【文章內(nèi)容簡介】 的選擇，熟悉電動機種類、電壓、轉(zhuǎn)速和形式的選用原則。合理的選擇電動機是從驅(qū)動機械設(shè)備的具體對象、加工規(guī)范，也就是要從機械設(shè)備的使用條件出發(fā)，經(jīng)濟、合理、安全等多方面考慮，使電動機能夠安全可靠地運行。1．電動機容量的選擇如果電動機容量選的過大，雖然能保證正常工作，但電動機長期不能滿負(fù)載工作，得不到充分利用，用電效率和功率因數(shù)下降，從而增加設(shè)備投資和運行費用；如果電動機容量選的過小，生產(chǎn)效能不能充分發(fā)揮，長期過載將導(dǎo)致電動機燒毀。因此，必須合理的選擇電動機容量。但是準(zhǔn)確選擇電動機容量是比較困難的，因為機械設(shè)備負(fù)載情況比較復(fù)雜，傳動系統(tǒng)損失也難于計算得十分準(zhǔn)確。因此，電動機容量的選擇通常采用調(diào)查統(tǒng)計類比或采用分析與計算相結(jié)合的方法。選擇電動機容量應(yīng)根據(jù)以下三項基本情況進行：（1）發(fā)熱。電動機在運行時，必須保證電動機的實際最高工作溫度等于或略小于電動機絕緣的允許最高工作溫度，即。（2）過載能力。電動機在運行時必須具有一定得過載能力。特別是在短期工作時，由于電動機的熱慣性很大，電動機在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功率時仍可保證，故決定電動機容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機的過載能力。所選電動機的最大轉(zhuǎn)矩（對于異步電動機）或最大允許電流（對于直流電動機）必須大于運行工程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩和最大負(fù)載電流。（3）起動能力。①調(diào)查統(tǒng)計類比法。確定電動機功率前，首先應(yīng)進行廣泛調(diào)查研究，分析確定所需要的切削用量，然后用已確定的較常用的切削用量的最大值，在同類同規(guī)格的機床上進行切削實驗并測出電動機的輸出功率，以此測出的功率為依據(jù)，再考慮到機床最大負(fù)載情況，以及采用先進切削方法及新工藝等，然后類比國內(nèi)外電動機的功率，最后確定所設(shè)計的機床電動機功率來選擇電動機。這種方法有實用價值，以切削實驗為基礎(chǔ)進行分析類比，符合實際情況。目前我國機床設(shè)計制造部門，往往采用這種方法來選擇電動機容量。這種方法就是對機床主拖動電動機進行實測、分析，找出了電動機容量與機床主要數(shù)據(jù)的關(guān)系，以這種關(guān)系作為選擇電動機容量的依據(jù)。臥式車床主電動機的功率： ()式中 ——主拖動電動機功率，kW； ——工件最大直徑，m。②分析計算法?？筛鶕?jù)機械設(shè)備總體設(shè)計中對機械傳動功率的要求，確定機械設(shè)備拖動用電動機功率。即可知道機械傳動的功率，可計算出所需電動機功率： ()式中 ——電動機功率； ——機械傳動軸上的功率； ——生產(chǎn)機械效率； ——電動機與生產(chǎn)機械之間的傳動效率。計算出電動機的功率，僅僅是初步確定的數(shù)據(jù)，還要根據(jù)實際情況，進行分析，對電動機進行校驗，最后確定其容量。另外，電動機銘牌上的額定功率是在一定得工況下電動機允許的最大輸出功率，如果工況變了，也應(yīng)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如常年環(huán)境溫度偏離+40℃較多時，電動機容量可作相應(yīng)修正。一般地，變化℃，所選電動機的可修正%左右；風(fēng)扇冷式電動機長期處于低速運行時，散熱條件惡劣，電動機的功率必須降低使用；海拔高于1000m的高原地區(qū)，空氣稀薄，散熱條件差，電動機的功率也應(yīng)降低使用。2．電動機的種類、電壓、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)形式的種類除了正確選擇電動機的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機械的要求、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動機的種類、電壓、轉(zhuǎn)速和電動機的結(jié)構(gòu)形式。（1）根據(jù)生產(chǎn)機械的負(fù)載性質(zhì)選擇電動機的類型。電動機類型選擇的基本依據(jù)是在滿足生產(chǎn)機械對拖動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉。①對于不要求調(diào)速、對起動性能亦無過高要求的生產(chǎn)機械，應(yīng)優(yōu)先考慮使用一般鼠籠式異步電動機（如YL系列、JS系列、Y系列等）。若要求起動轉(zhuǎn)矩較大，則可選用高起動轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動機（如JS21型、JQ2和JQO2系列等）。