感应加热轴承拆装工艺自动控制的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoubin506
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电磁感应加热技术用于轴承拆装,对比火烤、油浴等其他加热方法,具有高效环保、绿色节能的优点,具有广泛的应用前景。为提高我国感应加热轴承拆装技术和相关装备自动化水平,本文旨在研究解决该工艺自动控制的一些关键问题,主要研究工作与取得的成果如下:在深入探讨感应加热轴承拆装工艺原理的基础上,指出实现该过程的自动控制,必须同时满足温度和升温速率两方面的要求,并且需要解决由于电磁感应加热所引起的剩磁问题。根据轴承拆装工艺特点和对控制系统的要求,对轴承加热自动控制方法进行研究,提出一种复合控制方法:首先采用PID控制实现加热设备快速启动,当输出功率达到设定值后转为模糊控制;利用可变论域的模糊控制提高系统鲁棒性,在保证升温速率的同时,对温度加以控制,当轴承温度到达设定值后转为开关量控制;当接近温度控制目标时,利用开关量控制减小系统超调量,完成轴承自动加热控制过程。搭建MATLAB仿真以及实验平台进行实验,结果表明该方法有效结合了PID控制、模糊控制、开关量控制各自的优点,控制效果优于单一控制方法,在达到对加热过程轴承温度和升温速率稳定控制的基础上,加热时间缩短大约40%,并将温度超调量控制在2℃以内,满足轴承拆装工艺的需求。对加热完成后轴承的剩磁处理方法进行研究探讨,采用交流退磁的方式对轴承剩磁进行处理,总结影响交流退磁效果的关键因素与退磁电流频率、幅值、递减梯度等参数密切相关。在上述研究基础上,得到退磁电流参数的选取需满足以下要求:初始退磁电流幅值略大于最大磁化电流幅值、幅值递减梯度小于50%、退磁电流频率小于磁化电流频率、最小退磁电流保证轴承处于可逆磁化区内。通过实验证明退磁电流参数的优化,使退磁效果提高40%。在以上研究基础上,完成轴承感应加热装置样机的自动控制系统软硬件设计。包括器件选型、信号处理、故障预警、停机保护、相应控制程序编译、人机交互界面设计等工作,实现轴承加热、退磁自动控制过程。
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