第一章 轮毂、变桨控制系统装配与调整

学习目标

1．掌握撞块和限位开关的作用及安装方法。

2．掌握变桨系统的工作原理。

3．了解变桨系统的安装要求。

第一节 轮毂、变桨系统装配

一、顺桨接近撞块和变桨限位撞块的工作原理

1．顺桨接近撞块的工作原理

当叶片变桨趋于顺桨位置时，顺桨接近撞块就会运行到顺桨接近开关的上方。接近开关接收信号后会传递给变桨系统，提示叶片已经处于顺桨位置。

2．变桨限位撞块及缓冲配套装置的工作原理

当叶片变桨趋于最大角度的时候，变桨限位撞块会运行到缓冲配套装置上起到变桨缓冲作用，以保护变桨系统，保证系统正常运行。

二、顺桨接近撞块和变桨限位撞块的安装

一种顺桨接近撞块和变桨限位撞块的安装示意图，见图1-1。

1．顺桨接近撞块的安装

顺桨接近撞块安装在变桨限位撞块上，与顺桨接近开关配合使用。顺桨接近撞块示意图见图1-2，安装实物图见图1-4。

2．变桨限位撞块的安装

变桨限位撞块安装在变桨轴承内圈的内侧，与缓冲配套装置配合使用。变桨限位撞块示意图见图1-3。图中位置1为变桨限位撞块与变桨轴承连接时定位导向螺钉孔；位置2为顺桨接近撞块安装螺栓孔，与变桨限位撞块连接；位置3为顺桨接近撞块安装螺栓孔，与变桨限位撞块连接。变桨限位撞块安装实物图见图1-4。

3．变桨缓冲配套装置安装

变桨缓冲配套装置一般选用聚氨酯材料加工而成。安装时使用紧固件将变桨缓冲配套装置固定到轮毂的指定位置。紧固件安装时，需按照设计要求涂抹润滑剂或者螺纹锁固胶，且力矩值需达到设计要求且紧固件要做防松防腐处理。变桨缓冲配套装置安装图和工作状态图，见图1-5和图1-6。

4．顺桨接近开关介绍

（1）顺桨接近开关概述

接近开关是一种无须与运动部件直接进行机械接触而可以操作的位置开关，见图1-7。当物体到达开关的感应面时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（plc）装置提供控制指令。接近开关具有传感性能，且具有动作可靠、性能稳定、频率响应快、应用寿命长、抗干扰能力强，以及防水、防震、耐腐蚀等特点。

接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关传感器。当金属检测体接近开关的感应区域时，开关就能无接触、无压力、无火花并迅速地发出电气指令，准确地反映出运动机构的位置和行程。即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，也是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中，它可用作限位、计数、定位控制和自动保护元件等。

（2）接近开关分类和工作原理

①涡流式接近开关

这种开关也叫电感式接近开关，是一种属于有开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器、信号触发器和开关放大器组成。振荡电路的线圈产生高频交流磁场，该磁场经由传感器的感应面释放出来。当有金属物体接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，就会使该金属物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，会使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化。当信号触发器探测到这一衰减现象时，便会把它转换成开关电信号。由此即可识别出有无金属物体接近开关，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。

涡流式接近开关抗干扰性好，开关频率高。它应用在各种机械设备上，用作位置检测、技术等信号拾取。

②电容式接近开关

电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器。它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体本身。当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数ε发生变化。同时，等效电容也跟着变化，从而使和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此来控制开关的接通和关断。这种接近开关的被检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。在检测较低介电常数ε 的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度。一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7～0.8 Sn（Sn为电容式接近开关的标准检测距离）的位置动作。

③霍尔式接近开关

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为：U= K·I·B/d

其中，K为霍尔系数，I 为薄片中通过的电流，B 为外加磁场（洛伦兹力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比。霍尔接近开关就属于这种有源磁/电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用先进的集成封装和组装工艺制作而成。它可以方便地把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又符合工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。