②對于要求經(jīng)常起動、制動，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大、又有一定調(diào)速要求的生產(chǎn)機械，應(yīng)考慮選用線繞式異步電動機（如YR、YZR系列等）；對于周期性波動負(fù)載的生產(chǎn)機械，為了削平尖峰負(fù)載，一般都采用電動機帶飛輪工作，這種情況下也應(yīng)選用線繞式異步電動機。③對于只需要幾種速度，而不要求無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，為了簡化變速機構(gòu)，可選用多速異步電動機（如YD系列小型多速異步電動機等）。④對于要求恒速穩(wěn)定運行的生產(chǎn)機械，且需要補償電網(wǎng)功率因數(shù)的場合，應(yīng)優(yōu)先考慮選用同步電動機（如TD系列等）。⑤對于需要大的啟動轉(zhuǎn)矩又要求恒功率調(diào)速的生產(chǎn)機械，常選用直流串勵或復(fù)勵電動機。目前應(yīng)用比較廣泛的驅(qū)動裝置主要有步進電動機驅(qū)動和交流伺服驅(qū)動兩大類，步進電動機一般采用對加工精度和進給速度要求不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床，最高快移速度則在5m/min以下，步進電動機一般在1000r/min以下工作。交流伺服電動機則用于中高檔的數(shù)控機床，最高快移速度則在10m/min以下，交流伺服電動機的額定轉(zhuǎn)速一般2000r/min左右。 所以此設(shè)計題目所選擇的為步進電動機。（2）電動機電壓等級的選擇。交流電動機額定電壓主要根據(jù)電動機運行場所供電電網(wǎng)的電壓等級而定的。我國工廠內(nèi)的交流供電電壓，低壓一般為380V，高壓一般為10kV。中等功率以下的交流電動機，額定電壓一般為380V；100kW以上大功率交流電動機額定電壓一般為10kV。直流電動機一般由單獨電源供電，選擇電動機額定電壓時只需考慮供電電源電壓配合恰當(dāng)即可。直流電動機額定電壓一般為110V、220V和440V，最常用的電壓等級為220V。當(dāng)交流電源為380V時，若采用無整流變壓器的三相橋式可控整流電路供電，則直流電動機的額定電壓應(yīng)選為440V；若采用無整流變壓器的三相半波可控整流電路供電，則直流電動機的額定電壓應(yīng)選為220V。（3）電動機額定轉(zhuǎn)速的選擇。選擇電動機額定轉(zhuǎn)速時要全面進行考慮，如：①對于不需要調(diào)速的高轉(zhuǎn)速與中轉(zhuǎn)速的機械，一般應(yīng)選相應(yīng)額定轉(zhuǎn)速的異步電動機或同步電動機，直接與機械相連接；②對于不需要調(diào)速的低速運轉(zhuǎn)的機械，一般是選用適當(dāng)轉(zhuǎn)速的電動機通過減速機構(gòu)來傳動，但電動機額定轉(zhuǎn)速也不宜太高，否則減速機構(gòu)會很龐大；③對于需要調(diào)速的機械，電動機的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速相適應(yīng)，采用直接傳動或通過減速機構(gòu)來傳動；④對于經(jīng)常起動、制動和反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械，要著重考慮縮短過度過程，減少起動、制動時間，提高生產(chǎn)率，而決定起動、制動時間的主要因素是電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩。（4）電動機結(jié)構(gòu)式的選擇.。生產(chǎn)機械安裝的位置和場所不同，電動機的工作環(huán)境就不一樣。在多數(shù)情況下，電動機工作地周圍大氣中含有不同分量的灰塵和水分，有的還含有腐蝕性氣體甚至含有易爆炸的混合物，有的電動機還處在水下工作狀態(tài)?；覊m會很快玷污電動機繞組，惡化散熱條件。為了保證電動機能在這樣或那樣的環(huán)境中安全運行，外殼的結(jié)構(gòu)就有多種形式，要根據(jù)實際環(huán)境條件加以選擇。①開啟式。開啟式電動機僅適用于干燥和清潔的工作環(huán)境。②防護式。防護式電動機適用于比較干燥、灰塵不多、無腐蝕性氣體得場所。③封閉式。封閉式電動機適用于塵土多、潮濕、易引起火災(zāi)和有腐蝕性氣體得場所。④防爆式。防爆式電動機適用于易燃、易爆氣體的場所。根據(jù)以上的原則，我們知道普通車床CA6140的主軸電動機M1的型號為Y132M4， kW，,額定轉(zhuǎn)速為1500r/min；冷卻泵電動機M2的型號為AOB25，額定功率為90W,，額定轉(zhuǎn)速為30000r/min。而教學(xué)型數(shù)控車床加工的零件毛坯多為蠟塊， kW，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，型號為Y100L24；冷卻泵電動機M2的型號為AOB25，額定功率為90W,，額定轉(zhuǎn)速為30000r/min，刀架電動機M3的型號為AOB25，額定功率為45W,，額定轉(zhuǎn)速為30000r/min。X軸步進電動機M4的型號為130BYG3502，其相數(shù)為3，步距角為，；Z軸步進電動機M5的型號為130BYG5501，為五相混合式，十拍驅(qū)動時的步距角為。