基于MCU控制的自動平衡吊具
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執(zhí)行部分：接收單片機(jī)的輸出信號，并按照上位機(jī)自動、手動調(diào)平指令調(diào)節(jié)1、2號變頻器輸出，從而驅(qū)動x、y向電機(jī)轉(zhuǎn)動方向，促使主吊點(diǎn)偏移完成調(diào)平工作。無線組件將上位機(jī)和下位機(jī)無縫連接，使得上位機(jī)的控制和數(shù)據(jù)獲取更加實(shí)時(shí)。
3 吊具結(jié)構(gòu)及承重系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1 吊環(huán)
考慮吊具自身重量，并考慮起吊過程的沖擊加速度，根據(jù)GB825—88，選擇螺釘GB 825 M36，垂直懸吊2．3t。
3．2 框架
為了足夠的安全裕度，涵蓋考慮最不利情形：一端固支的水平矩形等截面懸臂梁，自由端受重力10 000／2=5000 N；自重加其它零件重量4 000 N偏于安全地視為作用于懸臂梁懸出端。矩形高為100 mm，寬為68 mm；
因此，各種低碳鋼均滿足要求。
3．3 電機(jī)
選用YVP100L2—4變頻電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速5 000 rpm，多級可調(diào)。額定功率3 kW，額定扭矩19 Nm。不使用減速機(jī)，螺距為3mm，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為960 rpm時(shí)，每秒鐘吊環(huán)移動48 mm。這個(gè)速度可以看做吊具工作時(shí)的最高速度。
電機(jī)功率=吊具上升速度×(重力加速度+上升加速度)×(被吊質(zhì)量+設(shè)備質(zhì)量)／機(jī)械效率=0．05×(9．8+0．1)×(1 000+400)／0．22=3 kW上述式子是關(guān)于吊具徹底歪斜這種最不利情況的，裕度過大。電機(jī)功率選國標(biāo)系列值3 kW。
3．4 螺紋傳動機(jī)構(gòu)
螺牙強(qiáng)度能承受(1 000+400)×9．8N的軸向力(吊具徹底歪斜，這是最不利的情況)選用梯形螺紋。因?yàn)榫匦温菁y運(yùn)動精度高，成本高。
根據(jù)耐磨性初選中徑，梯形螺紋：
其中，[p]=18MPa，ψ=H／d=2．5，Q=14 000 N，
得到d2=11．5 mm。為了更好的剛度，選d=32 mm，螺距t=3 mm。
螺母螺紋牙強(qiáng)度應(yīng)滿足：
滿足要求。另外，由于施加軸向力的結(jié)構(gòu)不允許徑向位移，所以實(shí)際的穩(wěn)定性安全系數(shù)還會高很多；其次，使用中也沒有整個(gè)吊具傾斜90度的情況。
4 小結(jié)
本文對吊具的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并說明了系統(tǒng)工作原理。對吊具結(jié)構(gòu)及承重設(shè)計(jì)、動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)給出了詳細(xì)計(jì)算過程。本設(shè)計(jì)已經(jīng)獲得了國家專利的授權(quán)。
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