐵心可在冷態(tài)下壓鑄。（4）生產效率高，易實現(xiàn)機械化、自動化，從而可減輕勞動強度。1.2.2 離心鑄鋁工作原理是將融化好的金屬鋁液注入旋轉著的鋁模中，使之在離心力的作用下充滿型腔，并凝固。其特點有：（1）離心力對鑄件的成型和金屬結晶過程有重要影響，它有助于金屬液中的氣體和非金屬雜物（比金屬輕）的排出。更重要的是影響到金屬結晶過程，起到加強補縮和結晶細化的作用。（2）轉子鐵心必須預熱。鐵心加熱后，在槽型斷面上得到氧化，有利于降低電機的雜散損耗。但我們采用以上方法來加工鑄鋁轉子時，鑄鋁方法和轉子質量有如下關系，鑄鋁轉子比銅條轉子異步電動機的附加損耗增加2~6倍，采用的鑄鋁方法不同，附加損耗也不同，其中壓力鑄鋁轉子電機的附加損耗最大。這是因為壓鑄時強大的壓力籠條和鐵心接觸的十分緊密，甚至鋁水擠入了疊片之間，橫向電流增大，使電機的附加損耗大為增加。此外，壓鑄時由于加壓速度快，8壓力大，型腔內得空氣不能完全排除，大量氣體呈“針孔”狀密布于轉子籠條、端環(huán)、風葉等處，致使鑄鋁轉子中鋁的比重減?。s比離心鑄鋁減少8%） ，平均電阻增加（13%） ，這樣使電機的主要經濟指標大大下降。離心鑄鋁轉子雖然受各種因素影響，容易產生缺陷，但電機的附加損耗小。采用不同鑄鋁方法的鑄鋁轉子電機主要電氣性能列表如表1.2-1：鑄鋁方法溫升0C轉子損耗W負載電流A空載電流A轉差率%離心鑄鋁70.7 359 25.2 7.96 2.6~2.8壓力鑄鋁73.1 380 25.3 8.4 2.8表1.2-1 不同鑄鋁方法的鑄鋁轉子電機主要電氣性能可見，電氣性能離心鑄鋁好于壓力鑄鋁。1.2.3 轉子質量對電氣性能的影響離心鑄鋁轉子見缺陷已在前面介紹過，下面較詳細的討論這些缺陷產生的原因及其對電機性能的影響。1、轉子鐵心重量不夠，2、轉子錯片，槽斜線不直，3、轉子斜槽寬大于或小于允許值，4、轉子斷條5、轉子細條6、氣孔7、澆不滿8、縮孔9、裂紋10、鋁的質量不好或回爐廢鋁用量過多。 1.3 鑄鋁轉子測試儀研制的目的及意義在鼠籠轉子 AC 馬達中，使用鑄鋁工藝簡化了馬達的制造工藝，使鑄鋁轉子馬達的應用非常廣泛。而鑄鋁轉子的質量直接影響馬達的力效指標。在鑄鋁轉子的生產過程中，由于各種因素造成了鑄鋁的氣孔沙眼殘渣、細條、斷條、欠鑄等，使用這種轉子的馬達在運轉時負載能力較正常鑄鋁轉子差，使馬達效率下降。由于是在相對大負載下運行，導致馬達過熱，致使定子絕緣性能下降，最終燒損馬達。 鼠籠轉子的測試，可以在馬達裝配前，剔除不良鑄鋁轉子，以保證馬達的力效指標，提高馬達的產品合格率和馬達性能。 傳統(tǒng)的馬達鑄鋁轉子測試采用了（1）超聲成像技術。（2）高頻加磁。（3）工頻加磁。這些測試方法除轉子性能的不全面外，由于工藝復雜在生產也難以應用。 9計算機技術的發(fā)展使測試信號的數(shù)字化，并且便于進行大量的人工智能分析，使鼠籠轉子方便快捷的測試成為可能，鼠籠轉子測試儀采用間接直流加磁技術測導條在切割磁力線時的電流變化，根據(jù)傳統(tǒng)的電機理論應用電腦進行分析判別，測試鑄鋁轉子的性能。圖1.3—1就為鑄鋁轉子測試儀現(xiàn)在發(fā)展的一種類型。圖1.3—1鑄鋁轉子測試儀1.4 鑄鋁轉子測試儀的研究情況目前對于快速大批量進行鑄鋁轉子質量分析的方法主要有電阻測量法和電感測量法兩種。第一種電阻測量法用于計算轉子電阻值，電阻值有助于分析轉子整體的質量，特別是標準性能方面如：效率、最大輸出功率和功耗等。電阻測量法有一定的弊端，主要是一方面電阻測量法對轉子故障的特性不能提供更多的信息，單一用電阻測量法無法確定問題的真正原因是由于轉子鋁條斷裂，還是端環(huán)有氣孔，或是斜槽角度不佳，而且電阻測量法也無法識別焊接、起動扭矩及電機噪音相關的某些問題。另一方面電阻測量法對于使用者來說難于設定標準界限，如果設定界限過嚴，造成大多數(shù)轉子被判定為不合格，這種差別尤其在工藝、原材料、熱處理等方面的輕微變化而顯得很突出。而設定界限較寬的話，就會造成幾乎沒有不良品。使用客戶很難根據(jù)自己產品的情況設置出合理的界限，在這種情況下，電阻測量法顯得有些難于實際的應用。第二種電感測量法在測量時不需要使用定子。因此電感測量法可以測試出轉子很小的故障，被測轉子在以預定恒速接近傳感器磁場轉動,磁場接近轉子外周，足以使轉子鋁條穿過磁場，鋁條穿過磁場時，鋁條中便可以感應出電壓。