（二） 驅(qū)動裝置的選擇1．進給驅(qū)動裝置的選型進給驅(qū)動裝置的選型是以數(shù)控機床的設(shè)計要求為基礎(chǔ)，與數(shù)控裝置的選型緊密聯(lián)系的。數(shù)控機床的設(shè)計要求包括各軸的進給速度、整機加工精度、加工范圍、傳動方式等，它直接對進給驅(qū)動系統(tǒng)的性能提出了要求因此是進給驅(qū)動裝置選型的基礎(chǔ)。如圖41所示，為進給驅(qū)動裝置的基本接口(以SH50806A五相步進驅(qū)動器為例)。圖42 進給驅(qū)動裝置的基本接口2．主軸驅(qū)動裝置的選型主軸驅(qū)動裝置的選型與進給驅(qū)動裝置等其他設(shè)備一樣，需要遵循經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠和易于操作維護的原則，以整機設(shè)計對主軸系統(tǒng)的要求和不同類型的主軸系統(tǒng)的特點為依據(jù)。（1）普通籠型異步電動機配齒輪變速箱。（2）普通籠型異步電動機配簡易型變頻器。（3）普通籠型異步電動機配通用變頻器。（4）專用變頻電動機配通用變頻器。（5）伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)。（6）電主軸。五、 電氣控制原理圖電氣控制線路的設(shè)計是在前述的傳動形式及控制方案選擇的基礎(chǔ)上進行的，其中，電氣原理圖的設(shè)計是大氣設(shè)計中的一個十分重要的環(huán)節(jié)。（一） 電氣原理圖繪制的基本規(guī)則1．原理圖中，所有電動機、電器等元件都采用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號來表示。屬于同一電器的線圈和觸點，都要用同一文字符號表示。當(dāng)使用相同類型電器時，可在文字符號后加注阿拉伯?dāng)?shù)字序號來區(qū)分。2．原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分畫出。主電路就是從電源到電動機繞組的大電流通過的路徑。輔助電路包括控制回路、照明電路、信號電路及保護電路等，一般由繼電器的線圈和觸點、接觸器的線圈和觸點、按鈕、照明燈、信號燈、控制變壓器等電氣元件組成。一般主電路用粗實線表示，畫在左邊（或上部）；輔助電路用細(xì)實線表示，畫在右邊（或下部）。3．原理圖中，各電氣元件的導(dǎo)電部件如線圈和觸點的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀和分析的原則來安排，繪在它們完成作用的地方。同一電氣元件的各個部件可以不畫在一起。4．原理圖中，所有電器觸點都按沒有通電或沒有外力作用時的開閉狀態(tài)畫出。如繼電器、接觸器的觸點，按線圈未通電時的狀態(tài)畫；按鈕、行程開關(guān)的觸點按不受外力作用時的狀態(tài)畫；控制器按手柄處于零位時的狀態(tài)畫等。5．原理圖中，有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線的連接點，要用黑圓點表示。無直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線，交叉處不能畫黑圓點。6．原理圖中，無論是主電路還是輔助電路，各電氣元件一般應(yīng)按動作順序從上到下，從左到右依次排列，可水平或垂直布置。（二） 控制線路電源的選擇 選擇控制線路的電源，可根據(jù)經(jīng)驗和有關(guān)手冊進行選擇。表51列出了常用的電源電壓。表51 電氣控制線路常用的電源電壓控制線路的類型常用的電壓值（V）電源設(shè)備交流電力傳動的控制系統(tǒng)中控制線路較簡單交流380、220直接采樣動力電源交流電力傳動的控制系統(tǒng)中控制線路較復(fù)雜2110采用控制變壓器照明及信號指示線路4326采用電源變壓器直流電力傳動的控制系統(tǒng)直流2110整流器直流電磁鐵及離合器的控制線路24整流器（三） 主電路的設(shè)計對于三相鼠籠式異步電動機，主要是根據(jù)工藝要求來選擇動力線路，包括電動機的起動、制動、正反轉(zhuǎn)控制及動力線路的保護環(huán)節(jié)。設(shè)計時應(yīng)注意以下問題。1．確定電動機是全壓起動還是降壓起動。對于一般地小容量的電動機，其容量不超過供電變壓器容量的20%，一般可采用直接起動。也可以根據(jù)經(jīng)驗公式進行判斷。全壓起動的條件為： ()式中 ——電動機全壓起動電流（A）； ——電動機額定電流（A）； ——電動機額定功率（kW）； ——電源變壓器額定容量（kVA）；2．對于正反轉(zhuǎn)控制方式，應(yīng)防止誤操作而引起的電源相間短路，必須在控制線路中考慮互鎖保護。3．必須注意主線路中的熔斷器保護、過載保護、過流保護及其他安全保護等元件的選擇與設(shè)置。4．主線路與控制線路應(yīng)保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。（四） 主電路的設(shè)計分析圖51為車床的主電路。采用經(jīng)驗設(shè)計方法進行教學(xué)型數(shù)控車床電氣控制電路的設(shè)計。先設(shè)計主電路，主電路有兩臺電動機，根