車床主軸拖動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)主軸驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)交通畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)生編號(hào)特定主題電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)(論文)題目主軸驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)科目自然設(shè)計(jì)；論文科目來(lái)源教學(xué)；科學(xué)研究；生產(chǎn)；其他教師職稱工作地點(diǎn)評(píng)論畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的內(nèi)容和要求:一.目的和意義1.以前中國(guó)的機(jī)床行業(yè)有很扎實(shí)的加工基礎(chǔ)，但是國(guó)際市場(chǎng)上金屬材料的價(jià)格是因?yàn)榧夹g(shù)。含量低，歐美先進(jìn)發(fā)達(dá)的數(shù)控機(jī)床，我們賣回去吃了大虧。目前，我國(guó)機(jī)床行業(yè)正處于大力發(fā)展高技術(shù)附加值數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵階段，應(yīng)用微機(jī)技術(shù)的普通機(jī)床可以增值幾十倍甚至上百倍。2.對(duì)量大面廣的普通車床進(jìn)行PLC和微電子技術(shù)的節(jié)能改造，特別是變頻調(diào)速技術(shù)。根據(jù)我國(guó)所有

2、數(shù)量的粗略估算，每年節(jié)約數(shù)百億千瓦時(shí)的電能意義重大。3.車床主軸的變頻節(jié)能改造是交流變頻調(diào)速技術(shù)專業(yè)課的一個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例，應(yīng)該是非常成熟可行的。學(xué)生學(xué)以致用的前景是光明的。作為典型的應(yīng)用設(shè)計(jì)，可以推廣到社會(huì)上大多數(shù)車床。二。住宿要求1.以C6150普通車床的主軸驅(qū)動(dòng)為控制對(duì)象，將原來(lái)的7.5KW電機(jī)更換為5.5KW電機(jī)，設(shè)計(jì)了采用PLC和變頻器的節(jié)能改造系統(tǒng)。2.為了克服減速電機(jī)后低速起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了1: 3齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，嵌入車床的傳動(dòng)箱中。3.采用小型PLC和電子觸摸屏鍵盤進(jìn)行速度設(shè)定，變頻器進(jìn)行調(diào)速代替手柄的機(jī)械變速而不用電機(jī)調(diào)速，設(shè)置8檔調(diào)速功能。4.實(shí)時(shí)檢查機(jī)械扭矩，智能判斷

3、切削進(jìn)給，設(shè)置超限報(bào)警保護(hù)功能。5.完成完整的改造設(shè)計(jì)方案和施工圖設(shè)計(jì)、編程、仿真和模擬調(diào)試。6.對(duì)技術(shù)論文進(jìn)行總結(jié)，形成典型的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行推廣。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)主要參考資料:1.模塊化機(jī)車研究所。組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械部分機(jī)械工業(yè)19752.模塊化機(jī)車研究所。組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖集，機(jī)械工業(yè)，19753.周。金屬切削機(jī)床，清華大學(xué)，20044.蒲，季明剛。機(jī)械設(shè)計(jì)高等教育20065.賈亞洲。金屬切削機(jī)床概論機(jī)械工業(yè)20056.周。高等教育機(jī)械零件手冊(cè)20027.常數(shù)，建模。機(jī)械高等教育原理20018.朱琳。機(jī)電一體化設(shè)計(jì)石油工業(yè)20089.甘李詠。幾何公差與檢測(cè)科學(xué)技術(shù)200110.理工大學(xué)工程

4、繪畫教研室。機(jī)械制圖高等教育199311.金貞花。組合機(jī)床及其調(diào)整和使用。機(jī)械工業(yè)，1990畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要完成的工作:1查找機(jī)床改造和機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)信息。2.設(shè)計(jì)一套完整的圖紙和機(jī)電結(jié)合的應(yīng)用軟件編程，并開發(fā)總結(jié)論文。作為典型的設(shè)計(jì)，在條件允許的情況下可以做成實(shí)物設(shè)備，成為具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商品向大多數(shù)車床用戶推廣。3.用C6150車床拜訪企業(yè)，獲取切削控制要求的設(shè)計(jì)依據(jù)。4計(jì)算機(jī)模擬可用于模擬系統(tǒng)的控制曲線和效果，計(jì)算節(jié)能效果。如果設(shè)計(jì)優(yōu)秀完整，可以推廣應(yīng)用到很多車床用戶。時(shí)間表:2012年12月底至2013年1月初，完成數(shù)據(jù)調(diào)研，撰寫開題報(bào)告；2013年3月初至4月初完成所有圖紙和選型設(shè)計(jì)；

5、從2013年4月初至4月底，對(duì)應(yīng)用中的機(jī)械扭矩進(jìn)行了討論和計(jì)算。2013年5月初至5月中旬進(jìn)行系統(tǒng)編程、仿真和模擬調(diào)試；2013年5月中旬到5月底，論文準(zhǔn)備答辯。講師簽名:日期:年、月、日部門意見(jiàn):簽名:部門(蓋章)日期:年、月、日通信類大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué)生編號(hào)特定主題電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)(論文)題目主軸驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目的和意義(包括國(guó)外研究現(xiàn)狀分析):制造技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)、國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)品創(chuàng)新的重要手段，各國(guó)都在尋求、獲取、開發(fā)和利用。它被認(rèn)為是現(xiàn)代國(guó)家經(jīng)濟(jì)成功的關(guān)鍵因素。車床已成為機(jī)械制造的主要工具。目前，中國(guó)機(jī)床工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期

6、。目前，機(jī)床制造業(yè)面臨著產(chǎn)品更新和技術(shù)改造的形勢(shì)，迫切需要提高生產(chǎn)效率，快速發(fā)展。一個(gè)令人震驚的事實(shí)刺激著我們:中國(guó)傳統(tǒng)機(jī)床制造業(yè)基礎(chǔ)雄厚，大量出口。但由于技術(shù)含量低，往往出口國(guó)外的價(jià)格只是金屬材料的價(jià)格。某發(fā)達(dá)國(guó)家用高新技術(shù)改造控制后，變成智能數(shù)控機(jī)床，以幾十倍甚至上百倍的價(jià)格賣回中國(guó)。中國(guó)人多么悲哀的一幕??！因此，目前機(jī)床的改造已成為我國(guó)加緊發(fā)展的迫切需要。機(jī)床控制主要采用機(jī)械、電氣、氣動(dòng)和液壓控制，采用微機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能數(shù)控，提高機(jī)床的技術(shù)附加值和運(yùn)行效率。另一方面是節(jié)能控制改造，利用可編程控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)、變頻調(diào)速等技術(shù)，可以大大提高傳統(tǒng)機(jī)床的加工水平。節(jié)電改造后，

