【正文】 20 250 500 800 1200 1440轉(zhuǎn)矩/（）1750 656 210 210 105 66 44 37(3) 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩TMN=9550 電動(dòng)機(jī)容量不變的可行性核算1. 核算公式(1) 低速檔恒轉(zhuǎn)矩區(qū)折算至負(fù)載軸 （120）??39。??????=??39。?? 帶負(fù)載的過(guò)載能力 （121）??????=????????39。??????/??39。??(2) 低速檔恒功率區(qū)核算至負(fù)載軸的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 = （122）??39。??????????????帶負(fù)載的過(guò)載能力 （123）??????=????????39。??????/????北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21(3) 高速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)折算至負(fù)載軸的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 （124）??39。??????=????????帶負(fù)載的過(guò)載能力 （125）??????=????????39。??????(4) 高速檔恒功率區(qū)折算至負(fù)載軸的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（按允許電流不變的原則計(jì)算） （126）??39。??????=????????帶負(fù)載的過(guò)載能力 （1??????=( ????????????????)??39。??????27）2. 核算結(jié)果 跟據(jù)上述公式，將計(jì)算結(jié)果列于表 34 中。表 63 各檔轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩核算結(jié)果負(fù)載轉(zhuǎn)速/（r/min） 80 120 250 500 800 1200電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/（r/min ） 480 720 1500 600 960 1440電動(dòng)機(jī)工作頻率/Hz 25 50與表 32 中的各檔負(fù)載轉(zhuǎn)矩相比，可以看出：各檔的過(guò)載能力基本滿足要求。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22 變頻器 變頻器的基本構(gòu)成 變頻器的發(fā)展已有數(shù)十年的歷史，在變頻器的發(fā)展過(guò)程中葉曾出現(xiàn)過(guò)多種類型的變頻器，但是目前成為市場(chǎng)主流的變頻器基本上有相似的基本結(jié)構(gòu)。 而對(duì)于采用了矢量控制方式的變頻器來(lái)說(shuō)，由于進(jìn)行矢量控制時(shí)需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，其運(yùn)算電路中有時(shí)還有一個(gè)以 DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為主的轉(zhuǎn)矩計(jì)算用 CPU 以及相應(yīng)的磁通監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)電路。 變頻器內(nèi)部電路的基本功能一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對(duì)工頻的外部電源進(jìn)行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。整流電路按其控制方式可以使直流電壓源也可以是直流電流源。直流中間電路的作用是對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。當(dāng)整流電路是電壓源時(shí)直流中間電路的主要元器件是大容量的電解電容，而當(dāng)整流電路是電流源時(shí)平滑電路則主要由大容量電感組成。此外，由于電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要，在直流中間電路中有時(shí)還包括制動(dòng)電阻以及其它輔助電路。逆變電路是變頻器最主要的部分之一。它的作用是在控制電路的控制下將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。 變頻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)動(dòng)電路、外部接口電力以及保護(hù)電路等幾個(gè)部分，也是變頻器的核心部分?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣?？只胖H電路的主要作用是將檢測(cè)電力得到的各種信號(hào)送至運(yùn)算電路，使運(yùn)算電路能夠根據(jù)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)送多種形式的外部信號(hào)和給出系統(tǒng)內(nèi)部工作狀態(tài)，以便使變頻器能夠和外部設(shè)備配合進(jìn)行各種高性能的控制。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23 變頻器的選擇變頻器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的變頻器容量應(yīng)滿足: ??????≥??????/??cos???????≥??????