回转窑系统的设计计算

第一篇：回转窑系统的设计计算

数控回转工作台及其闭环控制系统设计

中 文 摘 要

摘

要

本次毕业设计的题目是数控回转工作台及其闭环控制系统的设计。本课题主要介绍了数控回转工作台的原理和机械结构的设计，这种回转工作台是一种可以实现圆周进给和精确分度运动的工作台，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等几部分组成，是一种很实用的加工工具。它常被用于卧式镗床和加工中心上，它可提高加工效率，完成更多的工艺。通过本次对数控回转工作台及其闭环控制系统的设计，使我们不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。本课题的主要内容包括：确定数控回转工作台的传动方案;驱动力的计算及其它相关计算;机械零件的设计与校核;通过AUTOCAD绘制装配图和零件图。

数控机床的圆周进给是由回转工作台完成的，回转工作台可以与X轴、Y轴、Z轴三个坐标轴联动，从而加工出球面、圆弧曲面等复杂曲面。数控回转工作台可以实现精确的自动分度，从而扩大了数控机床的加工范围。随着数控技术越来越广泛的应用，数控回转工作台的发展已成为历史的必然。 关键字：数控回转工作台,齿轮传动,蜗杆传动,数控技术

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A b s t r a c t

- III

目

录

3.4.1 选择蜗杆传动类型 ................................................................... 15 3.4.2 选择材料 .................................................................................. 15 3.4.3 按齿面接触疲劳强度进行校核 ................................................. 16 3.4.4 蜗杆与蜗轮的主要尺寸与参数………………………………… 18 3.5 轴承的选用 .................................................................................................... 17 3.5.1轴承寿命的验算…………………………………………………… 19 3.5.2轴承游隙调整…………………………………………………….. 19

3.5.3 滚动轴承的配合………………………………………………………

3.5.4 滚动轴承的润滑………………………………………………………

3.5.5 滚动轴承的密封装置…………………………………………………

21 3.6 轴的校核与计算…………………………………………………………..22 3.6.1 轴一的校核与计算……………………………………………….. 22 3.6.2 轴二的校核与计算……………………………………………….. 25 3.7 夹紧机构的校核与计算…………………………………………………….

25 3.8 齿轮上键的选择与计算…………………………………………………..

26 第四章 控制系统的设计 ............................................................................ 27 4.1 CPU板 ............................................................................................................ 27 4.1.1 CPU的选择 ............................................................................... 27 4.1.2 CPU接口设计 ........................................................................... 28 4.2 驱动系统和人机界面 .................................................................................... 28 结论 ........................................................................................................... 29 参考文献 ................................................................................................... 30 致谢及声明 ...................................................................................................31

- V

第一章

引

言

第一章 引 言

1.1 本课题的背景和意义

2010年在北京举办的第11届中国国际机床展览会上，数控机床、加工中心、复合机床等装备在制造业内已呈现出量大面广的态势，这类工作母机在各类制造业已经得到广泛普及，清晰地表达出了时代特征和发展潮流。机床运动不管是并联运动机床，还是运动叠加的串联机床，对大多数金属加工机床来说，数控进给复合运动的加工，都是以直线轴加上回转轴的联动来实现的。为了应对日益增多的复杂零件加工、提高加工的精度和效率，多轴机床和复合机床需要进一步的创新发展。因此，在现代加工中心的开发中，数控回转工作台的设计与制造便成为了研制机床部件的核心任务之一，而数控回转工作台，同时起着承载工作重量、夹持工件的功能，因此要非常重视其创新设计。

但是，在中国数控回转工作台的产业发展中也出现了很多的问题，情况并不容乐观，如产业结构不合理，产业还集中于劳动力密集型得产品;技术密集型产品明显落后于西方发达国家;生产要素的决定性作用正在削弱;产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源的破坏力大;企业的总体规模还偏小、技术创新能力比较薄弱、管理水品也相对比较落后等。

从什么角度剖析中国数控回转工作台产业的发展状况?用什么方式评价中国数控回转工作台产业的发展程度?如何定位中国数控回转工作台产业的发展方向和前景?中国数控回转工作台产业发展与当前的经济热点问题关联度如何?此类问题，都是数控回转工作台产业发展中必须面对和解决的。中国数控回转工作台产业已经发展到了岔口：中国数控回转工作台生产企业急需选择发展的方向。

中国数控回转工作台产业发展研究报告阐述了世界数控回转工作台产业的发展历程，分析了中国数控回转工作台产业的发展现状和差距，开创性的提出了“新型的数控回转工作台产业”及其替代品产业概念，在此基础上，从而从四个方面即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确界定了“新型的数控回转工作台产业”及其替代产品的内涵。根据“新型的数控回转工

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第一章

引

言

1.3 数控回转工作台的原理与特点

数控回转工作台的使用，为加工中心和数控铣床提供了回转的坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台完成等分、不等分或连续的回转加工，加工出复杂的曲面，使机床原有的加工范围得以扩大。数控回转工作台未来的发展方向是：在规格上向两头延伸，也就是开发小规格与大规格的转台以及相关的制造技术;在其性能方面将进一步提高刹紧力矩、提高主轴转速，向可靠性的方面发展。数控机床的圆周进给由数控回转工作台来完成，被称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X轴、Y轴、Z轴三个坐标轴联动，以加工出球、圆弧曲线等复杂曲面。回转工作台可以实现精确的自动分度，使数控机床的加工范围得以扩大。数控回转工作台主要用于数控镗床与铣床，其外形和通用工作台相似，不过它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给的轴联动。为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是以给定的程序指令进行控制的。数控转台的发展方向是：在规格上向两头延伸，也就是开发小型转台和大型转台;在性能上将研制以青铜为材料的蜗轮，大幅度的提高工作台转速以及转台的承载能力;在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。 机床工具行业的发展，依赖于行业技术整体水平和创新能力的提高，依赖于机床的数控化和产品的升级换代，依赖于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变的这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张的原因，造成技术创新和技术改造的力度不大，致使附件水平的发展严重滞后，从而成为制约民族机床工业发展的瓶颈。国产配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、精度稳定性等方面与西方发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有比较大的优势。另外，近几年台湾地区的数控附件产品明显加大了对大陆市场的开发力度，使国内市场竞争态势日趋激烈。在今后几年中，我国机床附件厂要发展中档次品种，在提高产品质量、性能水平与可靠性的同时，也要跟踪学习西方发达国家的先进技术，并在产品创新下功夫;总结经验，加强产、学、研的结合，走专业化生产的路子，面向市场，积极参与竞争以满足主机发展的需要。

