第一章 輪轂、變槳控制系統裝配與調整

學習目標

1．掌握撞塊和限位開關的作用及安裝方法。

2．掌握變槳系統的工作原理。

3．了解變槳系統的安裝要求。

第一節 輪轂、變槳系統裝配

一、順槳接近撞塊和變槳限位撞塊的工作原理

1．順槳接近撞塊的工作原理

當葉片變槳趨于順槳位置時，順槳接近撞塊就會運行到順槳接近開關的上方。接近開關接收信號后會傳遞給變槳系統，提示葉片已經處于順槳位置。

2．變槳限位撞塊及緩沖配套裝置的工作原理

當葉片變槳趨于最大角度的時候，變槳限位撞塊會運行到緩沖配套裝置上起到變槳緩沖作用，以保護變槳系統，保證系統正常運行。

二、順槳接近撞塊和變槳限位撞塊的安裝

一種順槳接近撞塊和變槳限位撞塊的安裝示意圖，見圖1-1。

1．順槳接近撞塊的安裝

順槳接近撞塊安裝在變槳限位撞塊上，與順槳接近開關配合使用。順槳接近撞塊示意圖見圖1-2，安裝實物圖見圖1-4。

2．變槳限位撞塊的安裝

變槳限位撞塊安裝在變槳軸承內圈的內側，與緩沖配套裝置配合使用。變槳限位撞塊示意圖見圖1-3。圖中位置1為變槳限位撞塊與變槳軸承連接時定位導向螺釘孔；位置2為順槳接近撞塊安裝螺栓孔，與變槳限位撞塊連接；位置3為順槳接近撞塊安裝螺栓孔，與變槳限位撞塊連接。變槳限位撞塊安裝實物圖見圖1-4。

3．變槳緩沖配套裝置安裝

變槳緩沖配套裝置一般選用聚氨酯材料加工而成。安裝時使用緊固件將變槳緩沖配套裝置固定到輪轂的指定位置。緊固件安裝時，需按照設計要求涂抹潤滑劑或者螺紋鎖固膠，且力矩值需達到設計要求且緊固件要做防松防腐處理。變槳緩沖配套裝置安裝圖和工作狀態圖，見圖1-5和圖1-6。

4．順槳接近開關介紹

（1）順槳接近開關概述

接近開關是一種無須與運動部件直接進行機械接觸而可以操作的位置開關，見圖1-7。當物體到達開關的感應面時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而驅動直流電器或給計算機（plc）裝置提供控制指令。接近開關具有傳感性能，且具有動作可靠、性能穩定、頻率響應快、應用壽命長、抗干擾能力強，以及防水、防震、耐腐蝕等特點。

接近開關又稱無觸點接近開關，是理想的電子開關傳感器。當金屬檢測體接近開關的感應區域時，開關就能無接觸、無壓力、無火花并迅速地發出電氣指令，準確地反映出運動機構的位置和行程。即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調整的方便性和對惡劣環境的適用能力，也是一般機械式行程開關所不能相比的。它廣泛地應用于機床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業。在自動控制系統中，它可用作限位、計數、定位控制和自動保護元件等。

（2）接近開關分類和工作原理

①渦流式接近開關

這種開關也叫電感式接近開關，是一種屬于有開關量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器、信號觸發器和開關放大器組成。振蕩電路的線圈產生高頻交流磁場，該磁場經由傳感器的感應面釋放出來。當有金屬物體接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，就會使該金屬物體內部產生渦流。這個渦流反作用于接近開關，會使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數發生變化。當信號觸發器探測到這一衰減現象時，便會把它轉換成開關電信號。由此即可識別出有無金屬物體接近開關，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是金屬物體。

渦流式接近開關抗干擾性好，開關頻率高。它應用在各種機械設備上，用作位置檢測、技術等信號拾取。

②電容式接近開關

電容式接近開關亦屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器。它的測量頭通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是物體本身。當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數ε發生變化。同時，等效電容也跟著變化，從而使和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此來控制開關的接通和關斷。這種接近開關的被檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。在檢測較低介電常數ε 的物體時，可以順時針調節多圈電位器（位于開關后部）來增加感應靈敏度。一般調節電位器使電容式的接近開關在0.7～0.8 Sn（Sn為電容式接近開關的標準檢測距離）的位置動作。

③霍爾式接近開關

當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產生電位差，這種現象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為：U= K·I·B/d

其中，K為霍爾系數，I 為薄片中通過的電流，B 為外加磁場（洛倫茲力Lorrentz）的磁感應強度，d是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比。霍爾接近開關就屬于這種有源磁/電轉換器件，它是在霍爾效應原理的基礎上，利用先進的集成封裝和組裝工藝制作而成。它可以方便地把磁輸入信號轉換成實際應用中的電信號，同時又符合工業場合實際應用易操作和可靠性的要求。