7、效果驚人。以C6150普通機(jī)床為例，全國(guó)約有三百萬(wàn)臺(tái)。如果每臺(tái)車床的電機(jī)由原來(lái)的7.5KW換成5.5KW，估計(jì)每天工作8小時(shí)才會(huì)省電。本課題是結(jié)合PLC和變頻技術(shù)對(duì)普通C6150機(jī)床進(jìn)行節(jié)能改造。作為一名機(jī)電控制專業(yè)的大學(xué)生，如果這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)成功，不僅考驗(yàn)我的機(jī)電一體化知識(shí)的應(yīng)用能力，而且可以推廣，對(duì)推動(dòng)我國(guó)機(jī)床節(jié)能改造的發(fā)展具有重要意義。2.基本能力和技術(shù)方案:一、系統(tǒng)組成:本課題基于“交流變頻調(diào)速技術(shù)”的典型應(yīng)用實(shí)例，對(duì)C6150車床的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，制造量大，范圍廣，包括電機(jī)容量的降低；機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改造；將機(jī)械速度改為變頻速度(微電子觸摸屏代替機(jī)械手柄的笨重操作)；PLC車床

8、邏輯判斷控制等設(shè)計(jì)任務(wù)。本課題涉及的技術(shù)原理如下:(1)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性確定機(jī)床的主傳動(dòng)功率扭矩。由于車床低速段的特點(diǎn)是恒功率負(fù)載，高速段的特點(diǎn)是恒功率負(fù)載，為了解決電機(jī)降低容量后啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足的問(wèn)題，將一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比修改為1: 3，這樣可以有效覆蓋電機(jī)降低的轉(zhuǎn)矩線，滿足負(fù)載特性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能。所以除了1: 3傳動(dòng)比的變速箱的機(jī)械設(shè)計(jì)外，多軸傳動(dòng)要轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸側(cè)檢查改裝的GD。并轉(zhuǎn)換電機(jī)的有效功率。(2)變頻調(diào)速拖動(dòng)原理根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n = 60f /p，調(diào)節(jié)交流電的頻率f可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。逆變器利用電力電子元件整流后根據(jù)不同的頻率要求逆變?yōu)樽冾l交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)變速(

9、實(shí)際是控制E/f比)。由于變頻器的核心單元是MPU微處理器，可以用矢量和矩陣的方法計(jì)算出調(diào)速良好的機(jī)械特性，并可以預(yù)置許多智能控制功能。(3)3)PLC在變速設(shè)定和自動(dòng)切割過(guò)程存儲(chǔ)中的應(yīng)用。PLC的DI接收觸摸屏微動(dòng)開關(guān)的信號(hào)，通過(guò)DO輸出三個(gè)信號(hào)，可輸出到變頻器的端子X(jué)1、X2、X3，組合成八個(gè)轉(zhuǎn)速。同時(shí)設(shè)置Shift鍵與X1-X3配合使用，生成八種預(yù)存的自動(dòng)切割工藝程序。(4)轉(zhuǎn)換器程序解碼器實(shí)現(xiàn)電子觸摸屏的速度設(shè)定。如(2)所述，變頻器接收三個(gè)信號(hào)，轉(zhuǎn)換八種轉(zhuǎn)速作為給定變頻器；此外，通過(guò)預(yù)設(shè)變頻器的參數(shù)，存儲(chǔ)了八種自動(dòng)變速的車削計(jì)劃曲線，通過(guò)選擇組合鍵，變頻器可以根據(jù)存儲(chǔ)的不同速度下的切

10、削過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)速度。二。設(shè)計(jì)(論文)結(jié)構(gòu)大綱標(biāo)題:車床主軸傳動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞:電機(jī)轉(zhuǎn)矩線；機(jī)械傳動(dòng)比；變頻調(diào)速；PLC編程；電子觸摸屏引言。2.普通車床主軸的變頻調(diào)速2.1普通車床的主要功能和結(jié)構(gòu)2.1.1普通車床的主要功能2.1.2普通車床的結(jié)構(gòu)2.2普通車床的拖動(dòng)系統(tǒng)2.2.1普通車床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2.2.2普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性2.2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載功率2.2.4主傳動(dòng)系統(tǒng)的工作特性2.2.5普通車床的原拖動(dòng)系統(tǒng)2.3車床主傳動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)2.3.1變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本考慮2.3.2低速保持第一檔傳動(dòng)比，與方案一致2.3.3低速保持第一檔傳動(dòng)比，與方案一致3.變頻調(diào)速原理

11、3.1變頻器的控制模式3.2變頻器的頻率給定4.速度分段的原理由4給出。PLC控制5.設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)組成設(shè)備清單5.1.2傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)(1:3)5.1.3變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路5.2控制和實(shí)施電子觸摸屏控制流程圖6.計(jì)算選擇6.1選擇電機(jī)型號(hào)6.1.1電機(jī)主要額定數(shù)據(jù)6.1.2主要計(jì)算數(shù)據(jù)6.1.3恒定電機(jī)容量的可行性核算6.2逆變器變頻器的基本組成6.2.2逆變電路基本功能變頻器的選擇6.2.4變頻器功能參數(shù)表6.3變頻器的功能預(yù)置6.3.1各參數(shù)設(shè)定值表6.3.2多段速度參數(shù)設(shè)置表6.4 PLC選擇Postscript合作者3.主要參考文獻(xiàn):1.模塊化機(jī)車研究所。組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械部分機(jī)

12、械工業(yè)19752.模塊化機(jī)車研究所。組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖集，機(jī)械工業(yè)，19753.周。金屬切削機(jī)床，清華大學(xué)，20044.蒲，季明剛。機(jī)械設(shè)計(jì)高等教育20065.賈亞洲。金屬切削機(jī)床概論機(jī)械工業(yè)20056.周。高等教育機(jī)械零件手冊(cè)20027.常數(shù)，建模。機(jī)械高等教育原理20018.朱琳。機(jī)電一體化設(shè)計(jì)石油工業(yè)20089.甘李詠。幾何公差與檢測(cè)科學(xué)技術(shù)200110.理工大學(xué)工程繪畫教研室。機(jī)械制圖高等教育199311.金貞花。組合機(jī)床及其調(diào)整和使用。機(jī)械工業(yè)，19904.時(shí)間表:(1) 2012/12/23-2013/01/10數(shù)據(jù)調(diào)查及開題報(bào)告撰寫。(2)2013年1月初至2013年2月20日假