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第二章

数控回转工作台的原理与应用

渐增厚。但因为同一侧的螺距是相同的所以仍然可以保持正常的啮合。 当工作台静止时转台必须处于锁紧状态。为此在蜗轮底部的辐射方向上有4对夹紧瓦并在底座上均布同样数量的小液压缸。当小液压缸的上腔接通压力油时活塞便压向钢球撑开夹紧瓦从而夹紧蜗轮。在工作台需要回转时，需先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧的作用下钢球抬起夹紧瓦将蜗轮松开。 转台的导轨面是由大型的滚柱轴承支承并由深沟球轴承、双列推力球轴承及双列圆柱滚子轴承保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度因此必须采用高精度的蜗杆副。在半闭环控制系统中可以在实际测量工作台的静态定位误差之后确定需要补偿角度的位置以及补偿值，将其记忆在补偿回路中由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中由高精度的圆光栅发出工作台精确到位信号反馈给数控装置进行控制。 转台设有零点，当它作回零运动时先用挡铁压下限位开关使工作台降速然后由圆光栅或编码器发出零位信号使工作台精确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度也可以作连续的回转进给运动。数控回转工作台的具体结构如图2-1所示。

2.2 设计准则

本课题的设计准则：

1)分析转台的原理和性能;

2)创造性的利用所需要的物理性能; 3)预测机床意外载荷; 4)判别功能载荷和意义;

5)提高合理应力分布以及刚度; 6)创造有利载荷条件;

7)应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸; 8)重量要合理;

9)零件与整体零件之间精度适宜; 10)根据性能组合选择材料; 11)功能设计应适应制造工艺; 12)降低制造成本。

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第三章

数控回转工作台的设计

第三章 数控回转工作台的设计

3.1 传动方案的选择

3.1.1 传动方案传动时应满足的要求

此次设计的数控回转工作台主要由原动机、传动装置和转台组成，传动装置是在原动机和转台之间传递运动和动力的，可实现精准地分度运动。合理的传动方案应满足以下要求：

(1)机械功能的要求：应满足工作台的功率和运动形式的要求; (2)工作条件的要求：满足工作环境和工作制度要求; (3)工作性能要求：应该保证该转台工作可靠、传动效率高;

(4)结构工艺性要求：要满足结构简单、尺寸紧凑、使用维护方便、经济性合理等要求。

3.1.2 传动方案及其分析

如图3-1的传动方案所示，数控回转工作台的传动方案：一级传动为齿轮减速传动，二级传动为蜗轮蜗杆传动。

图3-1 传动方案

数控回转工作台的传动方案路线为：交流伺服电机—齿轮减速传动—蜗杆传动—数控回转工作台。

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第三章

数控回转工作台的设计

度，从而实现位移，因此，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，与伺服电机接受的脉冲形成了呼应，因此称为闭环，这样一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又回收了多少脉冲，如此，就能够很精确的控制电机的转动，因此，可以实现精确定位。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便，产生电磁干扰，对环境有要求。它一般用于对成本敏感的普通工业以及民用场合。

无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机无需维护，效率高，运行温度低，电磁辐射小，寿命长，适用于各种环境。

2.交流伺服电机是无刷电机，可以分为同步与异步电机，目前的运动控制中一般都采用同步电机，它的功率范围很大，可以得到很大的功率。惯量大，最高的转动速度低，并且随着功率的增大而快速的降低。因此，适合于做低速平稳运行的应用。

3.伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成了电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时，电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，从而，调整转子转动的角度。伺服电机的精度由编码器的精度决定。

3.2.2 伺服电机的选择及运动参数的计算

伺服电机的额定功率应等于或稍大于工作要中求的功率。如果额定功率小于工作中的要求，则不能保证工作机器正常工作，或是电机长期过载、发热大而过早损坏;假如额定功率过大，则电机价格高，由于效率和功率因数低而造成浪费。 工作所需功率为：Pw=FwVw/1000w Pw=Tnw/9550w

式中T=150NM,nw36rmin，电机工作效率w=0.97代入上式得

Pw15036/(95500.97)0.57KW

电机所需的输出功率为：Po=Pw/

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第三章

数控回转工作台的设计

常生活中用的手表、电扇等都要使用各种各样的齿轮。齿轮的种类很多，有圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、螺旋齿轮、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、蜗轮等。其中使用较多，亦较简单的是圆柱直齿轮，又称标准圆柱齿轮。

直齿圆柱齿轮啮合时，齿面的接触线均平行于齿轮的轴线。因此轮齿是沿整个齿宽同时进入啮合、同时脱离啮合的，载荷沿齿宽突然加上及卸下因此直齿圆柱齿轮传动的平稳性差，容易产生噪音和冲击，因此不适合应用于高速以及重载的传动中。

根据GB/T10085—1988的推荐，本次毕业设计采用的均为直齿圆柱齿轮。

3.3.2 齿轮材料的选择原则

齿轮材料选择的基本原则：

1)齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银;矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料;家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。

2)应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。

齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料;氨化钢和调质钢能采用氮化工艺;采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。

3)正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷;调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。

4)合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。

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第三章

数控回转工作台的设计

m=1.25mm。

3)计算齿轮传动中心距：am(z1z2)270mm,中心距尺寸的尾数应为0或5。

4)计算齿轮的几何参数：分度圆直径：d1mz145mm，d2mz288mm;齿宽：bdd120mm，取b2=20mm,b1=15mm。齿顶圆直径：da1m(z12ha)=48mm，da2m(z22ha)=90mm;齿根圆直径：df1m(z12ha2c)=40mm;df2m(z22ha2c)=83mm。基圆直径db1d1cosd1cos20o42.3mm;db2d2cosd2cos20o82.7mm。

 (4)校核齿轮传动的弯曲疲劳强度

查图16-25取标准齿轮(x=0)的复合齿形系数YFS1=4.2,YFS2=3.96;按式(16-23)验算齿根弯曲疲劳强度

2KT1YFS211071944.2MPa85.25MPaF1

F1d1bm45652.5Y3.96MPa80.38MPaF2

F2F1FS285.25YFS14.2经验算，齿根弯曲疲劳强度满足要求，故合格。

(5)计算齿轮的圆周速度，确定齿轮精度

齿轮的圆周速度为 d1n13.1445980

vms3.53ms

601000601000

查表16-7，根据圆周速度v=3.53ms,取该齿轮传动为8级精度。

(6)绘制齿轮零件图3-2和图3-3。

3.3.4 结构设计

根据齿轮的尺寸查机械设计手册表3.7—31得出小齿轮为实心齿轮，大齿轮为孔板式齿轮。结构图如下图所示：

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第三章

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3.4 蜗轮与蜗杆的选用与校核

3.4.1 选择蜗杆传动类型

由于本次传动场合为机床上的工作台，整体传动要求传动精度高，同时蜗杆副存在传动间隙，因此采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置调整间隙。根据整体传动比需要设计比较大，蜗轮蜗杆的整体传动比也比较大，蜗杆采用单头蜗杆，为了工作台在工作中受力平衡与工作平衡，蜗杆的旋向采用右旋。