式中： ——負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的輸出功率；???? y——電動(dòng)機(jī)的效率（通常為 ） ； ——電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)（通常約為 ） ；cos? ——電動(dòng)機(jī)的電流， A；???? k——電流波形修正參數(shù)； ——變頻器的額定容量，kVA。?????? ——變頻器的額定電流，A。??????根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算如下：=1（）=??????≥??????/??cos?=1=??????≥??????所以選擇普通功能矢量控制的變頻器，在此選擇變頻器的類型為 ABBACS510。容量：7kVA，電流：12A，完全滿足以上計(jì)算要求。 變頻器的功能參數(shù)表1. 參考頻率（功能代碼 01） 參考頻率即當(dāng)前的給定頻率，輸出頻率始終按設(shè)定的加減速時(shí)間跟隨參考頻率。但在運(yùn)行過(guò)程中，輸出頻率始終大于下限頻率（停車過(guò)程例外） ，而小于上限頻率。 若頻率給定方式為鍵盤時(shí)，可通過(guò)▼▲兩鍵對(duì)給定頻率進(jìn)行在線調(diào)整，最后的給定頻率值被記憶。 在多段速度運(yùn)行時(shí)，每一段的頻率值也可用▼▲兩鍵進(jìn)行在線調(diào)整，但改變后的頻率值在停機(jī)后不記憶。（功能代碼 10）北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24 表 6410 功能說(shuō)明 備注0 由按鍵 RUN、STOP 控制變頻器的起動(dòng)與停止1 由端子 RUN=ON=OFF 控制變頻器的起動(dòng)與停止運(yùn)轉(zhuǎn)方向由端子 F/R 控制F/R=OFF，正轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)優(yōu)先）F/R=OFF，反轉(zhuǎn)在運(yùn)行過(guò)程中，允許正反轉(zhuǎn)切換，由鍵盤上的指示燈 FWD 或 REV 指示。反轉(zhuǎn)禁止功能有效（功能代碼 93定義）時(shí)，只能正轉(zhuǎn)運(yùn)行，與 F/R 端子無(wú)關(guān)。2端子 RUN 定義為正轉(zhuǎn)運(yùn)行指令，端子 F/R 定義為反轉(zhuǎn)運(yùn)行指令。正轉(zhuǎn)優(yōu)先。反轉(zhuǎn)禁止功能有效（功能代碼 93 定義時(shí)） ，只能正轉(zhuǎn)運(yùn)行，與 F/R端子無(wú)關(guān)。3. 上/下限頻率（功能代碼 117） 在參數(shù)設(shè)定時(shí)，此功能自動(dòng)限制下限頻率不高于上限頻率，自動(dòng)限制上限頻率不高于最大頻率。但設(shè)定頻率不受上/下限頻率值的影響。 在運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)保證輸出頻率不高于上限頻率，不低于下限頻率。若給定頻率小于下限且無(wú)停車指令，則輸出頻率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。 此功能常用于保證電機(jī)工作于允許頻段，以避免誤操作或意想不到的原因?qū)е聶C(jī)械系統(tǒng)或變頻器發(fā)生意外。在防止低速或超速運(yùn)行的場(chǎng)合尤為適用。4. 多段速度（功能代碼 35——46）北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25多段速度由外部端子的狀態(tài)決定。由功能代碼 72——77 定義任意端子為多段速度控制端子 55554，可重復(fù)定義，也可部分定義（未定義時(shí)視為OFF 狀態(tài)） 。最大可實(shí)現(xiàn) 15 段外部速度。在多段速度運(yùn)行時(shí)，用戶可以用鍵盤▲▼鍵對(duì)當(dāng)前運(yùn)行的頻率進(jìn)行調(diào)整，但調(diào)整后的頻率，在停機(jī)或斷電后不保存。多段速度優(yōu)先級(jí)高于鍵盤給定或模擬給定。故當(dāng) S1=S2=S3=S4=OFF 時(shí)，頻率給定方式由功能代碼 11 選擇，運(yùn)行頻率由鍵盤給定或模擬給定，因而，實(shí)際最多可選擇 16 段速度運(yùn)行。多段速度運(yùn)行時(shí)的起動(dòng)/停機(jī)由控制方式選擇功能代碼 10 決定，可選擇鍵盤或端子指令。5. 參數(shù)設(shè)定模式（功能代碼 71） 表 650 手動(dòng)設(shè)定 各功能參數(shù)可編輯1 恢復(fù)出廠值 所有參數(shù)為出廠值2 禁止參數(shù)修改 除本功能參數(shù)以外，所有參數(shù)不能進(jìn)行修改3 故障查詢 可查詢故障歷史6. 可編程輸入端子（功能代碼 72——77）可編程輸入端子 RST、FRE、SSSS4 共六個(gè)，每個(gè)端子的功能都可以定義，既可屏蔽不用，也可重復(fù)定義，使用更方便。每個(gè)端子由指定的功能代碼定義其功能。如下表所示： 表 66功能代碼 端子名稱 端子定義 出廠值72 RST73 FRE74 S1 5175 S20：無(wú)定義1：復(fù)位2：正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)3：反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) 52北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2676 S3 5377 S44：多段速度運(yùn)行 15：多段速度運(yùn)行 26：多段速度運(yùn)行 37：多段速度運(yùn)行 48：加/減速時(shí)間 29：自由停車（緊急制動(dòng)）10：程序運(yùn)行時(shí)不記憶11： PI 調(diào)節(jié)器切換12：外部故障輸入13：電壓/電流切換14：上升控制15：下降控制54 變頻器的功能預(yù)置 各參數(shù)的設(shè)定值表 表 66功能代碼 功能名稱 設(shè)定值01 參考頻率 10 控制方式 111 頻率給定選擇 013 最大頻率 10014 基準(zhǔn)頻率 5016 