13、期走訪調(diào)研。(3)2013年2月底至2013年3月初匯總數(shù)據(jù)及方案設(shè)計(jì)。(4)2013年3月-2013年3月設(shè)計(jì)變頻器和PLC原理接線圖。(5)2013年4月初至2013年4月選型設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。(6)2013年4月至2013年4月，PLC和變頻器編程。(7)2013年5月初至2013年5月仿真系統(tǒng)調(diào)試。(8)2013年5月中旬2013年5月底整理圖紙和論文答辯。5.講師的意見(jiàn):這個(gè)科目的設(shè)計(jì)是有機(jī)的，有電的，所以你要咨詢機(jī)械設(shè)計(jì)的專業(yè)老師，準(zhǔn)確計(jì)算和校核扭矩。設(shè)計(jì)思路清晰，可操作性強(qiáng)；使之成為未來(lái)推廣的典型設(shè)計(jì)。教員簽名:日期:YY年月日。6.部門意見(jiàn):簽名:部門(蓋章)日期:年、月、日學(xué)生

14、編號(hào)特定主題電氣工程及其自動(dòng)化教師職稱單位教師職稱單位畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目主軸驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)講師的評(píng)論:同意回復(fù):同意。論文得分:85分講師(簽名):日期年月學(xué)生編號(hào)09142074特定主題電氣工程及其自動(dòng)化教師職稱教授級(jí)高級(jí)工程師單位我校機(jī)電控制系教師職稱單位畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目主軸驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)對(duì)論文的評(píng)論:畢業(yè)論文題目“車床主軸驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)”論述了車床主軸驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，具有一定的實(shí)用價(jià)值。這位同學(xué)收集的數(shù)據(jù)詳實(shí)，分析論證深入，結(jié)論正確合理。寫論文的基本規(guī)則。問(wèn)題是對(duì)存在問(wèn)題的討論可以進(jìn)一步深化，對(duì)存在問(wèn)題的原因的分析可以進(jìn)一步展開。

15、綜上，掌握了本專業(yè)的基礎(chǔ)理論和相關(guān)專業(yè)知識(shí)，畢業(yè)論文達(dá)到了本科畢業(yè)論文水平，可以提交答辯了。你同意安排論文答辯嗎:同意。論文得分:80分評(píng)價(jià)老師(簽名):日期年月交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯組評(píng)語(yǔ)學(xué)生編號(hào)特定主題電氣工程及其自動(dòng)化主軸多作用變頻調(diào)速節(jié)能改造設(shè)計(jì)職稱工作地點(diǎn)評(píng)論團(tuán)體領(lǐng)袖80分畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)完整性聲明我聲明我提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是我在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立研究工作的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)除正文中注明和信函中列舉的內(nèi)容外，不含他人發(fā)表或撰寫的研究成果，也不含用于獲得交通大學(xué)海濱學(xué)院或其他教育機(jī)構(gòu)學(xué)位或證書的材料。如論文及申請(qǐng)材料有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。我的簽名:日期:畢業(yè)設(shè)計(jì)(

16、論文)授權(quán)書本人完全理解交通大學(xué)關(guān)于保存和使用學(xué)位論文的規(guī)定，包括:學(xué)校有權(quán)保存并向有關(guān)部門寄送學(xué)位論文的原件和復(fù)印件；學(xué)校可以通過(guò)影印、縮印或其他復(fù)印手段對(duì)論文進(jìn)行復(fù)印保存；學(xué)?？梢栽试S論文查閱或借閱；學(xué)?？梢砸詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制、贈(zèng)送、交換學(xué)位論文；學(xué)?？梢园l(fā)表全部或部分學(xué)位論文。我的簽名:日期:摘要車床已成為工業(yè)器件加工中應(yīng)用最廣泛、不可或缺的機(jī)器，但我了解到，車床的應(yīng)用水平在世界上是比較低的。多年來(lái)，主軸轉(zhuǎn)速一直由手柄控制，操作非常繁瑣。本文以普通車床為研究對(duì)象，對(duì)普通車床主軸進(jìn)行變頻調(diào)速設(shè)計(jì)改造。本研究主要完成了對(duì)普通車床工作原理的分析，簡(jiǎn)要介紹了普通車床的拖動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械特性，然后

17、重點(diǎn)介紹了普通車床的原拖動(dòng)系統(tǒng)。用PLC控制達(dá)到變頻調(diào)速的目的。變頻調(diào)速改造后，車床實(shí)際應(yīng)用效果良好。同時(shí)節(jié)能，易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電機(jī)的調(diào)速控制，可在車床應(yīng)用領(lǐng)域廣泛推廣。本畢業(yè)論文是普通車床設(shè)計(jì)項(xiàng)目的技術(shù)總結(jié)。主要介紹變頻調(diào)速原理、普通機(jī)床工作原理、PLC控制原理。實(shí)現(xiàn)機(jī)床無(wú)級(jí)調(diào)速，將原7.5kw電機(jī)改為5.5kw后進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能設(shè)計(jì)，通過(guò)電子觸摸屏實(shí)現(xiàn)速度切換功能。關(guān)鍵詞:電機(jī)轉(zhuǎn)矩線；機(jī)械傳動(dòng)比；變頻調(diào)速；PLC編程；電子觸摸屏摘要車床已成為應(yīng)用最廣泛的工業(yè)設(shè)備加工中不可缺少的一種機(jī)床，但我所生活的世界車床應(yīng)用水平相對(duì)較低，多年來(lái)都是通過(guò)手柄來(lái)控制主軸的轉(zhuǎn)速，操作非常復(fù)雜，本文以普通車床為研究

18、對(duì)象，對(duì)普通車床進(jìn)行變頻調(diào)速改造設(shè)計(jì)。主要對(duì)普通車床的工作原理進(jìn)行分析和研究，介紹了普通車床的傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械特性，然后重點(diǎn)介紹了車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)。用PLC控制達(dá)到變頻調(diào)速的目的。經(jīng)過(guò)變頻改造后，車床的實(shí)際應(yīng)用效果良好，并且還具有節(jié)能、易于控制的現(xiàn)有電機(jī)控制，可以在車床應(yīng)用領(lǐng)域大面積推廣。本論文是對(duì)普通車床設(shè)計(jì)項(xiàng)目技術(shù)的總結(jié)，主要介紹了普通機(jī)床的變頻原理、PLC控制原理、工作原理，機(jī)床實(shí)現(xiàn)了由電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，將原來(lái)的7.5kW改為節(jié)能變頻設(shè)計(jì)后的5.5kW，通過(guò)電子觸摸屏實(shí)現(xiàn)了速度切換功能。關(guān)鍵詞:電機(jī)轉(zhuǎn)矩線；機(jī)械傳動(dòng)比；頻率控制；PLC編程；電子觸摸屏目錄 TOC o 1-3 摘要 HYPERL