霍尔接近开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度时，开关内部的触发器翻转，霍尔接近开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和电感式接近开关类似的有：NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出几种类型。

霍尔接近开关是磁性接近开关中的一种，具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点。其内部采用环氧树脂封灌制作成一体化结构，所以能在各类恶劣环境下稳定地工作。它可应用于接近开关、压力开关、里程表等，它是一种新型的电器配件。霍尔式开关比电感式开关响应频率高，它用磁钢触发；电感式开关用导磁金属触发。霍尔式开关感应距离除了与传感器本身性能有关外，还与所选磁钢磁场强度有关。

④磁性接近开关

磁性接近开关能以细小的开关体积达到最大的检测距离。它能检测磁性物体（一般为永久磁铁），然后产生触发开关信号输出。由于磁场能通过很多非磁性物体，所以此触发过程并不一定需要把目标物体直接靠近磁性接近开关的感应面，而是通过磁性导体（如铁）把磁场传送至远距离。例如，信号能够通过高温的地方传送到磁性接近开关而产生触发动作信号。

磁性接近开关的工作原理与电感式接近开关类似，其内部包含一个LC振荡器、一个信号触发器和一个开关放大器。此外，还有一个非晶体化的、高穿透率的磁性软玻璃金属铁芯，该铁芯造成涡流损耗使振荡电路产生衰减。如果把它放置在一个磁场范围内（例如，永久磁铁附近），此时正在影响振荡电路衰减的涡流损耗就会减少，振荡电路将不再衰减。因此，磁性接近开关的消耗功率由于永久磁铁的接近而增加，信号触发器被启动产生输出信号。

磁性接近开关有广泛的应用。例如，可以通过塑胶容器或导管来对物体进行检测，高温环境的物体检测，物料的分辨系统。

磁性接近开关具有如下特点：

优点

·可以整体安装在金属中。

·对并排安装没有任何要求。

·顶部（传感面）可以由金属制成。

·价格低廉、结构简单。

·具有大的感应范围和高的开关频率。

缺点

·动作距离受检测体（一般为磁铁或磁钢）的磁场强度影响较大。

·检测体的接近方向会影响动作距离的大小（径向接近是轴向接近时动作距离的一半）。

·径向接近时，可能会出现两个工作点。

⑤其他型式的接近开关

当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率就会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别有无物体接近。

（3）接近开关使用的注意事项

①涡流式接近开关使用的注意事项

a．当被检测物体为非金属时，在检测距离很小时也有反应。另外，很薄的镀膜层是检测不到的。

b．电感式接近开关的接通时间为50 ms，因此在用户使用产品时，因负载和接近开关采用不同的电源，所以务必先接通接近开关的电源。

c．请勿将接近开关置于200高斯以上的直流磁场环境下使用，以免造成误动作。

d．不要将接近开关置于化学溶剂，特别是在强酸、强碱的环境中。

②电容式接近开关使用的注意事项

a．电容式接近开关理论上可以检测出任何物体，但当检测过高介电常数的物体时，检测距离要明显减小。这时，即使增加灵敏度也达不到效果。

b．电容式接近开关的接通时间为50 ms，所以用户在产品的使用过程中，当负载和接近开关采用不同电源时，务必先接通接近开关的电源。

c．当使用感性负载（如日光灯、电动机等）时，其瞬间冲击电流较大，可能会劣化或损坏交流二线型电容式接近开关。在这种情况下，应经过交流继电器作为负载来转换使用。

d．请勿将接近开关置于200高斯以上的直流磁场环境下使用，以免造成失误动作。

e．DC二线的接近开关具有0.5～lmA的静态泄漏电流，在一些对DC二线接近开关泄漏电流要求较高的场合下，应尽量使用DC三线的接近开关。

f．避免接近开关在化学溶剂，特别是在强酸、强碱的环境中使用。

g．大多数产品是由SMD（表面贴装器件）工艺生产制造，并经过严格的测试，产品合格后才出厂。在一般情况下使用不会出现损坏。为了防止意外事件发生，请用户在接通电源前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。

h．为了使电容式接近开关长期稳定地工作，由于其受潮湿、灰尘等因素的影响比较大，请务必定期进行维护保养，包括检测物体和接近开关的安装位置是否有移动或松动，接线和连接部位是否有接触不良的现象，是否有粉尘粘附等。

