1 引言
2 主電機(jī)與變頻器的選擇
3 主傳動(dòng)變速設(shè)計(jì)
- 主軸與電機(jī)功率/轉(zhuǎn)矩特性分析
- 機(jī)床主軸要求的功率特性和轉(zhuǎn)矩特性如圖1所示粗恢。圖1中區(qū)域Ⅰ為恒功率區(qū)柑晒,在Ⅰ內(nèi)任意轉(zhuǎn)速下的主軸都可輸出額功功率,轉(zhuǎn)矩則隨主軸轉(zhuǎn)速下降而上升眷射,而功率則隨主軸轉(zhuǎn)速變化為恒定匙赞。區(qū)域Ⅱ?yàn)楹戕D(zhuǎn)矩區(qū),在此區(qū)中轉(zhuǎn)矩不再隨轉(zhuǎn)速下降而變化只逐,通常恒功率區(qū)約占主軸變速范圍2/3~3/4,,而恒轉(zhuǎn)矩區(qū)約占 1/4~1/3季距。
主軸轉(zhuǎn)速n/r·min-1
圖1 主軸功率特性和轉(zhuǎn)矩特性
電機(jī)轉(zhuǎn)速n/r·min-1
圖2 電動(dòng)機(jī)功率特性- 再看電機(jī)的功率特性,如圖2所示荞亩。從額定轉(zhuǎn)速nd到nmax的區(qū)域Ⅰ為恒功率區(qū)蒿蛆,從最低轉(zhuǎn)速nmin到nd區(qū)域?yàn)楹戕D(zhuǎn)矩區(qū)。恒功率變速范圍常為2~4,恒轉(zhuǎn)矩變速范圍則可達(dá)100以上驾腕。
- 從以上分析比較可知毙纫,電機(jī)的功率特性與機(jī)床主軸的要求不匹配,電機(jī)的恒功率范圍小而主軸要求的范圍大陷今,因此僅憑總變速范圍(nmax/nmin)設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng)是不行的港排,必須考慮性能匹配問題,解決的措施是在電機(jī)與主軸之間串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱吻毅。
- 機(jī)床主軸要求的功率特性和轉(zhuǎn)矩特性如圖1所示粗恢。圖1中區(qū)域Ⅰ為恒功率區(qū)柑晒,在Ⅰ內(nèi)任意轉(zhuǎn)速下的主軸都可輸出額功功率,轉(zhuǎn)矩則隨主軸轉(zhuǎn)速下降而上升眷射,而功率則隨主軸轉(zhuǎn)速變化為恒定匙赞。區(qū)域Ⅱ?yàn)楹戕D(zhuǎn)矩區(qū),在此區(qū)中轉(zhuǎn)矩不再隨轉(zhuǎn)速下降而變化只逐,通常恒功率區(qū)約占主軸變速范圍2/3~3/4,,而恒轉(zhuǎn)矩區(qū)約占 1/4~1/3季距。
- 分級(jí)變速箱設(shè)計(jì)
- 變速級(jí)數(shù):Z=2筑背。
- 主軸轉(zhuǎn)速:計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=151r/min
- nmax=2000r/min nmin=50r/min
- 電機(jī)轉(zhuǎn)速:nd=1420r/min
- nmax=3408r/min nmin=311r/min
- 主軸要求恒功率調(diào)速范圍:Rnp=nmax/nj=2000/151=13.25
- 電機(jī)要求恒功率調(diào)速范圍:Rdp=nmax/nd=3408/1420=2.4
- 根據(jù)lgf=lgRdp/Z得到lgf=lg13.25/Z=0.5610
- 所以公比f=3.64。
- 由于該機(jī)床是無(wú)級(jí)調(diào)速妆墩,主要確定出主軸恒功率、恒轉(zhuǎn)矩區(qū)并與電機(jī)的恒功率践付、恒轉(zhuǎn)矩區(qū)相互匹配秦士,電機(jī)恒功率調(diào)速范圍應(yīng)取Rdp≥2.4,而公比f取3.64。
- 滿足上述要求的變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3所示永高。
- 變速箱改造前有16個(gè)齒輪隧土,改造后只用了8個(gè)齒輪,并減少了兩根軸和一些輔助件乏梁,使結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,制造成本亦大大降低关贵,空載時(shí)耗用功率降低遇骑。改造后的主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速圖如圖4所示。
- 圖4 中電機(jī)軸(1軸)恒功率轉(zhuǎn)速區(qū)為(1420~3408)r/min,對(duì)應(yīng)主軸Ⅳ軸恒功率轉(zhuǎn)速區(qū)為(228~2000)r/min;電機(jī)軸轉(zhuǎn)速 (311~1420)r/min的區(qū)域?yàn)楹戕D(zhuǎn)矩區(qū)揖曾,對(duì)應(yīng)主軸恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速區(qū)為(50~228)r/min落萎。由前面的功率特性分析可知炭剪,主軸的恒功率轉(zhuǎn)速區(qū)應(yīng)為(151~2000)r/min,顯然主軸轉(zhuǎn)速在(151~228)r/min這一區(qū)域存在功率缺口(功率降低)练链,對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為 (936~1420)r/min翔脱。其原因在簡(jiǎn)化變速箱設(shè)計(jì)后颖倾,電機(jī)在降速運(yùn)行時(shí)匀铸,其輸出功率達(dá)不到其額定的輸出功率所致才褂。為使主軸在功率降低區(qū)內(nèi)仍能得到所要求的切削功率,應(yīng)使電機(jī)的額定功率PD為:
- PD≥D·P耗
其中D為功率降低區(qū)變速范圍详贿,D=f/Rdp=3.64/2.4=1.5,所以電機(jī)的額定功率PD≥1.5×1.88=2.82(kW)权惊。
圖3 變速箱主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 |
圖4 主傳動(dòng)變速圖 |
4 結(jié)束語(yǔ)
- 調(diào)速系統(tǒng)配以8098單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速坚浩,轉(zhuǎn)速控制準(zhǔn)確赋遇,速度變動(dòng)率即使在滿負(fù)荷情況下也僅為±(0.2~0.3)%;
- 操作方便,故障率低绵估,系統(tǒng)性價(jià)比高炎疆,變頻調(diào)速系統(tǒng)僅為同規(guī)格伺服主軸單元價(jià)格的1/5。
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