19、INK l _RefHeading_Toc357785222 i摘要 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785223 ii目錄 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785224 iii引言。 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785225 12.普通車床主軸的變頻調(diào)速 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785226 22.1普通車床的主要功能和結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785227 22.1.1普通車床的主要功能 HYPERLINK l _RefHead

20、ing_Toc357785228 22.1.2普通車床的結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785229 22.2普通車床的拖動(dòng)系統(tǒng) HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785230 32.2.1普通車床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785231 32.2.2普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785232 32.2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載功率 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785233 42.2.4主傳動(dòng)系統(tǒng)的工作特性

21、 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785234 42.2.5普通車床的原拖動(dòng)系統(tǒng) HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785235 52.3車床主傳動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng) HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785236 52.3.1變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本考慮 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785237 52.3.2低速保持第一檔傳動(dòng)比，與方案一致 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785238 62.3.3 方案 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357

22、785239 73. HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785240 103.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785241 103.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785242 104.PLC HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785243 125. HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785244 135.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785245 135.1.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3

23、57785246 145.1.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785247 155.1.3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785248 155.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785249 165.2.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785250 165.2.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785251 176. HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785252 186.1 HYPERLINK l _RefHead

24、ing_Toc357785253 186.1.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785254 186.1.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785255 206.1.3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785256 216.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785257 226.2.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785258 226.2.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785259 226.2.3 HYPERLI

25、NK l _RefHeading_Toc357785260 236.2.4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785261 246.3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785262 276.3.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785263 276.3.2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785264 286.4 PLC HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785265 28結(jié)論 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785266 29致

26、 HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785267 30參考文獻(xiàn) HYPERLINK l _RefHeading_Toc357785268 31前言制造技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)、國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)品創(chuàng)新的重要手段，各國(guó)都在尋求、獲取、開發(fā)和利用。它被認(rèn)為是現(xiàn)代國(guó)家經(jīng)濟(jì)成功的關(guān)鍵因素。車床已成為機(jī)械制造的主要工具。目前，中國(guó)機(jī)床工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。目前，機(jī)床制造業(yè)面臨著產(chǎn)品更新和技術(shù)改造的形勢(shì)，迫切需要提高生產(chǎn)效率，快速發(fā)展。一個(gè)令人震驚的事實(shí)刺激著我們:中國(guó)傳統(tǒng)機(jī)床制造業(yè)基礎(chǔ)雄厚，大量出口。但由于技術(shù)含量低，往往出口國(guó)外的價(jià)格只是金屬材料的價(jià)格。某發(fā)達(dá)國(guó)家用高新技術(shù)改造

27、控制后，變成智能數(shù)控機(jī)床，以幾十倍甚至上百倍的價(jià)格賣回中國(guó)。中國(guó)人多么悲哀的一幕??！因此，目前機(jī)床的改造已成為我國(guó)加緊發(fā)展的迫切需要。機(jī)床控制主要采用機(jī)械、電氣、氣動(dòng)和液壓控制，采用微機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能數(shù)控，提高機(jī)床的技術(shù)附加值和運(yùn)行效率。另一方面是節(jié)能控制改造，利用可編程控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)、變頻調(diào)速等技術(shù)，可以大大提高傳統(tǒng)機(jī)床的加工水平。節(jié)電改造后，效果驚人。以C6150普通機(jī)床為例，全國(guó)約有三百萬(wàn)臺(tái)。如果每臺(tái)車床的電機(jī)由原來(lái)的7.5KW換成5.5KW，估計(jì)每天工作8小時(shí)才會(huì)省電。本課題是結(jié)合PLC和變頻技術(shù)對(duì)普通C6150機(jī)床進(jìn)行節(jié)能改造。作為一名機(jī)電控制專業(yè)的大學(xué)生，如果

28、這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)成功，不僅考驗(yàn)我的機(jī)電一體化知識(shí)的應(yīng)用能力，而且可以推廣，對(duì)推動(dòng)我國(guó)機(jī)床節(jié)能改造的發(fā)展具有重要意義。普通車床主軸的變頻調(diào)速2.1普通車床的主要功能和結(jié)構(gòu)2.1.1普通車床的主要功能普通車床主要加工圓柱體，如:加工圓柱體的外圓、圓、端面；氣缸的鉆孔和鉸孔；在外表面和圓形表面上車削螺紋等。2.1.2普通車床的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，主要組件有:圖2-1普通車床的結(jié)構(gòu)2.2普通車床的拖動(dòng)系統(tǒng)2.2.1普通車床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)普通車床的運(yùn)行系統(tǒng)主要包括以下兩個(gè)動(dòng)作:1.主運(yùn)動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是普通車床的主要運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的拖動(dòng)系統(tǒng)就是主拖動(dòng)系統(tǒng)。2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要是刀架的運(yùn)動(dòng)。車削螺紋時(shí)，刀架的移動(dòng)

29、速度必須與工件的轉(zhuǎn)速嚴(yán)格匹配，所以中小型車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常由主電機(jī)通過(guò)進(jìn)給傳動(dòng)鏈拖動(dòng)，沒(méi)有獨(dú)立的進(jìn)給拖動(dòng)系統(tǒng)。2.2.2普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性1.主傳動(dòng)系統(tǒng)阻力矩的形成。主傳動(dòng)系統(tǒng)的阻力矩是工件在切削過(guò)程中形成的阻力矩。理論上講，切削功率用于切削中的剝皮和變形。因此，切削力與切削的材料性能和截面積成正比，截面積由切削深度和進(jìn)給量決定。切削扭矩取決于切削力和工件回轉(zhuǎn)半徑的乘積，其大小與以下因素有關(guān):(1)切削深度；(2)進(jìn)料速度；(3)工件的材質(zhì)和直徑等。2.主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性(1)在相當(dāng)大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，普通車床允許的切削深度和進(jìn)給速度是相同的，因此具有恒轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)。(2)在高速段，由于

30、受床身機(jī)械強(qiáng)度和振動(dòng)的影響，速度越高，允許的切削深度和進(jìn)給速度越小，阻力矩也越小，所以具有恒功率的性質(zhì)。(3)綜上，普通車床的機(jī)械特性如圖2-2所示。在圖中，恒定扭矩區(qū)域在點(diǎn)D下方；d點(diǎn)以上是恒功率區(qū)。D點(diǎn)是分界點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)是2個(gè)地方左右(是分界點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，是最高轉(zhuǎn)速)。但考慮到低速車削通常是粗加工，切削量較大。特別是車削毛坯時(shí)，由于同心度不好，表面不光滑，往往會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊力。因此，在實(shí)際加工中，通常采取:(1-1)2.2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載功率如圖2-2所示，主傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載功率取決于高速段任一點(diǎn)的扭矩和速度的乘積:(1-2)2.2.4主傳動(dòng)系統(tǒng)的工作特性1.調(diào)速寬度和調(diào)速由最高速度與最低

