基于MCU控制的自动平衡吊具
执行部分：接收单片机的输出信号，并按照上位机自动、手动调平指令调节1、2号变频器输出，从而驱动x、y向电机转动方向，促使主吊点偏移完成调平工作。无线组件将上位机和下位机无缝连接，使得上位机的控制和数据获取更加实时。
3 吊具结构及承重系统设计
3．1 吊环
考虑吊具自身重量，并考虑起吊过程的冲击加速度，根据GB825—88，选择螺钉GB 825 M36，垂直悬吊2．3t。
3．2 框架
为了足够的安全裕度，涵盖考虑最不利情形：一端固支的水平矩形等截面悬臂梁，自由端受重力10 000／2=5000 N；自重加其它零件重量4 000 N偏于安全地视为作用于悬臂梁悬出端。矩形高为100 mm，宽为68 mm；
因此，各种低碳钢均满足要求。
3．3 电机
选用YVP100L2—4变频电机，最高转速5 000 rpm，多级可调。额定功率3 kW，额定扭矩19 Nm。不使用减速机，螺距为3mm，当电机转速为960 rpm时，每秒钟吊环移动48 mm。这个速度可以看做吊具工作时的最高速度。
电机功率=吊具上升速度×(重力加速度+上升加速度)×(被吊质量+设备质量)／机械效率=0．05×(9．8+0．1)×(1 000+400)／0．22=3 kW上述式子是关于吊具彻底歪斜这种最不利情况的，裕度过大。电机功率选国标系列值3 kW。
3．4 螺纹传动机构
螺牙强度能承受(1 000+400)×9．8N的轴向力(吊具彻底歪斜，这是最不利的情况)选用梯形螺纹。因为矩形螺纹运动精度高，成本高。
根据耐磨性初选中径，梯形螺纹：
其中，[p]=18MPa，ψ=H／d=2．5，Q=14 000 N，
得到d2=11．5 mm。为了更好的刚度，选d=32 mm，螺距t=3 mm。
螺母螺纹牙强度应满足：
满足要求。另外，由于施加轴向力的结构不允许径向位移，所以实际的稳定性安全系数还会高很多；其次，使用中也没有整个吊具倾斜90度的情况。
4 小结
本文对吊具的机械结构的设计进行了介绍，并说明了系统工作原理。对吊具结构及承重设计、动力系统设计给出了详细计算过程。本设计已经获得了国家专利的授权。
评论