3.4.2 选择材料

由于考虑到蜗杆传动效率不大，而且速度只是中等，故蜗杆用45号钢;为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求蜗杆螺旋齿面淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜Zcusn10Pb1，金属铸造。为了节约贵重的有色金属材料，此处的齿圈用青铜制造。

3.4.3 按齿面接触疲劳强度进行校核

根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距：

a3kT2(ZEZPH)2 (2-5) (1)确定作用在蜗轮上的转距T2 按Z1=2，估取效率η=0.8，则:T2Ti153.4Nmm (2)确定载荷系数K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数Kβ=1;由表选取使用系数KA=1.15;由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1;则

KKAKKV11.151.11.2651.27

(3)确定弹性影响系数ZE

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数控回转工作台的设计

δH1.531.27170402.310.9773429MPa

451552.5tanr

tan(r)验算效率 (0.95~0.96)已知r=19.45oarctanfv;fv 与相对滑动速度Vs有关 Vs=d1n1601000cosr35.51400601000cos19.54o2.76ms

从表中用插值法查的fv=0.0238;1.759o,代入式中得0.89~0.90，所以弯曲强度是满足要求的。

3.4.4 蜗杆与蜗轮的主要尺寸与参数

直径系数q=12;分度圆直径d1=42mm，蜗杆头数Z1=1;分度圆导程角

zm=arctan14.7o,齿形角20o;

d1蜗杆轴向齿距：PA=394mm;

蜗杆齿顶圆直径：da1d12ham50.4mm 蜗杆轴向齿厚：Sa12m=5.5mm 蜗轮：

Z2=120 Z1蜗轮齿数: Z2 =2a/m-q=120，变位系数Χ=0 蜗轮分度圆直径: d2mz23.5120=420mm 蜗轮喉圆直径: da2d22m=420+7=427mm

*传动比: i=蜗轮喉母圆直径: dg22ada2=462-432mm=30mm 蜗轮齿根圆直径： df2d22m(1.16X2)=415mm 蜗轮齿顶圆直径： de2d220.5m=425mm 蜗轮轮缘宽度： B=0.45(d1+6m)=20mm

3.5 轴承的选用

轴承是各种机械设备中的重要支撑件，其功能是支承轴或是轴上的零

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第三章

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3.5.1 轴承寿命的验算

1.求比值 Fa27000.49 Fb5500根据表13-5，深沟球轴承的最大e值为0.44，故此时

Fae。 Fb2.初步计算当量动载荷P,根据式(13-8a) Pfp(XFrYFa)

按照表13-6fp1.0~1.2，取fp=1.2。

按照表13-5，X=0.56,Y值需在已知型号和基本额定静载荷Co后才能求出。现暂选一近似中间值，取Y=1.5，则

P1.2(0.5655001.52700)N8556N

3.根据式(13-6)，求轴承应有的基本额定动载荷值

60nLh60125050008556N61699N C=P1061064.按照轴承样本或设计手册选择C=61800N的6310轴承 此轴承的基本额定载荷Co=38000N.验算如下：

Fa27001)求相对轴向对应的e值与Y值。相对轴向载荷为0.07105，

Co38000在表中介于0.07-0.13之间，对应的e值为0.27-0.31，Y值为1.6-1.4。 2)用线性插值法求Y值。

(1.61.4)(0.130.07105) Y=1.4+1.579

0.130.07 X=0.56, Y=1.579 3)求当量动载荷Po P=1.2(0.5655001.5792700)8870.28N 4) 验算6009轴承的寿命，根据式(13-5)

106C106618003()()h7000h5000h

Lh60nP6012508870.28即高于其计算寿命。故该对轴承适用。

3.5.2 轴承的游隙的调整

轴承的游隙通过预紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。

3.5.3 滚动轴承的配合

滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采

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3.5.5 滚动轴承的密封装置

密封对轴承来说是不可缺少的。密封既可以防止润滑剂的泄露，也可以防止外界有害异物的侵入。否则会引起轴承滚道的磨粒磨损，降低轴承的使用寿命，还可能使轴承零件受到有害气体和水分的锈蚀，加速润滑剂老化。因此，轴承的密封装置是轴承系统的重要设计环节。设计时应考虑能达到长期密封和防尘的作用，同时要求摩擦和安装误差小，拆卸、装配方便，维修保养简单。

密封装置可分为静密封(固定密封)和动密封(转动密封)两种，前者称为垫圈密封，后者称为密封圈密封。按密封的结构形式又可分为接触式密封和非接触式密封。

接触式密封是密封装置和密封部位间存在着贴合压力的直接接触。因此接触式密封装置的接触形式、贴合压力、润滑状态、滑动速度以及相接触处的表面加工质量等因素都会直接影响到轴承摩擦力容许转速及温升。所有接触式密封装置在运转使用过程中会发生磨损，其磨损和失效的程度与接触式密封装置本身性能及使用条件有关。

非接触式密封就是密封装置和所需密封部位间不发生直接接触。由于非接触式密封装置中的密封间隙处，除了存在润滑剂摩擦外均不会出现任何其他的摩擦，因此非接触式密封不会产生磨损，使用时间较长也不会产生明显的热量，可适用于转速较高的地方。但密封的间隙也不能过大，否则起不到密封效果。

轴承的密封装置可以设置在轴承的支承部位，也可以设置在轴承上，前者为支承密封，后者为自身密封。

此处采用的是接触式密封，唇形密封圈。

唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内;如果主要是为了防止外物浸入，蜜蜂唇应朝外。

3.6 轴的校核与计算

轴是组成机器的重要零件之一。轴的主要功能是支撑齿轮或带轮等传动零件和轴上其他零件，并传递运动和动力。同时，它又通过轴承被支撑在机架上。轴

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第三章

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2T2350167N476N6 d273tantan20o4666N1748N

