c618数控车床主传动系统设计说明书-第四章

第四章主传动部分改1具有更大的调速范围，并实现无极调速。数控机床就要为了保证加工时能选用合理③具有良好的抗振性和热稳定性。数控机一般既要进行粗加工，又要精加工；加122 n122 n nkd= 式中 k—机床主轴结构系统的静刚度（N/m—外加激振力的激振频率（Hzkm—主轴组件的固有频率（ km —阻尼比（，是阻尼系数，是临界阻尼系数，2m c由上式可见，为提高主轴组件的抗震性，须使kd值较大，为此应尽量使阻尼比、当量一 主传动部分改造方案拟定和设计的内ni=p从该公式中可以看出，若均匀地改变电源的频率f1，就可以连续地改变电的同步表4.1异步电各种调速方法性能指标的比 项变 变

转子串电阻串极调 调压调速电磁调速电

不 不 不 不小（好小（好小（好小（好大（差小（好小围以上（2—（2—好 调速调速调速调速调速 多少少较小大较大大异步电变频调速有调速范围广、平滑性较高、机械特性较好的优点，可以方便地以上为恒功率区域。一般主轴调速电的恒功率调速范围为3～4，对于恒功率变速范围元ENC构成了变频调速系统。交流电的转速n与频率f，电的级对数p及转差率s之间的关系为n=60f(1s)/p,由此可知，改变电源的频率f，即可改变电转速，且转速n与频率f成正比。考虑本设计机床的要求，采取交流变频电和有级变速箱配其主轴变频调速系统原理图如图4-1所示；如图4-2所示是机床主轴要求的功率特性和转矩特性。这两条特性曲线是以计算转速矩都过计算转速下的转矩，这个转矩就是机床主轴的最大转矩Mmax。在区域内，主轴范围的2/3—3/4；恒转矩区约占1/4—1/3。率区；从最低转速nmin至nd的区域Ⅱ为恒转矩区。直流电的额定转速常为1000r/min—1500r/minndnmaxnminnd用调转速常为1500r/min。这两种电的恒功率转速范围为2—4；恒转矩变速范围则可达100以上。图4-2主轴的功率转矩特 图4-3变速电的功率特二、主传动部分改造设计计算主传动部分改造设计计算包括电的设计于选择,主传动系统分段无级变速传动方案的确定与分析,数控机床分级变速箱的设计,电磁离合器的设计计算,机床调速电机控制根据原机床参数及要求初选改造后车床主轴变速范围Rn=100nmax=3000r/min，则电机初选功率应为PD>10vkw,根据电机规格，可选用11kw或者15kw的电机。型3YP160L-3P=Pnmin (4-P= Pdsmin (4-=计算结果:11kw的电机为 15kw的电机为：nDsmin=333r/min 式中：nd---电机的基本转速r/min；TDd=9550PD119550 T=

3RDT=n

RdP=n

nj= (nmax)0 (4-nn=30(3000)0RnR

=3000 (4-n Rnp

(4- 其中 ni∑=

(4-相配合来实现的。机床主运动变速系统中主轴的转速n是如何由电的转速、齿轮有级变压转速nY或调磁转速nC。理论上说电的转速可以无级调速，但是，主轴转速S代码最多只有99种，即使是使用S四位代码直接指定主轴转速，也只能按一转递增，而且分级越根据主轴转速的S代码发出相应的有级级数与电机的调速信号来实现主轴的住动变速。电数控机床的分级变速箱由于位于调速电机与主轴之间,因此,设计时除遵循一般有级变速a、取变速箱的公比ΦRdP,即Φ=RdP经综合分析比较选有第a种情况的公比。(1)、取变速箱的公比ΦRdP,即Φ=RdP.则机床主轴的恒功率(4-(4-Z=

=

(4-RnPΦ-----变速箱的公比Φ=23100r/i（ 是恒功率。当电转速低于额定转速时，最大输出功率将沿bc段虚线下降。1000r/min（1/1）*（1/3）传动主轴。这时电转速自动地回到最高转速。当电又从4500r/min降到1500r/min时，主轴从1000r/min333r/min，还是为恒功率。在功率特性图上为bd段。当主轴转速降到333r/min时，变速箱变速，经（1/3）*（1/3）=1/9转动主轴。电动机又回到最高转速。主轴从333r/min111r/min，df主轴111r/min的转速已低于原要求的计算转速，以下进入恒转矩段。靠电继续

Pd=0.27 以看出，主轴恒功率变速范围af是由3段组成的，每段的变速范围为电的恒功率调速范围RdP=3。所以，变速箱的公比Φ=RdP。电的功率根据主轴的需要选择。主轴计算转（111r/min-405--1500--1500--1500--大转矩Mmax。f-g为转矩区。af也是由三段拼成的。 z 故取z1z2z3z4

z'1z2'1z3'z4'大小齿轮都采用45号钢调质，选小齿轮硬度为260HB—290HB，大齿轮硬度为220HB—250HB，精度选用六级，模数m=2.5mm,齿宽b=30mm,螺旋角α=200 d1=mz1=2.5×40=100（mm (4-d1'=2.5×40=100（mmd2=2.5×20=50（mmd2'=2.5×60=150（mmd3'=2.5×40=100（mmd4=2.5×20=50（mmd4'=2.5×60=150（mm4-5电磁离合器变速的主传动系统图图4-5是采用电磁离合器变速的传动系统图，该传动系统由四对相互啮4.4 转( n-(r•min-1500—— +-+-1500—— +--+ -++-1500—— -+-+405—— -+-+主- -rmin--111r-

•r•min。 统的转动比是2：9，交流电的进行恒功率传动。其转速为n电=n

系统的转动比是2：3，交流电的进行恒功率传动。其转速为n=n/I=1500rmin- 4500r•min-1三、机床调速电机控制电路图的设计图4- 、整流器电网侧的交流器I是整流器，它的作用是把三相（也可以是单相）交流整、逆变器负载侧的交流器II为逆变器。最常见的结构形式是利用六个半导体主开、中间直流环节由于逆变器的负载为异步电，属于感性负载。无任电处于、控制电路控制电路运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动关于变频器名称的说明对于交-直-交变频器，在不涉及能量传递方向的改变时，我当逆变器输出侧的负载为交流电时，在负载和直流电源之间将进行无功功率的交输出电压的调节有两种方式：PAM方式和方式。在本课程设计中将采用型方4-a整流器采用不可控的二