產生的電流流過短路端環(huán)，使鋁條中產生渦流，這些交流電反過來又在轉子中產生自身的磁場，并使傳感器中感應出交流信號，每當一條轉子鋁條穿過磁場時，就會產生一個正弦波形，轉子在旋轉一周后，完10成了一次完整的測量。對于毫無缺陷的轉子，能產生幾乎完美的正弦波形，理論上來說，完美的轉子就會產生完美的正弦波形。無缺陷的轉子能使轉子中每個鋁條都產生相同的曲線，這就有可能用不同的標準來評定波形的差異程度，從而來判定質量，可接受的變異量用工藝能力分析法來決定。電感測量法可以輕易測量出轉子鋁條發(fā)生斷裂、轉子鋁條中有空氣或氣孔以及斜槽角度誤差。電感測量法還可以根據(jù)相應的情況計算出轉子感應波形的總值，這個值對于轉子單條鋁條并不敏感，它只是對誤差敏感，因此，總值公差最為重要，要根據(jù)工藝能力和電機關鍵特性盡量設小，總值可以識別轉子中所有缺陷，如鋁質量不好、鐵芯質量不好、鋁條中有氣孔、發(fā)藍不好,這類缺陷在整個轉子中都有可能存在。二、特點：由上所述，電感測量法要遠比電阻測量法的優(yōu)勢明顯，所以在鼠籠轉子的質量測量方面，電感測量法占據(jù)主導地位。該測試儀就是采用電感測量法進行測量，該設備可以在五秒鐘以內完成對一個鼠籠轉子的質量測量（真正的測量時間低于一秒） 。測量結束時，電腦會自動顯示出測量結果以及判定是否合格，對不合格的產品顯示出是鋁條斷條、還是鋁條中有氣孔或雜質、還是槽角度不良。測量的項目有：最大值、最小值、峰峰值、平均值、占空比等。測量并控制的項目有：鋁條數(shù)、最小波幅、最大波幅、梯度、總值等?？梢哉f，這樣的一次測量足以判定該轉子是否合格。該系統(tǒng)可以進行自動和手動測量，自動測量用于正常的生產線測試，手動測量主要是用于調整工裝位置、判定系統(tǒng)故障，采集和設置系統(tǒng)參數(shù)。該系統(tǒng)可以對不同疊高、不同直徑、不同鋁條數(shù)的鑄鋁轉子進行測量，在更換品種時，只需在手動情況下進行調整工裝位置，這十分有利于客戶降低采購成本，提高工作效率。下圖1.4—1就是通過傳感器來測試轉子的性能。11圖1.4—1轉子測試儀測試部分1.5 本論文研究的內容鑄鋁轉子的應用前景非常廣闊，怎樣更好地提高鑄鋁轉子的性能是一個很有意義的研究課題。本文的選題就是在這樣的背景下，由鑄鋁轉子測試儀國內外發(fā)展現(xiàn)狀和老師的指導，然后再結合當前計算機技術、自動檢測與控制技術的特點，以檢測實用性、操作方便性、使用可靠性為原則，完成整個測試臺的設計?？紤]試驗環(huán)境清潔要求及測試能力的可擴展性，本方案采用變頻器電機變速方式。本文的主要研究內容和章節(jié)結構簡要說明如下：第一章闡述了本文的研究背景，國內外鑄鋁轉子發(fā)電技術的研究現(xiàn)狀、鑄鋁轉子測試儀的研究狀況及本文的研究意義與研究內容。第二章提出了鑄鋁轉子測試儀設計的要求和功能。第三章做了鑄鋁轉子測試儀機械設計部分做了詳細的設計。首先講述了鑄鋁轉子測試儀工作的原理，并考慮到怎樣合理來設計鑄鋁轉子測試儀。第四章總結全文，給出結論，并提出了下一步研究的內容 12第二章 鑄鋁轉子測試儀工作的要求2.1 鑄鋁轉子測試儀的基本設計依據(jù)1）適用范圍: 交流電機鼠籠轉子的檢查測試.2) 轉子直徑: 50-300 mm3) 轉子長度: 30-500mm4) 導 條 數(shù): 5-50 采樣頻率: 20MHZ 信號幅值: 5V5) 測試轉速: 100-500rpm6) 此儀器對工作環(huán)境要求寬松，既適用實驗室科研分析，又適用生產線批量檢測。環(huán)境溫度0-40℃, 電源：單相220V±10% 50HZ2.2 鑄鋁轉子測試儀的基本功能測試項目:1, 斷條、細條、未連接到端環(huán)導條.2, 欠鑄、氣孔、沙眼、殘渣導條.3, 斜槽角度不良、導條的內部短路.4, 鐵芯及鋁條的一致性.5, 端換不良.6, 轉子的等效電阻不良及轉子的電抗不良.2.3 本章小結本章首先講述了本文的總體設計要求，然后提出了鑄鋁轉子測試儀要實現(xiàn)的基本功能，為下面研究做了很好的鋪墊。