31、速度之比決定:(1-3)通常:= 25150比如國(guó)產(chǎn)CA5140車床的是140，而意大利SAG精密車床的2.低速時(shí)需要過(guò)載能力，因?yàn)榈退俨僮魍ǔＳ糜诖旨庸?。為了提高工作效率，切削深度和進(jìn)給速度都很大。3.高速對(duì)過(guò)載能力要求較低，因?yàn)楦咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)往往用于精加工，不僅切削深度小，進(jìn)給量也往往很小。一般情況下，超載的可能性極小。2.2.5普通車床的原拖動(dòng)系統(tǒng)普通車床通常由變速箱驅(qū)動(dòng)和調(diào)節(jié)。他有以下特點(diǎn):1.恒功率性質(zhì)由于變速箱變速時(shí)扭矩的變化與轉(zhuǎn)速的變化成反比，所以具有恒功率的性質(zhì)。因此，對(duì)于相同的切割量，電機(jī)的輸出功率是恒定的。如果忽略變速箱的功率損失，它在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有恒功率的特性。2.低速時(shí)過(guò)

32、載能力強(qiáng)，減速后的拖動(dòng)系統(tǒng)額定扭矩會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于負(fù)載的最大阻力矩，因此過(guò)載能力強(qiáng)。2.3車床主傳動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)2.3.1變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本考慮(1)由于調(diào)速范圍廣，要求機(jī)械特性硬。因此，宜選擇矢量控制方式。對(duì)于普通車床，由于對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不高，采用“無(wú)反饋矢量控制”就足夠了。(2)由于調(diào)速范圍較寬，且高速段和低速段的機(jī)械特性不同，工作頻率范圍不應(yīng)局限于額定頻率。(3)一般情況下，電機(jī)的容量應(yīng)大于原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的容量(詳見(jiàn)下期轉(zhuǎn)速)。(4)如上所述，在低速段，可能會(huì)出現(xiàn)較大的沖擊過(guò)載，容易造成變頻器跳閘。所以變頻器的容量要比電機(jī)大一檔。2.3.2低速保持第一檔傳動(dòng)比，與方案一致1.基本工作條件(1)電機(jī)

33、和主軸之間的傳動(dòng)比只有一檔，且傳動(dòng)比(1-4)(2)逆變器的最大輸出頻率等于電機(jī)的額定頻率。因此，電機(jī)的最大速度等于其額定速度。 QUOTE _x0001_，換算成負(fù)載軸的值應(yīng)大于負(fù)載所需的最大速度:=(1-5)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的換算值(換算到負(fù)載軸上的轉(zhuǎn)矩)應(yīng)大于負(fù)載最大轉(zhuǎn)矩的t；(1-6)圖2-11-負(fù)載機(jī)械特性曲線2-電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩線綜上所述，電機(jī)的優(yōu)先轉(zhuǎn)矩線如圖2-3的曲線2所示，曲線1是車床的機(jī)械特性曲線。為了便于比較，圖中電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速都是換算成負(fù)載軸的數(shù)值。2.圖2-3中電動(dòng)機(jī)的容量，負(fù)載所需的功率(1-7)它的大小與OADB的面積成正比。電機(jī)的容量與面積成正比，其大小為:(1-8)

34、可以看出，采用變頻調(diào)速后，電機(jī)的容量需要增加倍以上。3.電機(jī)的工作頻率范圍最高頻率的。(2)最低頻率只有一個(gè)速度，所以頻率調(diào)整如下:(1-9)當(dāng)50/40 = 1.25赫茲時(shí)當(dāng).的時(shí)候 QUOTE _x0001_，50/140 = 0.357赫茲異步電機(jī)在沒(méi)有負(fù)載反饋的情況下，很難在如此低的頻率下連續(xù)工作。2.3.3低速保持第一檔傳動(dòng)比，與方案一致1.基本工作條件(1)電機(jī)和主軸之間的傳動(dòng)比仍然只有一個(gè)檔位，但變頻器的最高輸出頻率允許超過(guò)額定頻率。但是，它不應(yīng)超過(guò)額定頻率的1.5倍(即)。設(shè)置最大頻率調(diào)制比(1-10)那么；電機(jī)的最大速度也大約是額定速度的倍；(1-11)(2)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速(

35、1-12)電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線如圖2-4中的曲線2所示。曲線1是車床的機(jī)械特性曲線。圖2-41-負(fù)載特性曲線2-電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩線2.電機(jī)的容量如圖2-4所示。電動(dòng)機(jī)的容量與面積成正比，其大小為(1-13)可以看出，頻率范圍過(guò)大后，電機(jī)的容量與相比可以減少倍，但與負(fù)載功率相比仍需增加不少。3.電機(jī)的工作頻率范圍假設(shè)最高頻率是75Hz當(dāng)在 QUOTE _x0001_，= 75/40 = 1.875赫茲 QUOTE _x0001_；當(dāng)= 75/140 = 0.54赫茲時(shí) QUOTE _x0001_；變頻調(diào)速原理3.1變頻器的控制模式1.V/F控制方式:除了車削毛坯時(shí)車床載荷的變化外，后期車削過(guò)程中載荷的變

36、化通常很小。因此，在切割精度方面，選擇V/F控制方式可以滿足要求。但從節(jié)能的角度來(lái)看，V/F控制方式并不理想。因?yàn)樵诘退偾邢鲿r(shí)，需要預(yù)設(shè)較大的V/F，電機(jī)磁路往往處于過(guò)飽和狀態(tài)，負(fù)載較輕時(shí)勵(lì)磁電流過(guò)大。2.無(wú)反饋矢量控制模式:在無(wú)反饋矢量控制模式下，新系列變頻器已經(jīng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行在0.5Hz，完全可以滿足普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。因?yàn)闊o(wú)反饋的矢量控制方法可以克服V/F控制方法的缺點(diǎn)，所以是最佳選擇。采用無(wú)反饋矢量控制模式，選擇時(shí)應(yīng)注意穩(wěn)定運(yùn)行的最低頻率(部分變頻器在無(wú)反饋矢量控制模式下實(shí)際穩(wěn)定運(yùn)行的最低頻率為56Hz)。3.反饋矢量控制:雖然反饋矢量控制方式是最完美的控制方式，但它不僅增加了成本