蜗轮的径向力

FrFrocoscos121520

蜗轮的轴向力

Fa=Fttan4666tan12o1520N1015N

蜗轮的圆周力

Ft2

3)计算支反力及弯矩。根据图b所示的受力关系绘制垂直平面内的受力简图，如图c所示。求支反力：由MB0,得

Fr59FAV118Fad20

Fr59Fad217385910142732所以 FAVN88N

118118由FV0, 得FBVFrFAV1738(-98)N1866N

求垂直平面各截面的弯矩。对轴的各截面受力状态分析可知，传动力作用点所承受的弯矩最大，对该截面设定为I-I截面;此外，轴段3上承受了较大弯矩的部位是与轴段4连接的直径变化处，对该界面设定为截面。上述两截面是需要校核的两个截面。

; 截面：MIV左9859Nmm5682Nmm

MIV右=183659Nmm108326Nmm

截面：MV1836(5933)Nmm47766Nmm

根据上述计算结果绘制垂直平面内的弯矩图，如图C所示。

计算水平平面内的支反力及弯矩。根据图b所示的受力关系绘制水平平面内的受力图，如图d所示。

求支反力：;由MB0,得

如图d所示，传动力Ft布置于两支反力的中间，且距离相等，故

Ft4666

FAHFBHN2363N

22求垂直平面各截面的弯矩。

截面：MIH233359Nmm=137667Nmm

截面：MV2333(5933)Nmm60668Nmm 求各剖面的合成弯矩。 I-I截面：MI左=M2IVM2IH (-5782)21376472Nmm137668Nmm

MI右=M2IVM2IH10832421376472Nmm175259Nmm 截面：

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第三章

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3.6.2 轴二的校核与计算

轴二即蜗杆轴的校核与计算方法与轴一相同，经校验该轴符合要求。

3.7 夹紧机构的校核与计算

在本次设计中采用液压缸作为转台的夹紧机构，液压缸又被称为油缸，它是液压系统中的执行元件，其功能就是将液压能转换成直线往复式或摆动式的机械运动。液压传动具有很多优点：

1、工作比较平稳，反应快，冲击小，可以高速启动;

2、液压缸的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑，能够输出较大的力;

3、控制调节方便，便于实现自动化;4由于功率损失所产生的热量可由流动的油带走，因此，可避免在系统某些局部位置所产生的过度温升。

单个油缸的尺寸计算：

1、活塞：

- 25

第三章

数控回转工作台的设计

选A型平键 根据直径d=15mm和轮毂宽度15mm，从表21-1中查的键的截面尺寸为b=5mm，h=5mm，l=10mm，此键的标记为：

键 55 GB 1096-90 (2)校核挤压强度

p4Tdhlp L=L-B=(10-5)mm=5mm T=525250Nmm，由表21-2查的许用挤压用力为p=(100-120)Mpa 则p452525015510MPa79.8MPap，故挤压强度足够。 电机外伸轴上的半圆键为 键 C315 GB 1096-79 其校核方式和蜗杆轴上的键相同，经校核强度足够。

- 27

第四章

控制系统的设计

0、定位器中断1)、RAM为128B、14位的计数器WDT、I/O接口共有32个。

4.1.2 CPU接口设计

CPU接口部分示意图如4—1所示：

图4—1 AT89C51需要完成的任务：

(1) 将行程开关的状态读入CPU,通过中断进行处理，它的优先级别最高。 (2) 通过程序实时控制电机和电磁阀的运行。

(3) 接受键盘中断指令，并响应指令，将当前行程开关状态和键盘状态反应到LED上，实现人机交互的作用。 AT89C51的I/O接口按以下方式分配： 1) 2) 3) 4) P0口通过锁存器741S373控制七段数码管的段; P1口通过扫描矩阵键盘获取外部指令; P3口控制七段数码管的位的选择;

P4口用于反馈回路的信号输入(光栅)、电磁阀驱动、急停信号等。

4.2 驱动系统和人机界面

传动驱动部分包括交流伺服电机和电磁阀的驱动，交流伺服电机必须满足快速急停、定位和退刀时可以快速运行、工作时能带动工作台并克服外力并按照指令的速度运行。在定位和退刀时夹紧机构放松。

人机界面的设计准则为：要有良好的人机交互能力，要求操作方便。此系统中的八个数码管前四个可以显示键盘输入的数据等指令，后四个可以记下工作台的显示光栅反馈给单片机的位置信号，并将角度位移显示出来。

- 29

致谢及声明

致

谢

衷心感谢导师杨教授对本人的精心指导。在此次毕业设计中，由于我所学知识过于繁杂，而且不精，不够系统，所以在做毕业设计时总是会有茫然的感觉，往往遇到问题时就会向老师请教，老师也总是不厌其烦地给我讲解，给我启发，让我知道该怎么去解决所遇到的问题，慢慢得，我学会了如何独立的去解决问题。记得每次去见老师，让老师检查我们所做的东西，老师往往要在电脑前坐好几个小时给我们指点设计中的不足。真诚地感谢杨老师的辛勤付出!

杨教授的言传身教将使我终生受益，同时，杨教授广博的学识和严谨的治学态度也值得我终生学习。

第二篇：干法回转窑窑体散热计算模型

干法回转窑窑体散热计算模型

www.cnnai.net 2009.06.27 1 大型干法回转窑散热计算方法分析

由于回转窑内部气体温度沿轴线分布函数和物料温度沿轴线方向的分布函数非常复杂，相关的热传导过程的数学模型建立也是非常复杂的，而由此决定的窑体表面散热情况很难得到一个接近实际的模型。据笔者测算，某日产5000吨熟料的大型预分解窑窑体散热量，大于窑内供热量的10%，是生料配比过程不得不考虑的问题，同时，窑体散热随窑内热工状况的变化而不断变化，由于窑体散热计算偏差而导致配比失真或窑温波动，会直接造成出窑熟料游离钙偏高，强度受到影响，水泥质量稳定性也大受影响。对于回转窑窑体散热的计算，目前常见有以下三种方法： 1.1利用经验公式计算[1]。比如张浩楠等有关专家认为，回转窑筒体散热仅与窑体直径有关，其计算公式为： (kJ/kg熟料)，或者(kJ/kg熟料)。

1.2固定一个数据[2]。比如胡道和教授在计算中取系统散热损失为固定值460(kJ/kg熟料)。 1.3现场实际测量和计算[3]。选择不同的测点测得窑体表面温度和散热面积，利用下式计算：

。

其中，为每小时总的窑体散热量(kcal/h);F为每一部件或表面的面积(m2);

窑体表面温度;