霍爾接近開關的輸入端是以磁感應強度B來表征的，當B值達到一定的程度時，開關內部的觸發器翻轉，霍爾接近開關的輸出電平狀態也隨之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出，和電感式接近開關類似的有：NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出幾種類型。

霍爾接近開關是磁性接近開關中的一種，具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應頻率高等特點。其內部采用環氧樹脂封灌制作成一體化結構，所以能在各類惡劣環境下穩定地工作。它可應用于接近開關、壓力開關、里程表等，它是一種新型的電器配件。霍爾式開關比電感式開關響應頻率高，它用磁鋼觸發；電感式開關用導磁金屬觸發。霍爾式開關感應距離除了與傳感器本身性能有關外，還與所選磁鋼磁場強度有關。

④磁性接近開關

磁性接近開關能以細小的開關體積達到最大的檢測距離。它能檢測磁性物體（一般為永久磁鐵），然后產生觸發開關信號輸出。由于磁場能通過很多非磁性物體，所以此觸發過程并不一定需要把目標物體直接靠近磁性接近開關的感應面，而是通過磁性導體（如鐵）把磁場傳送至遠距離。例如，信號能夠通過高溫的地方傳送到磁性接近開關而產生觸發動作信號。

磁性接近開關的工作原理與電感式接近開關類似，其內部包含一個LC振蕩器、一個信號觸發器和一個開關放大器。此外，還有一個非晶體化的、高穿透率的磁性軟玻璃金屬鐵芯，該鐵芯造成渦流損耗使振蕩電路產生衰減。如果把它放置在一個磁場范圍內（例如，永久磁鐵附近），此時正在影響振蕩電路衰減的渦流損耗就會減少，振蕩電路將不再衰減。因此，磁性接近開關的消耗功率由于永久磁鐵的接近而增加，信號觸發器被啟動產生輸出信號。

磁性接近開關有廣泛的應用。例如，可以通過塑膠容器或導管來對物體進行檢測，高溫環境的物體檢測，物料的分辨系統。

磁性接近開關具有如下特點：

優點

·可以整體安裝在金屬中。

·對并排安裝沒有任何要求。

·頂部（傳感面）可以由金屬制成。

·價格低廉、結構簡單。

·具有大的感應范圍和高的開關頻率。

缺點

·動作距離受檢測體（一般為磁鐵或磁鋼）的磁場強度影響較大。

·檢測體的接近方向會影響動作距離的大小（徑向接近是軸向接近時動作距離的一半）。

·徑向接近時，可能會出現兩個工作點。

⑤其他型式的接近開關

當觀察者或系統對波源的距離發生改變時，接近到的波的頻率就會發生偏移，這種現象稱為多普勒效應。聲納和雷達就是利用這個效應的原理制成的。利用多普勒效應可制成超聲波接近開關、微波接近開關等。當有物體移近時，接近開關接收到的反射信號會產生多普勒頻移，由此可以識別有無物體接近。

（3）接近開關使用的注意事項

①渦流式接近開關使用的注意事項

a．當被檢測物體為非金屬時，在檢測距離很小時也有反應。另外，很薄的鍍膜層是檢測不到的。

b．電感式接近開關的接通時間為50 ms，因此在用戶使用產品時，因負載和接近開關采用不同的電源，所以務必先接通接近開關的電源。

c．請勿將接近開關置于200高斯以上的直流磁場環境下使用，以免造成誤動作。

d．不要將接近開關置于化學溶劑，特別是在強酸、強堿的環境中。

②電容式接近開關使用的注意事項

a．電容式接近開關理論上可以檢測出任何物體，但當檢測過高介電常數的物體時，檢測距離要明顯減小。這時，即使增加靈敏度也達不到效果。

b．電容式接近開關的接通時間為50 ms，所以用戶在產品的使用過程中，當負載和接近開關采用不同電源時，務必先接通接近開關的電源。

c．當使用感性負載（如日光燈、電動機等）時，其瞬間沖擊電流較大，可能會劣化或損壞交流二線型電容式接近開關。在這種情況下，應經過交流繼電器作為負載來轉換使用。

d．請勿將接近開關置于200高斯以上的直流磁場環境下使用，以免造成失誤動作。

e．DC二線的接近開關具有0.5～lmA的靜態泄漏電流，在一些對DC二線接近開關泄漏電流要求較高的場合下，應盡量使用DC三線的接近開關。

f．避免接近開關在化學溶劑，特別是在強酸、強堿的環境中使用。

g．大多數產品是由SMD（表面貼裝器件）工藝生產制造，并經過嚴格的測試，產品合格后才出廠。在一般情況下使用不會出現損壞。為了防止意外事件發生，請用戶在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。

h．為了使電容式接近開關長期穩定地工作，由于其受潮濕、灰塵等因素的影響比較大，請務必定期進行維護保養，包括檢測物體和接近開關的安裝位置是否有移動或松動，接線和連接部位是否有接觸不良的現象，是否有粉塵粘附等。