37、，而且由于需要增加編碼器等速度反饋環(huán)節(jié)，使得編碼器的安裝更加麻煩。因此，除非機(jī)床對(duì)加工精度有特殊要求，一般不需要采用這種控制方式。目前國(guó)內(nèi)的變頻器技術(shù)已經(jīng)非常成熟，ABB的產(chǎn)品在價(jià)格和性能上與國(guó)外不相上下。3.2變頻器的頻率給定變頻器的頻率可以有多種給定方式，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。1.給定無(wú)級(jí)調(diào)速頻率。速度可以通過(guò)變頻器面板或外部電位計(jì)直接調(diào)節(jié)。在無(wú)級(jí)調(diào)速中，一定要注意，當(dāng)?shù)退俣我粰n傳動(dòng)切換到變頻器無(wú)級(jí)調(diào)速時(shí)，存在一個(gè)電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩線小于負(fù)載特性的區(qū)域，如下圖所示。圖在此區(qū)域(約600 800轉(zhuǎn)/分)，當(dāng)負(fù)荷較重時(shí)，電機(jī)皮帶可能不動(dòng)。操作員應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況決定是否避開該速度段。圖3-1PLC控

38、制給定速度分段的原理如果車床還需要復(fù)雜的程序控制，可以利用可編程邏輯控制器(PLC)結(jié)合變頻器的多速功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下圖所示。在圖中，通過(guò)打開按鈕開關(guān)(或觸摸開關(guān))來(lái)選擇速度范圍。通過(guò)PLC控制變頻器外部輸入端子X(jué)1、X2和X3的不同組合，可以獲得第八檔速度。圖中，電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止分別由按鈕開關(guān)SF、Sr和ST控制。圖4-1邏輯表齒輪一個(gè)2三四五六七八二進(jìn)制00010010001101000101011001111000設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)組成一、系統(tǒng)組成:本課題基于“交流變頻調(diào)速技術(shù)”的典型應(yīng)用實(shí)例，對(duì)制造量大、范圍廣的普通車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，包括電機(jī)容量的降低；機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改造；

39、將機(jī)械速度改為變頻速度(微電子觸摸屏代替機(jī)械手柄的笨重操作)；PLC車床邏輯判斷控制等設(shè)計(jì)任務(wù)。圖5-12.本課題涉及的技術(shù)原理描述如下:(1)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性確定機(jī)床的主傳動(dòng)功率扭矩。由于車床低速段具有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)，高速段具有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)，為了解決電機(jī)容量減小后啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足的問(wèn)題，將一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比修改為1: 3，這樣可以有效覆蓋電機(jī)減小的轉(zhuǎn)矩線，滿足負(fù)載特性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能。所以除了1: 3傳動(dòng)比的變速箱的機(jī)械設(shè)計(jì)外，多軸傳動(dòng)要轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸側(cè)檢查改裝的GD。并轉(zhuǎn)換電機(jī)的有效功率。(2)變頻調(diào)速拖動(dòng)原理根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n = 60f /p，調(diào)節(jié)交流電的頻率f可以改

40、變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。逆變器利用電力電子元件整流后根據(jù)不同的頻率要求逆變?yōu)樽冾l交流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)變速(實(shí)際是控制E/f比)。由于變頻器的核心單元是MPU微處理器，可以用矢量和矩陣的方法計(jì)算出調(diào)速良好的機(jī)械特性，并可以預(yù)置許多智能控制功能。(3)3)PLC在變速設(shè)定和自動(dòng)切割過(guò)程存儲(chǔ)中的應(yīng)用。PLC的DI接收觸摸屏微動(dòng)開關(guān)的信號(hào)，通過(guò)DO輸出三個(gè)信號(hào)，可輸出到變頻器的端子X(jué)1、X2、X3，組合成八個(gè)轉(zhuǎn)速。(4)轉(zhuǎn)換器程序解碼器實(shí)現(xiàn)電子觸摸屏的速度設(shè)定。如(2)所述，變頻器接收三個(gè)信號(hào)，轉(zhuǎn)換八種轉(zhuǎn)速作為給定變頻器；此外，通過(guò)預(yù)設(shè)變頻器的參數(shù)，存儲(chǔ)了八種自動(dòng)變速的車削計(jì)劃曲線，通過(guò)選擇組合鍵，變頻器可以根據(jù)存

41、儲(chǔ)的不同速度下的切削過(guò)程自動(dòng)調(diào)節(jié)速度。設(shè)備清單表1名稱和型號(hào)儀表和標(biāo)尺英寸量安裝和放置評(píng)論Y2-132S-4馬達(dá)380伏/11.6安ABB-510系列變頻器220伏/7千伏安12A一個(gè)控制/開關(guān)柜西門子S7-200220伏/24伏10A一個(gè)控制/開關(guān)柜總電源空氣開關(guān)同上同上接觸器熱繼電器220伏/24伏10A0控制柜操作面板控制箱總開關(guān)-自動(dòng)空氣開關(guān)TMC-10，2P220伏交流電25A一個(gè)控制/開關(guān)柜控制箱主電源開關(guān)-金屬鑰匙開關(guān)220V5A雙刀雙擲一個(gè)控制柜操作面板交流輸出驅(qū)動(dòng)主電源開關(guān)。一個(gè)控制柜操作面板信號(hào)終端DX-10100控制/開關(guān)柜電源端子DX-2050控制/開關(guān)柜接合槽50X5

42、0X30幾個(gè)控制/開關(guān)柜5.1.2傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)(1:3)因?yàn)楦脑烨暗臋C(jī)床是手動(dòng)變速，通過(guò)手柄改變變速箱的齒輪副來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，操作復(fù)雜。改造后機(jī)床由PLC控制，直接作用于電機(jī)，外部電子觸摸屏按鍵實(shí)現(xiàn)變速，這樣就省去了齒輪箱中的大量齒輪組，電機(jī)和機(jī)床主軸之間只需要保留一個(gè)齒輪副！考慮到電機(jī)啟動(dòng)和低速運(yùn)行時(shí)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，為了解決低速時(shí)切削力不足的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了電機(jī)與主軸1:3的傳動(dòng)比，如下圖所示。圖5-25.1.3變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路以外置電位器為例，控制電路如下圖所示。圖中的接觸器KM用于接通逆變器的電源，由SB1和SB2控制。繼電器KA1用于正轉(zhuǎn)，由SF和ST控制；KA2用于反轉(zhuǎn)，由SR和ST控制

43、。圖5-3變頻器通電后才能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)；只有當(dāng)變頻器正反向都不工作時(shí)，才會(huì)切斷電源。因?yàn)檐嚧残枰粋€(gè)點(diǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)，所以電路中增加了點(diǎn)動(dòng)控制按鈕SJ和繼電器KA3。5.2控制和實(shí)施電子觸摸圖5-4在圖中，0是確認(rèn)鍵；9是復(fù)位鍵；其他數(shù)字鍵是對(duì)應(yīng)的速度鍵。當(dāng)按下電源開關(guān)時(shí)，電源指示燈亮起。按相應(yīng)的數(shù)字鍵再按確認(rèn)鍵，機(jī)器就工作了；按復(fù)位鍵停止機(jī)器?？刂屏鞒虉D圖5-5計(jì)算選擇6.1選擇電機(jī)型號(hào)6.1.1電機(jī)主要額定數(shù)據(jù)(1)額定容量為5.5kW；(2)額定轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分；過(guò)載能力2.5考慮到電機(jī)的額定容量和過(guò)載能力，選用了Y2-132S-4型變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。1)簡(jiǎn)介Y2-132S-4系列變頻調(diào)