为综合传热系数(kcal/h.m2.℃);周围大气温度。其中综合传热系数又与风力和风向，以及当存在两台以上回转窑时窑体之间距离有关。

以上三种方法都是经过大量数据统计或推导得到的，前两种计算方法与实际情况有一定的相关性，但都存在一定的局限和偏差。第三种方法能够比较准确地反映窑体散热状况，但不易实际操作。随着窑体表面温度红外探测技术不断成熟，完全能够寻找到一种比较准确而且可操作的窑体表面散热量的计算方法。

2 合理假设

尽管回转窑运行时的具体情况十分复杂，但在某一时间段内，其系统温度分布应该是处于相对稳定状态，这就给我们做出合理的假设、测量和计算提供了可能性。

由于回转窑不断旋转，可以合理地认为在垂直于窑轴线同一截面上，窑内保温材料和窑体沿圆周方向的温度为均匀分布。在垂直于窑体轴线的任一截面上，窑内耐火材料的内表面，窑内耐火材料与金属窑体结合面，窑体外表面的温度是相同的。同时，耐火保温材料外表面温度等于窑体基材内表面的温度。

3 窑体材料内部传热计算模型

首先，在沿轴线方向x处，垂直于轴线的截面上，沿半径方向在相同时间内，耐火砖(导热系数为λ1)沿径向的热流通量q和窑体钢板(导热系数为λ2)沿径向的热流通量Q相等。根据傅立叶方程有：

, ，;

， 。

由于λ1<<λ2，所以沿窑体径向外壳钢板内的温度梯度大大低于耐火砖内的温度梯度。

同样，如果沿窑体轴线方向耐火砖保温层及窑皮温度变化符合关系，窑体钢板材料温度变化符合关系，则在位置向方向同样有：

处，耐火砖温度为，窑体钢板温度为，根据傅立叶方程在径

;

;

， ;

。(C为积分常数)。

代入一种已知条件：当耐火砖沿轴向温度梯度为0时，窑体钢板沿轴向温度梯度也为0。代入公式计算得：C=0，即：

这就证明了，无论沿窑体径向或者轴向方向，窑体钢板内温度梯度与耐火砖内的温度梯度之比，等于耐火砖导热系数与钢板导热系数之比。比如碳钢(C≈0.5%)在300℃热传导系数为42.0(w/m.℃)，而相同温度下的镁砖的导热系数仅为2.1(w/m.℃)，就高温带而言，窑内物料温度变化范围为1300～1450℃，在这个范围内，窑体钢板温度波动范围仅为几度;在过渡带物料温度变化范围为800～1300℃，耐火砖温度变化应该在700～1200℃，窑体钢板外表面温度变化范围也仅为20℃左右。进一步，可以利用取两端平均温度或者取特殊点温度算术平均值后进行计算的方法缩小误差，就得到容易测定和计算的窑体散热计算数学模型。

另外从材料微观结构来看，金属窑体导热机理与无机非金属耐火材料导热机理有本质的不同。金属材料主要依靠自由电子的运动而传递热量，其内部热阻非常小，温度分布趋于均匀。而无机非金属耐火材料依靠内部共价键的振动而传递热量，其传热速率远远低于金属材料。所以，在金属材料内部温度梯度大大低于该段窑体内衬耐火材料内的温度梯度。在一定区域内，窑体钢板外表面温度梯度很小，完全可以看作一个线性变化，从而在计算中用其两端温度算术平均值代替。 本观点通过大型干法生产线窑体温度红外扫描测定系统得到证实。

图1 窑体外表温度扫描及分析

图1为某大型干法窑表面温度扫描图。该窑体内部耐火材料砌筑方案如下方所示，沿轴线方向用不同的耐火砖作为保温隔热层。可以看出，筒体温度的变化情况与该段物料温度和该段筒体内部耐火材料的品种有密切关系。 4 窑体向大气散热量计算模型

从理论分析和实际情况中我们知道，窑体钢板散热和大气温度、风力和风向有关。

4.1大气温度。对我国多数地区来说，每年温差可能达到40℃左右，窑体散热量与窑体表面和大气的温差密切相关，所以，大气温度是一个比较重要的因素，必须关注其对窑体散热的影响。

4.2风力、风向、风冷设备及周围建筑或设备。根据理论分析，风力和风向以及窑体与周围建筑或设备的相互影响都会对窑体散若产生影响。但是，目前多数新型干法窑体散热都采用了强吹风辅助散热方法，冷却风机吹风效果远大于自然的空气流动的影响并且是恒定的;同时窑体周围建筑或设备也是固定影响因素。所以，为了便于计算可以忽略大气风力和风向以及窑体周围建筑或设备的影响，或者说其影响已经包含在误差系数中。

4.3托轮和传动轮带。如图1所示，在托轮和传动轮带位置散热量明显增加，这在窑体温度探测图上有显著的反映。由于托轮和轮带的散热面积是固定的，所以我们认为：托轮和轮带对散热的影响也是稳定的，并且可以在计算中利用一个误差系数一并解决。

4.4窑内结圈。我们发现，窑内结圈对窑体外表面的温度有明显影响。这是一个不易确定的因素。但从整体上看，可以通过修正系数解决。

4.5窑头、窑尾表面温度失真。因为窑头处涉及到漏风和窑头罩的散热影响，故考虑窑头罩散热情况，应该忽略温度下降造成的散热差异，而采用烧成带特征温度进行计算。窑尾情况相类似。

4.6 散热系数方程回归：

根据有关散热系数的实验，散热系数与温差和风速有关。

所以，可以以窑内反应带以及耐火材料的不同为基础，沿窑体轴向分为n段：在Ln段，以其两端温度的算术平均温度tn为标准，代入散热系数回归方程式计算得到该段在此算术平均温度下的散热系数Kn，然后进行计算：

其中： ta为大气温度。

+C D为窑体外径。 C为误差修正常数。

以上即为本文推出的回转窑窑体表面散热计算的数学模型。

4.7 计算模块：

根据以上计算方法建立下述计算模块。利用数据库模块保存耐火材料砌筑方案和温度参数，利用计算模块进行窑体散热量的计算。该模块可以被反复引用。

图2 窑体散热量计算模块图

5 结论

5.1 在窑内耐火材料种类不变或相近条件下，回转窑体外表面沿轴线方向的温度梯度仅为窑内耐火材料温度梯度的几十分之一。完全可以用该区域两端温度算术平均值来代替。

5.2 由此可以得到回转窑窑体表面向大气散热的一个简化而实用的计算方法。

5.3 利用散热量计算模块能够比较准确和快速地计算回转窑窑体的热量散失，及时修正熟料热耗，稳定窑内热工制度，保证熟料质量。

关键字：回转窑 耐火材料

第三篇：外文翻译(中文)能源审计和干法水泥回转窑系统

能源审计和干法水泥回转窑系统 -个案研究

Tahsin Engin *, Vedat Ari 摘要

水泥产量一直是世界上最密集的能源产业之一。为了生产熟料回转窑广泛用于水泥厂。随着干式旋转窑水泥厂在土耳其的能源审计分析工作体系本文论述。该窑有600吨，每天熟料生产能力。结果发现，约40%的总输入能量正在通过热烟气(19.15%)，失去了冷堆(5.61%)和窑壳(15.11%对流加辐射)。一些可能来恢复热损失的方法进行了介绍和讨论。结果表明，大约15.6总输入能量(4兆瓦)%可以回收。