③霍尔式接近开关使用注意事项

直流型霍尔接近开关产品所使用的直流电压为3～28 V，其通用的应用范围一般采用5-24 V。过高的电压会引起其内部霍尔元器件参数随电压升高而变化的不稳定性；而过低的电压容易让外界的温度变化影响磁场强度特性，从而引起电路误动作。

当使用霍尔接近开关驱动感性负载时，请在负载两端并接入续流型二极管，否则会因感性负载长期动作时的瞬态高压脉冲影响霍尔开关的使用寿命。

一般霍尔接近开关产品用SMD工艺生产制造而成，并经严格的测试合格后才出厂。在一般情况下使用是不会出现损坏现象的，但为了防止意外事件发生，用户在接通电源前应检查接线方式是否正确，并核定其电压是否为额定值。

④磁性接近开关使用的注意事项

检测体在固定时不允许用铁氧体或螺丝钉，只能用非铁质材料。

5．顺桨接近撞块和变桨限位撞块的基本检查

（1）检查顺桨接近开关的清洁度，保证接近开关能够正常地接收信号。

（2）检查各紧固件的紧固情况，如有松动要及时进行紧固。

三、极限工作位置撞块和限位开关的工作原理

1．极限工作位置撞块和限位开关的工作原理

当变桨轴承趋于极限工作位置时，极限工作位置撞块就会运行到限位开关上方，与限位开关撞杆作用。限位开关撞杆安装在限位开关上，当其受到撞击后，限位开关会把信号通过电缆传递给变频柜，提示变桨轴承已经处于极限工作位置。一种极限工作位置撞块示意图，见图1-8。

2．限位开关介绍

（1）限位开关概述

限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和电机。

（2）限位开关工作原理

限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。限位开关有接触式和非接触式的。接触式的比较直观，在机械设备的运动部件上，安装行程开关，在与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了（或改变了）控制电路，机械就会停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。非接触式的形式很多，常见的有干簧管、光电式、感应式等，这几种形式在电梯中都能够见到。当然还有更多的先进形式。

限位开关是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。

在电气控制系统中，限位开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。它常用于控制机械设备的行程及限位保护。限位开关：由操作头、触点系统和外壳组成。

在实际生产中，限位开关常安装在预先安排的位置。当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，限位开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。

（3）限位开关的用途

限位开关主要用于将机械位移转变成电信号，使电动机的运行状态得以改变，从而控制机械动作或用作程序控制。

限位开关真正的用武之地是在工业上。在那里它与其他设备配合，组成更复杂的自动化设备。

（4）限位开关的分类和工作方式

限位开关主要由开关元件、接线端子、开关操动件和传动部分组成。根据开关触头接通和断开机械机理，开关元件分为缓动开关和速度开关。

①缓动开关

开关的接通和断开动作的切换时间与开关操作频率有关。操作频率越快，开关的切换速度也越快。

②速度开关

开关的接通和断开的转换时间与开关被操作的频率无关。只要开关被操作到一定位置，开关便会发生接通和断开切换。此过程所用时间一般为弹簧弹跳所需的时间，此时间段为一常数。

四、极限工作位置撞块和限位开关的安装

1．极限工作位置撞块的安装

极限工作位置撞块安装在变桨轴承内侧两个对应的螺栓孔上。撞块示意图见图1-9，安装示意图见图1-10。

2．限位开关的安装

限位开关安装在轮毂指定的位置上，安装图见图1-10。

3．限位开关的基本检查

（1）检查限位开关的灵敏度，还要看其是否有松动。

（2）检查限位开关接线是否正常，进行手动刹车测试。

（3）检查各紧固件的紧固情况，如有松动要及时进行紧固。