44、速三相異步電動(dòng)機(jī)是專門為匹配國(guó)外各種高性能IGBT脈寬調(diào)制變頻器而設(shè)計(jì)的，一般不需要使用外接濾波器。該電機(jī)的性能指標(biāo)與國(guó)外80年代相當(dāng)，基本技術(shù)條件符合IEC34-1和GB755國(guó)際及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。該電機(jī)噪音低、振動(dòng)小、調(diào)速范圍寬、外觀新穎。Y2-132S-4系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)綜合了國(guó)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了使電機(jī)適應(yīng)PWM變頻電源的供電情況，在設(shè)計(jì)中特別考慮了定子、轉(zhuǎn)子槽和定子繞組分布形式，以獲得更合適的電感值來(lái)抑制和減少時(shí)間諧波和一系列電機(jī)空間諧波帶來(lái)的不利影響。電機(jī)的電磁負(fù)載設(shè)計(jì)也考慮了一定的余量，這樣既能保證電機(jī)在高頻時(shí)的過(guò)載能力，又能在低頻時(shí)保

45、持恒定的轉(zhuǎn)矩輸出。在Y2-132S-4系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮了采用IGBT的PWM逆變器載波頻率高的影響。由于其匝間絕緣，采用了特殊的措施來(lái)加強(qiáng)它，以承受高電壓上升率的線圈匝間反復(fù)施加的陡脈沖電壓造成的嚴(yán)峻考驗(yàn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，Y2-132S-4系列的安裝尺寸與Y系列相同，以方便用戶的匹配和選擇。該系列有兩種冷卻方式:一種是IC411系列，能保證在該系列規(guī)定的頻率范圍內(nèi)(1070HZ)恒轉(zhuǎn)矩、恒功率調(diào)速，保證在此條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，電機(jī)繞組溫升不超過(guò)允許值。另一種IC416系列，采用單獨(dú)的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，保證電機(jī)在低速(12HZ)恒轉(zhuǎn)矩長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的溫升不超過(guò)允許值。Y2

46、-132S-4系列逆變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)在出廠試驗(yàn)中采用逆變電源供電，符合實(shí)際工況。2)主要技術(shù)性能(1)電機(jī)為連續(xù)工作制S1。(2)電機(jī)的額定電壓為380V，頻率為50Hz。額定點(diǎn)的電壓和頻率也可根據(jù)用戶要求確定。(3)電機(jī)絕緣等級(jí)為F級(jí)或H級(jí)，絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)變頻器輸出的高載頻電壓具有適應(yīng)性。(4)電機(jī)轉(zhuǎn)速寬。IC411系列可實(shí)現(xiàn)1050HZ的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和5070HZ的恒功率調(diào)速。IC416系列在開環(huán)U/f控制條件下，可實(shí)現(xiàn)350HZ的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和50100HZ的恒功率調(diào)速。在矢量控制的情況下，速度范圍可以擴(kuò)大。(5)過(guò)載能力強(qiáng)。能承受額定扭矩160%過(guò)載，歷史1min。(6)低速性能好。低速時(shí)表現(xiàn)

47、流暢，沒(méi)有爬行現(xiàn)象。(7)電機(jī)的連接方式是250接下面的幀數(shù)為Y，280接上面的幀數(shù)為3)結(jié)構(gòu)型電機(jī)外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，也可根據(jù)用戶需要制成IP54:電機(jī)冷卻方式分為全封閉外軸流自風(fēng)扇冷卻(IC411)和全封閉外軸流風(fēng)扇冷卻(IC416)兩種，也可根據(jù)需要制成其他冷卻方式；電機(jī)結(jié)構(gòu)和安裝形式為L(zhǎng)MB3、LMB5、LMB35，這三種基本安裝形式還可以衍生出其他安裝形式。根據(jù)用戶要求，可自帶電磁制動(dòng)器、齒輪減速器等配件。IC416系列可根據(jù)用戶要求配備各種高分辨率傳感器(光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器和測(cè)速發(fā)電機(jī))。4)主要技術(shù)數(shù)據(jù)Y2-132S-4變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-1；表6-

48、1Y2-132S-4參數(shù)表模型力量/千瓦額定電流/A額定電壓/伏最大轉(zhuǎn)矩額定扭矩/次數(shù)滑移率(%)重量/千克60Y2-132S-45.511.63802.54.26.1.2主要計(jì)算數(shù)據(jù)速度調(diào)節(jié)可通過(guò)公式(1-15)獲得:n=1440/30=48負(fù)荷扭矩(1)恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)域由公式(1-1)獲得:1440轉(zhuǎn)/分鐘/2 = 720轉(zhuǎn)/分鐘(2)各速度下的負(fù)載扭矩見(jiàn)表3-2(根據(jù)的負(fù)載功率)。表6-2不同檔位的負(fù)載扭矩等級(jí)一個(gè)2三四五六七八旋轉(zhuǎn)速度/(轉(zhuǎn)/分鐘)3080120250500八百12001440扭矩/(牛米)175065621021010566四十四37(3)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩TMN = 955

49、05.5千瓦/1440轉(zhuǎn)/分鐘= 36.5牛米6.1.3恒定電機(jī)容量的可行性核算會(huì)計(jì)等式(1)低速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)轉(zhuǎn)換為負(fù)載軸。(1-20)負(fù)載過(guò)載能力(1-21)(2)計(jì)算低速檔恒功率區(qū)域中負(fù)載軸的電機(jī)扭矩。= (1-22)負(fù)載過(guò)載能力(1-23)(3)從高速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)轉(zhuǎn)換到負(fù)載軸的電機(jī)轉(zhuǎn)矩(1-24)負(fù)載過(guò)載能力(1-25)(4)從高速恒功率區(qū)轉(zhuǎn)換到負(fù)載軸的電機(jī)轉(zhuǎn)矩(按允許電流保持不變的原則計(jì)算)。(1-26)負(fù)載過(guò)載能力(1-27)根據(jù)上述公式，核算結(jié)果見(jiàn)表3-4。表6-3各檔位扭矩計(jì)算結(jié)果負(fù)載速度/(轉(zhuǎn)/分鐘)80120250500八百1200電機(jī)速度/(轉(zhuǎn)/分鐘)480720150060096

