变频调速 教学课件 ppt 作者 陈立香主编 1_第五章 变频器在金属切削机床中的应用
57页1、陈立香 主编,变频调速,本章应知,本章应会,1.熟悉金属切削机床的系统构成及调速要求。 2.掌握变频器对金属切削机床调速改造的设置方法,理解相关参数意义。,1.掌握应用变频器对刨床拖动系统进行改造的方法。 2.掌握变频器对车床主轴调速系统的改造的方法。,第五章 变频器在金属切削机床中的应用,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,一、卧式车床构造与拖动系统 1.卧式车床构造 卧式车床的外形如图51所示,主要部件有:,图5-1 卧式车床的外形 1头架 2尾架 3刀架 4主轴变速箱 5进给箱,(1)头架 用于固定工件。 (2)尾架 用于顶住工件,是固定工件用的辅助部件。 (3)刀架 用于固定车刀。 (4)主轴变速箱 用于调节主轴的转速(即工件的转速)。 (5)进给箱 在自动进给时,用于和齿轮箱配合,控制刀具的进给运动。 2.车床的拖动系统 卧式车床的拖动系统主要包括以下两种运动: (1)主运动 车床的主轴带动工件的旋转运动是卧式车床的主运动,带动主轴旋转的拖动系统为主拖动系统。,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,(2)进给运动 车床的进给运动是刀架作横向或纵向的直线运动。 3
2、.对主拖动系统的要求 1)由于有车削螺纹的需要,要求主拖动系统能够正、反转。 2)为了便于在安装工件时的调整,要求具有点动功能。 二、变频调速拖动系统的分析 1.基本数据 某型号精密车床,原拖动系统采用电磁离合器配合齿轮箱进行调速。,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,(1)基本数据 1)主轴转速共分75rmin、120rmin、200rmin、300rmin、500rmin、800rmin、1200rmin、2000rmin 8挡。 2)电动机额定功率2.2kW。 3)电动机额定转速1440rmin。 (2)主要计算数据 1)调速范围: D=2000/75=2667 2)计算转速:,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,nL=300rmin 3)各挡转速下的负载转矩:负载的实际功率按2kW计算,则各挡转速下负载转矩的计算结果见表5-1。,表5-1 各挡转速下的负载转矩,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,图5-2 额定频率以下的机床机械特性,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,4)电动机额定转矩: TMN=955022/1440Nm=146Nm 2.调速
3、方案的选择 (1)频率调节范围限制在额定频率以下 如图5-2所示,车床的机械特性如曲线1所示,电动机的有效转矩线如曲线2所示。 TMNTL=637Nm,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,(2)频率调节范围达100Hz,一挡传动比 因为车床的大部分机械特性属于恒功率性质,而电动机在额定频率以上的有效转矩线也具有恒功率性质,因此,从充分利用电动机的潜能出发,将电动机的最高工作频率增大为100Hz。,图5-3 二倍频以下的机床机械特性,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,(3)频率调节范围达100Hz,两挡传动比 这时,电动机折算到负载轴上的机械特性如图中的曲线4和曲线4所示。,图5-4 两挡传动比的机床机械特性,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,3.两挡传动比调速系统的计算 (1)决定高速挡和低速挡的分界转速 nD=3002r/min (2)确定系统的传动比 1)低速挡的传动比: L=1440/300,表5-2 拖动系统的工作区,2)高速挡的传动比:,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,H=1440/1000 (3)核算 1)低速挡负载的折算转矩(即折算
4、到电动机轴上的转矩): TLX=TLX/L(51) 2)高速挡负载的折算转矩: TLX=TLX/H(52) 3)电动机的过载能力: X=MNTMX/TLX(53),第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,表5-3 各挡转速的转矩核算结果,三、利用变频器对车床主运动拖动系统进行改造 1.变频器的容量选择 考虑到车床在低速车削毛坯时,常常出现较大的过载现象,且过载时间有可能超过1min。,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,2.变频器控制方式的选择 (1)Uf控制方式 车床除了在车削毛坯时,负荷大小有较大变化外,以后的车削过程中,负荷的变化通常是很小的。 (2)无反馈矢量控制方式 新系列变频器在无反馈矢量控制方式下,已经能够做到在0.5Hz时稳定运行,所以,完全可以满足卧式车床主拖动系统的要求。,第一节 变频器在车床主运动拖动系统中的应用,(3)有反馈矢量控制方式 有反馈矢量控制方式虽然是运行性能最为完善的一种控制方式,但由于需要增加编码器等转速反馈环节,不但增加了费用,而且编码器的安装也比较麻烦。 目前,国产变频器大多只有Uf控制功能,但在价格和售后服务等方面有一定优势,可以
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