关键词：水泥厂;回转窑，能源审计;热平衡;热回收 1. 简介

水泥生产是一个能源密集型的过程中,消费大约4GJ/吨水泥产品。从理论上讲,生产1吨熟料至少需要1.6GJ热。然而，事实上，对于装备精良先进的窑平均每单位能耗是水泥生产每吨约2.95GJ热，而在一些国家，消费超过5GJ/ton。例如，中国在关键的工厂生产熟料平均能耗的5.4 GJ /ton。

能源审计已成为其中一个最有效的程序,一个成功的能量管理程序 。能源审计的主要目的是提供一个能源消耗和能源使用的不同组成部分的分析，揭示准确的帐户的详细信息，确定有关节能的可能的机会。

废热气热回收和热窑表面在窑系统的潜在途径，以改善整体效率窑闻名。但是，它仍然是相当困难的公开文献中找到了详细的回转窑系统的热分析。本文着重于水平回转窑系统，该系统已在土耳其凡水泥厂利用能源审计。一个详细的热力学分析窑系统首先给出，然后，一些主要的热量来源，回收热量损失可能途径进行了讨论。

2.过程描述和数据采集

回转窑耐火内衬管是一个直径达6米。他们通常是倾斜3%-3.5%夹角,他们转速在1-2rpm范围之内的。旋流式预加热器广泛用于预热原料进入前窑的摄入量。在一个典型的干法回转窑窑系统，在预热器开始预煅烧，和大约有三分之一的原始材料会预先在预热结束煅烧。。预热器加热到850℃的原料顺序经过回转窑火焰。在煅烧区700至900℃的氧化钙和氧化铝、氧化铁和白炭黑与石灰发生的反应。900和1200℃之间,熟料生成硅酸二钙和硅酸三钙,反应不断进行。 区域的温度会上升到1250 c。因为在冷却阶段铝酸三钙为液态形式,如果冷却是缓慢的,可以解除alite回到液相和belite出现二次。快速的产品(熟料)冷却使热量从熟料散发，可以提高产品质量。

凡从水泥厂所采取的数据已经收集了很长一段时间，当第一作者是在该工厂工艺工程师。该厂采用了一系列的干法工艺旋流式预加热器和斜面窑。窑直径为3.60米和长为50米。每天的平均生产能力600吨熟料,具体的能源消耗达到3.68GJ/ton。在2年已采取大量的测量，平均值都作了详尽的记录

3.能源审计和热回收 3.1.质量平衡

对于干煤和预热器组成的平均废气在图所示。对煤炭组成的基础上，净热值已发现30600千焦耳/公斤煤。

它通常是更方便的定义在单位时间内每公斤熟料生产质量/能量数据。窑的系统的质量平衡，是在图总结。所有气体流被认为是在给定的温度下的理想气体。 3.2。能量平衡

为了窑系统热力学分析，以下假设： 1. 稳态工作条件。 2. 在环境温度变化被忽视。 3. 寒冷的空气泄漏到系统中是微不足道的。 4. 原材料和煤组成没有改变。 5. 窑平均表面温度不会改变。

所收集的数据为基础，能源平衡应用到窑系统。方程的物理性能和可在Peray手册[7]。参考焓，认为完全燃烧，该系统的完整的能源平衡见表2。从表2清楚的总能量的过程中使用的是3686千焦耳/公斤，主要热源是煤炭，给人一种3519千焦耳/公斤熟料(95.47%)，总热量。此外，能源平衡表2 表明之间的总热量和总热量的输入输出一致性好。由于资源的损失大部分热量都被认为是，只有一个273千焦耳/公斤，能量从输入熟料热差。这种差异是近7%和总输入能量可以归因于假设和数据的性质。损失的热量分布合理的各个组成部分展品和其他一些重要的数据吻合文献报道[2,5,7]。 3.3。窑余热回收系统

整个系统的效率可以定义由G¼¼问6= Qtotal输入1795=3686¼0:487或48.7%，可视为相对较低。基于当前的干法工艺方法有些窑系统在满负荷运行将有55%的效率。整体窑系统的效率可以提高热回收的部分损失。回收的热能可以用于多种用途，例如发电和热水准备。有几个主要的热损失，这对于热回收审议来源。

这些都是热损失：

(1)窑废气(19.15%), (2)热空气冷却器堆栈(5.61%), (3)辐射窑表面(10.47%)。

在下面的部分，我们讨论了一些可能的方法为追讨这笔浪费热能。

3.3.1.废热的回收蒸汽发生器使用(WHRSG)

有问题在工厂必须捕捉，否则将被浪费，环境的热量，并利用这些热量来发电。最容易到达的，最具成本效益的是可用熟料冷却机排出的窑废气。窑废气从 315℃下降至215℃由冷却机排除。热废气直接通过蒸汽发生器(WHRSG),与水换热完成能量转换一个典型的WHRSG周期示意图如图所示。可用的能源浪费是这样

使蒸汽产生。然后将这种蒸汽用来驱动蒸汽涡轮驱动发电机。产生的电力将抵销了部分购买的电力，从而降低了电力需求。为了确定了发电机的大小，必须从气流中确定可用能量。一旦确定了，指定的压力蒸率的近似值 就可以找到。热气的速度和压力将决定发电机的大小。以下计算被用来寻找发电机的大小。 QWHRSG =Qavailableη