50、01440電機(jī)的工作頻率/赫茲16.72552.120.833.350對(duì)比表3-2中各檔位的負(fù)載扭矩，可以看出各檔位的過(guò)載能力基本滿足要求。6.2逆變器變頻器的基本組成變頻器的發(fā)展已經(jīng)有幾十年的歷史了。在變頻器的發(fā)展過(guò)程中間，出現(xiàn)過(guò)很多類型的變頻器，但是在市場(chǎng)上成為主流的變頻器，基本都是基本結(jié)構(gòu)相似的。但對(duì)于采用矢量控制方式的變頻器，由于矢量控制時(shí)的大量運(yùn)算，其運(yùn)算電路中有時(shí)會(huì)有一個(gè)基于DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU，以及相應(yīng)的磁通監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)電路。6.2.2逆變電路基本功能普通三相逆變器的整流電路由三相全波整流橋組成。其主要功能是對(duì)工頻外部電源進(jìn)行整流，并提供逆變電路和控制電路所

51、需的DC功率。根據(jù)其控制方式，整流電路可以做成DC電壓源或DC電流源。中間DC電路的作用是平滑整流電路的輸出，從而保證逆變電路和控制電源獲得高質(zhì)量的DC功率。當(dāng)整流電路是電壓源時(shí)，DC中間電路的主要部件是大容量電解電容器，而當(dāng)整流電路是電流源時(shí)，平滑電路主要由大容量電感器組成。此外，由于電機(jī)制動(dòng)的需要，有時(shí)在DC中間電路中包含一個(gè)制動(dòng)電阻，以連接其他輔助電路。逆變電路是變頻器的重要組成部分之一。其作用是在控制電路的控制下，將平波電路輸出的DC電能轉(zhuǎn)換成頻率和電壓任意可調(diào)的交流電能。逆變電路的輸出是變頻器的輸出，用來(lái)控制異步電機(jī)的速度。逆變器的控制電路包括主控制電路、信號(hào)檢測(cè)電路、門極(基極)驅(qū)

52、動(dòng)電路、外部接口電源和保護(hù)電路等。也是逆變器的核心部分?？刂齐娐窙Q定了逆變器的性能。在緊急情況下，電路的主要作用是將電源檢測(cè)得到的各種信號(hào)送到運(yùn)算電路，使運(yùn)算電路能按要求為變頻器主電路提供必要的保護(hù)。此外，控制電路還通過(guò)A/D、D/A等外部接口電路接收/發(fā)送各種外部信號(hào)，給出系統(tǒng)部門的工作狀態(tài)。，使變頻器可以配合外部設(shè)備進(jìn)行各種高性能控制。變頻器的選擇逆變器連續(xù)運(yùn)行所需的逆變器容量應(yīng)滿足以下要求:其中:是負(fù)載所需的電機(jī)輸出功率；Y電動(dòng)機(jī)的效率(通常為0.85)；-電機(jī)的功率因數(shù)(通常約為0.95)；電動(dòng)機(jī)的電流，a；K電流波形校正參數(shù)；變頻器的額定容量，kVA變頻器的額定電流，a.根據(jù)電機(jī)銘牌

53、數(shù)據(jù)，計(jì)算如下:= 15.5/(0.850.95)= 6.8千伏安=111.6=11.6A所以選用普通功能矢量控制的變頻器，這里選用的變頻器型號(hào)是ABB-ACS510。容量:7kVA，電流:12A，完全滿足以上計(jì)算要求。6.2.4變頻器功能參數(shù)表1.參考頻率(功能代碼01)參考頻率是當(dāng)前的給定頻率，輸出頻率總是按照設(shè)定的加減速時(shí)間跟隨參考頻率。但在運(yùn)行過(guò)程中，輸出頻率始終高于下限頻率(停車過(guò)程除外)，但低于上限頻率。如果給定頻率模式是鍵盤，可以通過(guò)兩個(gè)鍵在線調(diào)整給定頻率，并可以記憶上一次給定頻率值。多速運(yùn)行時(shí)，也可以用鍵在線調(diào)整各段的頻率值，但關(guān)機(jī)后不會(huì)記住改變后的頻率值。2.選擇控制模式(功

54、能代碼10)表6-410函數(shù)聲明評(píng)論0變頻器的啟動(dòng)和停止由運(yùn)行和停止按鈕控制。運(yùn)行方向由端子f/r控制f/R =關(guān)，正向旋轉(zhuǎn)(首選正向旋轉(zhuǎn))f/R =關(guān)，反轉(zhuǎn)在操作過(guò)程中，允許向前和向后切換，這由鍵盤上的指示器FWD或REV指示。當(dāng)反向功能有效時(shí)(由功能代碼93定義)，它只能正向運(yùn)行，與F/R端子無(wú)關(guān)。一個(gè)端子RUN=ON=OFF控制變頻器的啟動(dòng)和停止。2終端運(yùn)行定義為正向運(yùn)行指令，終端F/R定義為反向運(yùn)行指令。轉(zhuǎn)正優(yōu)先。反向功能有效(定義功能碼93時(shí))，只能正向運(yùn)行，與F/R端子無(wú)關(guān)。3.上限/下限頻率(功能代碼16和17)設(shè)置參數(shù)時(shí)，該功能自動(dòng)限制下限頻率低于上限頻率，自動(dòng)限制上限頻率低于

55、最高頻率。但是，設(shè)定頻率不受上/下頻率值的影響。工作時(shí)，自動(dòng)保證輸出頻率不高于上限頻率，也不低于下限頻率。如果給定頻率小于下限，并且沒(méi)有停止指令，輸出頻率將保持在下限頻率值不變。在停車過(guò)程中，不受下限頻率的影響。該功能常用于保證電機(jī)工作在允許的頻段內(nèi)，避免誤操作或意外原因造成機(jī)械系統(tǒng)或變頻器的事故。特別適用于防止低速或超速運(yùn)行。4.多段速度(功能代碼3546)多段速度由外部端子的狀態(tài)決定。功能碼72-77定義的任何端子都是多段速度控制端子51、52、53、54，可以重復(fù)定義或部分定義(如果未定義，則視為關(guān)閉狀態(tài))。最多可實(shí)現(xiàn)15種外部速度。多速運(yùn)行時(shí)，用戶可以使用鍵盤鍵調(diào)整當(dāng)前運(yùn)行頻率，但關(guān)機(jī)或斷電后，調(diào)整后的頻率不會(huì)保存。多段速度的優(yōu)先級(jí)高于鍵盤或仿真給定的優(yōu)先級(jí)。因此，當(dāng)S1 = S2 = S3 = S4