13第3章 鑄鋁轉子測試儀方案及其具體設計3.1 轉子測試儀整體方案測試臺采用模塊化結構，包括電機控制模塊，測量傳感器測試模塊、測試模塊等，測試控制臺實現(xiàn)整個系統(tǒng)地遠程集中控制和數(shù)據(jù)檢測，電機控制柜為變頻器和邏輯控制元器件提供安裝平臺。鑄鋁轉子測試儀工作狀態(tài)為水平安裝，在本系統(tǒng)中，偏航減速器仍采用水平安裝方式，并用支承架來起支撐作用。工作臺置于平整的地面上（需要地腳螺釘）。考慮到該減速器為無傳動比、小扭矩輸出，測試件與被測試件中間采用傘形頂針，所以鑄鋁轉子測試儀主軸箱采用 MT4內錐主軸結構。為保證對轉子進行更好的測試，我們采用氣動尾架結構，并采用三角形導軌，以便于尾架滑動和連接。測量的結果通過測量傳感器系統(tǒng)進行對轉子質量的測量，測量的結果會在 TFT 高分辨率大屏幕工業(yè)液晶顯示器顯示出來，我們再對測試結果的波形進行分析。 3.2 鑄鋁轉子測試儀工作的原理該測試儀就是采用電感測量法進行測量，該設備可以在五秒鐘以內完成對一個鼠籠轉子的質量測量（真正的測量時間低于一秒）。測量結束時，電腦會自動顯示出測量結果以及判定是否合格，對不合格的產品顯示出是鋁條斷條、還是鋁條中有氣孔或雜質、還是槽角度不良。測量的項目有：最大值、最小值、峰峰值、平均值、占空比等。測量并控制的項目有：鋁條數(shù)、最小波幅、最大波幅、梯度、總值等?？梢哉f，這樣的一次測量足以判定該轉子是否合格。該系統(tǒng)可以進行自動和手動測量，自動測量用于正常的生產線測試，手動測量主要是用于調整工裝位置、判定系統(tǒng)故障，采集和設置系統(tǒng)參數(shù)。該系統(tǒng)可以對不同疊高、不同直徑、不同鋁條數(shù)的鑄鋁轉子進行測量，在更換品種時，只需在手動情況下進行調整工裝位置，這十分有利于客戶降低采購成本，提高工作效率。 3.3 鑄鋁轉子測試儀機械部分的具體設計143. 3. 1 鑄鋁轉子測試儀機械部分總體設計鑄鋁轉子測試儀機械部分包括測量傳感器系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、機械拖動系統(tǒng)及測試夾具，這些系統(tǒng)都一并安排在導軌上。機械拖動系統(tǒng)及測試夾具是采用小型電機采用變頻器變速，然后與主軸相連，但主軸必須是內錐，以便于測試夾具的安裝。氣動系統(tǒng)也是該轉子測試儀的尾架，在一般車床的尾架進行加以改進，去掉絲桿和手動輪，在后面直接加個活塞桿，與氣缸進行相連。而測量傳感器系統(tǒng)相當于一般車床的刀架，在其原有的基礎上，進行改造，以便于傳感器的安裝。對測量傳感器系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、機械拖動系統(tǒng)設計支承架，然后合理的布置在導軌上。3. 3.2 機械拖動系統(tǒng)及測試夾具的設計1.機械拖動系統(tǒng)的設計（1）電機的選擇由 pn?輸 入 輸 出，則 p 輸入= p 輸出=0.5KW，因此，選用額定功率為0.55KW 的異步電機，轉子測試儀的輸入轉速為1500r/min，則電機的額定轉速 n 電≥1500r/min，其中 950Tn?=4.775N.m。根據(jù)轉子測試儀轉速和扭矩可知：可選用額定功率為0.75KW、同步轉速為1500r/min、額定轉速為2825rpm，型號為 Y801—2。（2）聯(lián)軸器的選擇由 T=9550×p/n=9550×0.75/1500=4.775N.m電機轉矩：Tca=KA=1.5×4.775=7.1625N.m選用聯(lián)軸器型號為 LT4的彈性套柱銷聯(lián)軸器（3）軸的設計a.考慮軸的綜合性能，選擇軸的材料20CrMnTib.根據(jù)被測試的工件的直徑是50—300，所以選擇 MT4的內錐主軸 c.軸的受力示意圖d.軸最小的直徑的計算dmin=A0√p/n=112×0.5/1500=29.23mm所以軸的最小直徑為30mme.軸的結構設計軸的結構圖示意圖如圖3.3.1—1所示：15圖3.3.1—1主軸結構示意圖根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I—II 軸段右端需制出一軸肩，故取 II—III 段的直徑 dII—III=