其中η是WHRSG效率。由于各种损失和效率低下的固有气流转移到水内WHRSG循环，而不是所有的可用能源的能量都将被转移。对WHSRG效率必须作出合理的估计我们假设一个蒸汽发生器，85%的整体效率。当气体通过WHRSG的推移，能量会被转移和气体的温度会下降。针对水轮机进水压力为8条，在WHRSG出口温度最低流，饱和温度大概是170 ℃。作为一个限制的情况下，我们假定出口温度为170℃。在退出WHRSG，这些能量流可以恢复使用紧凑式换热器。 因此，最终温度可以减少尽可能低，但是也是有温度限制的。根据最终温度的限制，最后焓已计算为

hair = 173 kJ/kg, and heg = 175 kJ/kg。 因此,现有的热能是: Qavailable =〔meg (egeheg1 - heg2)+ mair(ehair1 _ hair2)〕×mcli Qavailable=〔2.094-(337-175〕+0.94×(220-173)〕×6.944≈2662 kW 因此，这将是通过WHSRG能量传递的 QWHSRG = 0.85×2662=2263kW 下一步是要找到一个蒸汽涡轮发电机，可以利用这种能量。由于蒸汽涡轮是一块旋转的机器，如果适当的保养和使用干净的电源供应干蒸汽，汽轮机应该持续一段相当长的时间。考虑到涡轮8条和10千帕的压力冷凝器压力，它可以证明的净功率，这从涡轮机将得到，几乎是1000千瓦。如果我们假设有用功率 生成的是1000千瓦，那么预期的节省将在1000基于负荷降低千瓦。假设使用8000小时，我们发现节省的能源=(发电量)×(使用时间)节省的能源= (1000 kWT)×(8000h/yr)=8×106 kWh/yr电力的平均单价为0.07可采取美元/千瓦时，因此，预期将节省成本节约成本=0.07×8×106 =560000 USD/yr。 3.3.2。利用余热预热原料

收回水泥厂余热的最有效方法之一是将预热熟料煅烧过程前的原始材料 引导气流进入原料磨就普遍做到这一点。除了增加它的温度这样就得到一个更有效率的磨削。然而,大多数粉末后的生料是不能直接发送到窑,因此,升高原材料的温度不是总有道理的,因为它将会被储存在仓库中一会儿在进入烧成过程。 有一个在本研究中考虑核电厂磨，以下计算向显示多少能量可以通过预先加热原料保存。在轧机的优点是原料加热干燥的材料，因为它在很大程度上潮湿的性质。对于所考虑的厂房，原料水分含量约为6.78%，这表明了对0.7845千克/秒(0.113公斤/公斤熟料)水的质量流率来成磨坊。混合两种主要热气流将导致约280℃到一个单一的气体流，如图所示。运用质量守恒原理和节约能源法共 对轧机(忽略热损失)在对原料的温度上升了85℃，而气流冷却到150℃.它是

明确的是，大多数有用的能源必须用于加热水从15100℃，并在此温度下汽化完全。 4. 结论

一个详细的能源审计分析，可直接应用于任何干窑系统，已 提出了具体的关键水泥厂。输入热能分配系统 组件结果表明，在总输入和输出能量相当一致，给了显着 见解有关整体系统效率低的原因。根据研究结果得到了系统的效率为48.7%。热损失的主要来源，已被确定为窑排气(总投入的19.15%)，冷却器排气(总投入5.61%)和联合辐射和从窑表面(总投入的15.11%)，对流换热。对于前两个损失，传统WHRSG系统的建议。计算表明，1兆瓦的能量可恢复。对于窑面，二级壳系统已提出并设计。这是认为该系统的使用将节能3兆瓦。 因此，整个系统的总储蓄据估计，有近4兆瓦，表明了15.6%的能源总输入能量回收。在偿还期为二系统预计将低于1.5年。

第四篇：《计算机系统的组成》教学设计

一、学习者分析

随着社会的进步,计算机的使用范围越来越广,计算机的硬件发展越来越迅速,计算机在家庭中的普及程度越来越高,很多学生的家中都有了计算机,但对计算机的认识可能仅仅局限于上网与打游戏,对于计算机系统也只能从自己可以看到的来理解,认识比较片面,通过学习本节内容,系统地认识计算机系统。

二、教材内容分析

1、本节的主要内容

本节的主要内容有计算机系统的组成、硬件系统、软件系统。要求学生从信息处理的角度了解计算机系统的基本组成。

本节课的内容涉及很多专业术语,这些术语都是比较难理解和掌握的,大多数学生学习起来有一定的难度,教师在教学中可能通过学习活动,引导学生观察、分析、比较、归纳和总结,使之逐步掌握《计算机系统的组成》的知识。

2、教学重点、难点:

重点:计算机系统的组成及结构,各主要部件的作用,存储器的单位及其换算。

难点:计算机系统的组成及结构。

3、课时安排:1课时

三、教学目标 1.知识与技能

(1)了解计算机硬件和软件的概念及其关系; (2)了解计算机硬件的各个组成部份及其作用; (3)知道存储器的分类、内存RAM与ROM的区别及其作用,以及存储的单位及其之间的换算。

(4)了解软件的分类,知道常见的软件的类别。

第1页，共4页 2.过程与方法

(1)通过让学生观察计算机的结构和主要部件,了解计算机结构及各部分的作用; (2)通过学习活动让学生体验计算机软件的分类及其作用,并归纳计算机系统的组成结构图。

3.情感态度价值观

在学习过程中,激发学生学习计算机基础知识的兴趣和积极探究的精神。

四、教学理念和方法

本课的教学内容涉及较多专业述语、名词和概念,其中很多与学生日常接触到的内容不一致。根据任务驱动教学方法和建构主义理论,设计教学情境和活动,通过展示计算机实物和观察活动,引导学生根据这些体验,认识所学内容,掌握专业词汇,理解概念,自主归纳总结出系统结构图,同时培养学生自主探究、协作学习的能力,完成教学任务。

五、教学过程设计

1.教学内容的组织与呈现方式

先用简短的语言引入新课,通过实物展示和学生的讨论活动介绍计算机的硬件系统,在这个过程中渗透计算机五个基本组成部分的概念,引导学生自我对新旧知识进行对比。从"计算机只有硬件不能工作"引出软件系统的组成。最后归纳出一个完整计算机系统的结构并小结。

2.教学过程

新课导入 [复习]通过上一节课的学习,我们知道,信息处理是经过了五个过程的,同学们还记得是哪五个过程吗?

