某鉆機(jī)電控手柄故障分析及相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)

楊朋朋,劉 雷

(無(wú)錫市鉆通工程機(jī)械有限公司技術(shù)部,江蘇無(wú)錫214181)

本公司為某電控變量泵選擇了某電控手柄,在使用中發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)的啟動(dòng)與停止不平穩(wěn),使用一段時(shí)間后回轉(zhuǎn)便會(huì)失靈。在排除其它故障后,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可能出在電控手柄上面,經(jīng)過(guò)拆開(kāi)測(cè)量發(fā)現(xiàn):手柄各電阻均完好,只是由于螺絲松動(dòng),手柄處在中位時(shí)電位器并不在中位,測(cè)量其觸點(diǎn)處在430Ω處 (總阻值1080Ω),此時(shí)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)無(wú)動(dòng)作,當(dāng)手柄搬動(dòng)到正轉(zhuǎn)最大一側(cè)時(shí),觸點(diǎn)處在970Ω處,此時(shí)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)比正常情況慢很多。

為了解決以上問(wèn)題以及今后更好的選擇和設(shè)計(jì)手柄,決定編制此軟件。由于電控手柄常見(jiàn)的電路原理分單橋電路 (圖1)和雙橋電路 (圖2)兩種(此處所謂的單雙橋是指電位器的個(gè)數(shù)),所以在此僅針對(duì)采用這兩種電路原理的手柄進(jìn)行軟件的開(kāi)發(fā)。

圖1 單橋電路

圖2 雙橋電路

1 軟件的功能

編制的軟件主要是實(shí)現(xiàn)以下2種功能:

1)電控手柄性能分析

(1)輸出各支路的電流特性曲線;

(2)計(jì)算各支路電流最大值;

(3)計(jì)算各支路電阻最大功率。

2)電控手柄參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)輸入初始參數(shù)后,分析和比較電流特性曲線隨各支路電阻值變化的變化情況;

(2)選定輸出電流的特性曲線,確定各支路電阻值;

(3)計(jì)算各支路電流的最大值,以便選擇導(dǎo)線;

(4)計(jì)算各電阻最大功率,以便選擇合適電阻。

2 分析與計(jì)算

軟件界面如下:

圖3 主界面

圖4 單橋電路分析界面

圖5 雙橋電路分析界面

軟件編制好后,首先對(duì)上文所提到的問(wèn)題手柄進(jìn)行電流特性曲線分析。

(1)輸入各支路電阻值,如圖6所示。

(2)輸出電流特性曲線,如圖7所示。

可以看出,此手柄的輸出電流特性曲線變化很不平穩(wěn),以致鉆機(jī)回轉(zhuǎn)的啟動(dòng)和停止不平穩(wěn)。

其次分析手柄失靈情況。

變量泵的電流-排量特性如圖8所示。

手柄鎖緊螺絲松動(dòng),導(dǎo)致手柄中位時(shí)電位器處在R3=430Ω處,此時(shí)輸出電流如圖9所示。

可見(jiàn)輸出電流Ix=4.6m A＜14m A,處在死區(qū)范圍內(nèi),回轉(zhuǎn)無(wú)動(dòng)作;

圖6

圖7

圖8

圖9

當(dāng)手柄處在正轉(zhuǎn)最大位置時(shí)電位器處在R3=970Ω處,此時(shí)輸出電流如圖10所示。

圖10

可見(jiàn)輸出電流Ix=37.9m A＜0.6×85mA,所以此時(shí)回轉(zhuǎn)動(dòng)作很慢。

至此可以知道故障原因一是手柄鎖緊螺絲松動(dòng),二是手柄輸出電流變化不平穩(wěn)。

接著進(jìn)行手柄輸出電流特性曲線的優(yōu)化。

調(diào)整各支路電阻值,得到如圖11的輸出電流特性曲線。

圖11

可見(jiàn),此時(shí)輸出電流的變化就很平穩(wěn),對(duì)應(yīng)的各支路電阻值如圖12。

圖12

選定現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電阻 R0=50Ω,R1=R2=47Ω,RL=220Ω,此時(shí)特性曲線如圖13所示。

圖13

現(xiàn)在,手柄輸出電流變化與原來(lái)相比平穩(wěn)了很多。

最后計(jì)算鎖緊螺母松動(dòng)時(shí)手柄處在中位和最大位值時(shí)的輸出電流。

中位時(shí),R3′=220×430/1080=88Ω,分析如圖14所示。

圖14

可見(jiàn)輸出電流 Ix=14.1m A,處死區(qū)范圍附近,回轉(zhuǎn)無(wú)動(dòng)作。

最大位置時(shí),R3′=220×970/1080=198Ω,分析如圖15所示。

圖15

輸出電流 Ix=80.4m A＜85m A,回轉(zhuǎn)比正常情況下要慢一些,但比原來(lái)37.9m A好了很多。

3 結(jié)論

電控手柄電流輸出特性曲線的好壞直接關(guān)系到手柄在實(shí)際使用中對(duì)誤差 (螺絲松動(dòng)等機(jī)械誤差引起)的敏感性,輸出特性曲線變化越平穩(wěn),手柄機(jī)械誤差對(duì)輸出的電流影響就會(huì)越小,同時(shí)執(zhí)行元件的動(dòng)作也平穩(wěn),反之亦然。

在對(duì)手柄參數(shù)進(jìn)行實(shí)際改進(jìn)后,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,使用情況良好?？梢?jiàn)本軟件在現(xiàn)實(shí)手柄選配和設(shè)計(jì)中具有一定的幫助。

由于雙橋電路的特性曲線分析和參數(shù)的設(shè)計(jì)方法與單橋電路相同,對(duì)其介紹從略,僅對(duì)我公司所使用的某手柄的特性曲線進(jìn)行分析,分析結(jié)果如圖16所示。

由上圖可見(jiàn)其電流輸出特性也比較平穩(wěn),同時(shí)現(xiàn)實(shí)中使用情況也很好。

圖16

[1] 龔沛曾,陸慰民,楊志強(qiáng).Visual Basic程序設(shè)計(jì)教程 (6.0版)[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 華容茂,等.電路與模擬電子技術(shù) [M].北京:中國(guó)電力出版社,2004.