③霍爾式接近開關使用注意事項

直流型霍爾接近開關產品所使用的直流電壓為3～28 V，其通用的應用范圍一般采用5-24 V。過高的電壓會引起其內部霍爾元器件參數隨電壓升高而變化的不穩定性；而過低的電壓容易讓外界的溫度變化影響磁場強度特性，從而引起電路誤動作。

當使用霍爾接近開關驅動感性負載時，請在負載兩端并接入續流型二極管，否則會因感性負載長期動作時的瞬態高壓脈沖影響霍爾開關的使用壽命。

一般霍爾接近開關產品用SMD工藝生產制造而成，并經嚴格的測試合格后才出廠。在一般情況下使用是不會出現損壞現象的，但為了防止意外事件發生，用戶在接通電源前應檢查接線方式是否正確，并核定其電壓是否為額定值。

④磁性接近開關使用的注意事項

檢測體在固定時不允許用鐵氧體或螺絲釘，只能用非鐵質材料。

5．順槳接近撞塊和變槳限位撞塊的基本檢查

（1）檢查順槳接近開關的清潔度，保證接近開關能夠正常地接收信號。

（2）檢查各緊固件的緊固情況，如有松動要及時進行緊固。

三、極限工作位置撞塊和限位開關的工作原理

1．極限工作位置撞塊和限位開關的工作原理

當變槳軸承趨于極限工作位置時，極限工作位置撞塊就會運行到限位開關上方，與限位開關撞桿作用。限位開關撞桿安裝在限位開關上，當其受到撞擊后，限位開關會把信號通過電纜傳遞給變頻柜，提示變槳軸承已經處于極限工作位置。一種極限工作位置撞塊示意圖，見圖1-8。

2．限位開關介紹

（1）限位開關概述

限位開關又稱行程開關，可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當動物接近靜物時，開關的連桿驅動開關的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合。由開關接點開、合狀態的改變去控制電路和電機。

（2）限位開關工作原理

限位開關就是用以限定機械設備的運動極限位置的電氣開關。限位開關有接觸式和非接觸式的。接觸式的比較直觀，在機械設備的運動部件上，安裝行程開關，在與其相對運動的固定點上安裝極限位置的擋塊，或者是相反安裝位置。當行程開關的機械觸頭碰上擋塊時，切斷了（或改變了）控制電路，機械就會停止運行或改變運行。由于機械的慣性運動，這種行程開關有一定的“超行程”以保護開關不受損壞。非接觸式的形式很多，常見的有干簧管、光電式、感應式等，這幾種形式在電梯中都能夠見到。當然還有更多的先進形式。

限位開關是一種常用的小電流主令電器。利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。通常，這類開關被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。

在電氣控制系統中，限位開關的作用是實現順序控制、定位控制和位置狀態的檢測。它常用于控制機械設備的行程及限位保護。限位開關：由操作頭、觸點系統和外殼組成。

在實際生產中，限位開關常安裝在預先安排的位置。當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，限位開關的觸點動作，實現電路的切換。因此，行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。

（3）限位開關的用途

限位開關主要用于將機械位移轉變成電信號，使電動機的運行狀態得以改變，從而控制機械動作或用作程序控制。

限位開關真正的用武之地是在工業上。在那里它與其他設備配合，組成更復雜的自動化設備。

（4）限位開關的分類和工作方式

限位開關主要由開關元件、接線端子、開關操動件和傳動部分組成。根據開關觸頭接通和斷開機械機理，開關元件分為緩動開關和速度開關。

①緩動開關

開關的接通和斷開動作的切換時間與開關操作頻率有關。操作頻率越快，開關的切換速度也越快。

②速度開關

開關的接通和斷開的轉換時間與開關被操作的頻率無關。只要開關被操作到一定位置，開關便會發生接通和斷開切換。此過程所用時間一般為彈簧彈跳所需的時間，此時間段為一常數。

四、極限工作位置撞塊和限位開關的安裝

1．極限工作位置撞塊的安裝

極限工作位置撞塊安裝在變槳軸承內側兩個對應的螺栓孔上。撞塊示意圖見圖1-9，安裝示意圖見圖1-10。

2．限位開關的安裝

限位開關安裝在輪轂指定的位置上，安裝圖見圖1-10。

3．限位開關的基本檢查

（1）檢查限位開關的靈敏度，還要看其是否有松動。

（2）檢查限位開關接線是否正常，進行手動剎車測試。

（3）檢查各緊固件的緊固情況，如有松動要及時進行緊固。