[设问导入]大家都知道,在信息处理的过程中,计算机是最重要、最基本的工具。那么,大家知道为什么计算机能处理这些信息呢?首先我们必须知道计算机系统的组成是什么?上一节课老师布置了一个课后任务,请同学们了解一下电脑装机的过程,有没有同学可以和大家一起分享一下这个过程呢?老师这里有一张装机配置表,大家可以参考一下这张表。(投影表①)

[过渡]"硬件"和"软件"这两个词我们经常听到,那么他们到底

第2页，共4页 是什么呢?这就是我们这节课要解决的问题。首先我们来看一下硬件。 学生回答,巩固旧知识

[学生回答]先选择主板、CPU、显卡、硬盘等,帮我装机的人就把它们连接起来,然后就装Windows XP和一些常用的软件。

设计情景,引发学生兴趣。

硬件系统 [投影] 硬件:计算机系统中看得见、摸得着的部分。

[讲授]

1.中央处理器(CPU):它是计算机的心脏,影响着整台机器的速度。由运算器和控制器两个部件组成。运算器:是计算机进行信息处理的部件。控制器:是负责指挥、控制计算机工作的部件。

2.内存储器和外存储器统称为存储器。它是存储指令和数据的部件。

3.输入设备:它是人与计算机的桥梁,把信息送入计算机。常见的输入设备有:键盘、鼠标、扫描仪、数码摄像头、手写板等。

4.输出设备:它将计算机的处理结果展现在我们眼前。常见的输出设备有:显示器、打印机等。

[设问]为什么我们对硬件系统这样分类呢?原来,这是根据他们的功能来划分的。我们试着对实物来研究讨论一下,看看是不是这样?

[实物展示]打开一台计算机的主机,让学生分组观察。

[讨论、练习] "物以类聚分分看": 4人小组讨论,并完成填写表①打了★的硬件的"硬件类型",要求能说出划分的根据。

分组观察。

分组讨论,完成练习。 通过图解,讲授教学内容中的重点和难点,改变学生定性思维。(学生普遍认为计算机系统由主机、显示器、键盘、鼠标、音箱五部分组成。)

让学生在实物观察、小组协作中获取知识,在愉快中自主学习。

存储器 [设问过渡] 刚才在实物观察中,大家都明确了这块是内存,这块是硬盘,它们都属于存储器,但大家知道它们之间有什么区别,

第3页，共4页 还有其它哪些存储器吗?

[投影、讲授]

[设问] 大家知道怎样去衡量存储器的存储空间大小吗?

[投影、讲授]

[学生回答]"兆"等

用图解讲授教学内容中的重点。

软件系统 [设问]同学们用过哪些软件呢,这些软件的作用是什么,它们是怎样分类的呢?

[投影、讲解]

学生根据自己的日常经验回答所认识的软件。 用图解讲授教学内容中的重点。

计算机系统 [过渡]一台计算机,如果只有硬件或者只有软件,都是无法工作的。下面我们一起来把硬件和软件组合起来。

[投影]完整的计算机系统:由硬件系统和软件系统两部份组成。

组合前面硬件和软件两部分内容。

课堂小结 [引导学生回忆、归纳]

1.计算机硬件是指计算机实际设备的总称。硬件由运算器、控制器、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备组成。

2.计算机软件是指计算机运行所需的程序、数据和有关资料。软件分为系统软件和应用软件两大类。其中Windows XP就是系统软件中的重要组成部分。

3.完整的计算机系统是由硬件和软件完成的。硬件和软件互相配合,计算机系统才能正常工作。 归纳并强化记忆。 培养学生自己总结的习惯与能力,使知识在主动记忆中得到强化。

第4页，共4页

第五篇：基于MATLAB的电力系统潮流计算设计

关键词：电力系统分析;潮流计算;matlab仿真

中图分类号：tm744 文献标识码：a 文章编号：1006-4311(2016)21-0185-03

0 引言

潮流计算是电力系统稳态运行中的基本计算方法中的一种计算方法，也是电力系统稳态运行中最重要的运算。潮流计算是保证电力系统安全、经济运行的根本。在新电网建设的初期规划中，有了潮流计算，可规划出电源的容量及其接入点，可计算出无功补偿的容量，选择合适的补偿方式，以满足在电网潮流的控制、调压、调相、调峰的交换要求。潮流计算可以选择电力系统的运行方式，便于定期对电力系统中的元件进行检修。

1 潮流计算的过程

1.1 原始资料

①系统图：两个发电厂分别通过变压器和输电线路与四个变电所相连。(图1)

②发电厂资料：

③变电所资料：

1)变电所

1、

2、

3、4低压母线的电压等级分别为：10kv，35kv，10kv，35kv。

3)每个变电所的功率因数均为cosφ=0.9。

④输电线路资料：

发电厂和变电所之间的输电线路的电压等级及长度标于图中，单位长度的电阻为0.17ω，单位长度的电抗为0.402ω，单位长度的电纳为2.78*10-6s。

1.2 基本要求

①对给定的网络查找潮流计算所需的各元件等值参数，画出等值电路图。

②输入各支路数据，各节点数据，利用simulink搭建仿真模型等方法，进行在变电所的某一负荷情况下的潮流计算及仿真，并对计算结果进行分析。

③如果各母线电压不满足要求，进行电压的调整。(变电所低压母线电压10kv要求调整范围在9.5-10.5之间;电压35kv要求调整范围在35-36之间)。

④利用matlab软件，进行上述各种情况潮流的计算及仿真。

1.3 节点设置及分析

由上述系统图可知，该系统图为双端供电网络。将母线1，2设为节点1，10，将变电所

1、

2、

3、4的高低压侧分别设为节点

2、

3、

4、

5、

6、

7、

8、9。并且，将节点1设为平衡节点，将节点10设为pv节点，其余节点设为pq节点。

1.4 参数求取

将参数整理如表

1、表2所示。

1.5 进行潮流计算

图2为仿真模型图。

从潮流计算的结果可得到，系统的各个节点电压的标幺值可归纳为表3。

由matlab编程调节后，可得到表4的发电厂电压和变压器分接头电压得标幺值。

在得到了上述调节后的电压标幺值，对电机模型和变压器模型进行更改。表5为调节前后各节点的电压标幺值。

由题意可知，变电所低压母线电压10kv要求调整范围在9.5-10.5之间;电压35kv要求调整范围在35-36之间。因此我们可以看出，经过调节后，节点

3、

5、

7、9点电压已经满足了系统的要求。表6是电压调节前后对线路损耗进行分析的记录。

由表6的电压调节前后功率损耗对比，可以看出有功功率随着变压器分接头变比的增大而逐渐增大，使得变压器的低压侧的电压处于允许范围内，符合其要求。

表7为调节后的各支路电压首末端的功率整理表

表8为各节点功率s的标幺值。

1.6 对比

由上面的三种方法简单地比较，我们可以看出，在同一个电力系统中，用不同的方法进行潮流计算，所得到的结果是大致相同的。

2 结束语