上限頻率 100北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2717 下線頻率 031 加速時(shí)間 1 532 減速時(shí)間 1 533 加速時(shí)間 2 534 減速時(shí)間 2 535 多段速設(shè)定 1 36 多段速設(shè)定 2 2537 多段速設(shè)定 3 38 多段速設(shè)定 4 39 多段速設(shè)定 5 40 多段速設(shè)定 6 5071 參數(shù)設(shè)定方式選擇 072 RST 端子功能定義73 FRE 端子功能定義74 S1 端子功能定義75 S2 端子功能定義76 S3 端子功能定義77 S4 端子功能定義無(wú)定義 多段速的參數(shù)設(shè)定表 表 67功能端子功能代碼 多段速S1 S2 S3 S4控制頻率35 多段速一 0 0 0 1 36 多段速二 0 0 1 0 2537 多段速三 0 0 1 1 38 多段速四 0 1 0 0 39 多段速五 0 1 0 1 40 多段速六 0 1 1 0 50北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28 PLC 選擇PLC 選型要選最簡(jiǎn)單的輸入 14 點(diǎn)，輸出 8 點(diǎn)。因此，要選擇西門子 S7200（輸入 14 點(diǎn)，輸出 10 點(diǎn)）變頻器。結(jié) 論時(shí)光飛逝，歲月如梭，轉(zhuǎn)眼間幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲在此次設(shè)計(jì)中我設(shè)計(jì)的是普通車床主軸的變頻調(diào)速。在設(shè)計(jì)中主要的是車床的拖動(dòng)原理以及變頻器的調(diào)速原理，還有就是用到的一些電子元器件的相關(guān)基本知識(shí)以及電動(dòng)機(jī)、變頻器的型號(hào)選擇，我的設(shè)計(jì)主要是利用變頻器改變速度來(lái)控制車床的變頻調(diào)速。經(jīng)改造后的變頻調(diào)速擁有節(jié)能、容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制、可以實(shí)現(xiàn)大范圍的高效連續(xù)調(diào)速控制、容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換、可以進(jìn)行高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)、可以進(jìn)行電氣自動(dòng)。符合廣大用戶的需求，是我國(guó)目前發(fā)展的需要。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29由于本人對(duì)機(jī)床不是很了解，論文任務(wù)大時(shí)間緊，沒(méi)有在實(shí)踐中實(shí)驗(yàn)。所以，本設(shè)計(jì)必然存在一些缺點(diǎn)和不足，請(qǐng)各位老師諒解！致 謝本課題是在xx老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使我受益匪淺。老師正直高尚的品質(zhì)、求真務(wù)實(shí)的作風(fēng)和敬業(yè)勤勉的精神也深深地影響了我。在此，謹(jǐn)代表我個(gè)人對(duì)老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研討與完善過(guò)程中，老師給予了我大力支持和指導(dǎo)，并促使這一項(xiàng)目的完整實(shí)施。該課題是本人在生產(chǎn)實(shí)踐中結(jié)合車床的結(jié)構(gòu)、功能和變頻器技術(shù)進(jìn)行了研究、北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30分析、實(shí)踐、總結(jié)，形成了一個(gè)比較完整的理論體系，其主要精髓是在應(yīng)用變頻器對(duì)普通車床進(jìn)行變頻調(diào)速。這一課題是一個(gè)多方面的綜合性設(shè)計(jì)項(xiàng)目，涉及普通車床的功能與構(gòu)造，普通車床的拖動(dòng)系統(tǒng)，車床主拖動(dòng)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，同時(shí)還介紹了變頻器的種類，變頻器的選擇，以及變頻器的功能預(yù)置等多個(gè)相關(guān)方面的知識(shí)。但距全面掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)還有一定差距，所以本文仍有許多不足之處，望老師同學(xué)給予批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)[1] 大連組合機(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)出版社.1975[2] 大連組合機(jī)車研究所.《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》.[3] 周宗明.《金屬切削機(jī)床》.[4] .《機(jī)械設(shè)計(jì)》.[5] 賈亞洲.《金屬切削機(jī)床概論》.[6] 周開(kāi)勤.《機(jī)械零件手冊(cè)》.北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31[7] 孫恒、陳作模.《機(jī)械原理》.[8] 朱林.《機(jī)電一體化設(shè)計(jì)》.[9] 甘永立.《幾何量公差與檢測(cè)》.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2022[10] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室.《 機(jī)械制圖》.[11] 金振華.《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用