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機(jī)械-c6150普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-02-09 08:50本頁面
  

【正文】 有效的提高,主軸回轉(zhuǎn)精度的提高也有限。靜壓軸承的油膜剛度高,通常要比軸本身的剛度高好幾倍,因此軸承的抗振性比滾動(dòng)軸承好得多。靜壓軸承的主要缺點(diǎn)是需要有一套油液過濾十分清潔的液壓系統(tǒng),成本較高。從性價(jià)比方面考慮,選擇方法一。工藝范圍中的側(cè)重點(diǎn)也應(yīng)有所改變 , 這樣可收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在很長(zhǎng)的一個(gè)歷史時(shí)期內(nèi),調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域基本上被直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所壟斷。主要是機(jī)械式換向器帶來的弊端。而交流電動(dòng)機(jī)有一些固有的優(yōu)點(diǎn):①容量、電壓、電流和轉(zhuǎn)速的上限,不像直流電動(dòng)機(jī)那樣受限制;②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造 價(jià)低;③堅(jiān)固耐用,事故率低,容易維護(hù)。隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的理論問題的突破和調(diào)速裝置 (主要是變頻器 )性能的完善,交流調(diào)速系統(tǒng)的性能已經(jīng)可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵,甚至可以超過直流系統(tǒng)。僅是由于電力變換技術(shù)和控制手段的制約,有的被限制在實(shí)驗(yàn)室中,有點(diǎn)雖付諸實(shí)用也因不穩(wěn)定、可靠性及維護(hù)等方面的某些不足,在當(dāng)時(shí)歷史條件下使用范圍受到一定的限制。采用晶閘管的同步電動(dòng)機(jī)自控式變頻調(diào)速系統(tǒng) (包括不屬變頻方案的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) )等先后實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化,使變頻調(diào)速開始成為交流調(diào)速的主流。 變頻器的定義:將通用電源轉(zhuǎn)換成電壓可變,頻率可變的適合交流異步電機(jī)調(diào)速需求的變換裝置。調(diào)速范圍學(xué)士學(xué)位論文 13 大,靜態(tài)穩(wěn)定性好,運(yùn)行效率高。 變頻調(diào)速的基本控制方式 異步電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速被稱為異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。因此異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于其同步轉(zhuǎn)速,而異步電動(dòng)機(jī)也正是因此而得名。當(dāng)用 n1表示同步轉(zhuǎn)速時(shí),則有 pnfn 11 60? (31) 式中 n1—— 同步轉(zhuǎn)速 (r/min); f1—— 定子頻率 (Hz); np—— 磁極對(duì)數(shù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)為空載 (不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 )時(shí),轉(zhuǎn)差率 s基本上為 0;而當(dāng)電動(dòng)機(jī)為滿負(fù)載 (產(chǎn)生額定轉(zhuǎn)矩 )時(shí),則轉(zhuǎn)差率一般在 1%~ 10%的范圍內(nèi)。 變頻器的基本構(gòu)成 變頻器分為交 交和交 直 交兩種形式。交 直 交變頻器則是先把工頻交流通過整流器變成直流,然后再把直流變換成頻率、電壓均可控制的交流,又稱間接式變頻器。 變頻器的基本構(gòu)成由主回路 (包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器 )和控制回路組成,分述如下: (1) 整流器 它的作用是把三相 (也可以是單相 )交流整流成直流。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的通與斷,可以得到任意頻率的三相 (單相 )交流輸出。學(xué)士學(xué)位論文 14 無論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),其功率因數(shù)總不會(huì)為 1。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件 (電容器或電抗器 )來緩沖。 (4) 控制電路 控制電路常 由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成??刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。由于軟件的靈活性,數(shù)字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的功能。 變頻調(diào)速時(shí),需要同時(shí)調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓和頻率,以保證電機(jī)主磁通的恒定。 方式 脈沖幅值調(diào)節(jié)方式 (Pulse Amplitude Modulation),簡(jiǎn)稱PAM 方式,是通過改變直流電壓的幅值進(jìn)行調(diào)壓的方式。采用相控整流器調(diào)壓時(shí)網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)隨調(diào)節(jié)深度的增加而變低。 方式 脈沖寬度調(diào)節(jié)方式 (Pulse Width Modulation)簡(jiǎn)稱 PWM 方式。變頻器的輸出頻率和輸出電壓的調(diào)節(jié)均由逆變器按 PWM 方式來完成。這種參考信號(hào)為正弦波,輸出電壓平均值近似為正弦波的 PWM方式,稱為正弦 PWM 調(diào)制,簡(jiǎn)稱 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)方式。本課題亦采用此種方案。 學(xué)士學(xué)位論文 15 圖 31 正弦波 PWM 的波形 變頻器的優(yōu)點(diǎn) :由于可變速運(yùn)行,可根據(jù)實(shí)際情況確定轉(zhuǎn)速。 :設(shè)備損耗小,省掉了控制閥及擋板等裝置,省掉了變速機(jī)械裝置,減少了管網(wǎng)振動(dòng)及損壞,減少了電機(jī)對(duì)數(shù);減少了電網(wǎng)容量。 變頻器的選擇 變頻器的主要技術(shù)指標(biāo)如下: ⒈變頻器的輸入電源的電壓和頻率。所以一般 在我國(guó)銷售的外國(guó)變頻器產(chǎn)品都毫無例外的將其產(chǎn)品對(duì)輸入電源的要求改為與我國(guó)的三相電源規(guī)范一致。這是決定變頻器容量大小的主要依據(jù),為需要調(diào)速的電動(dòng)機(jī)選用變頻器時(shí),一定要使電動(dòng)機(jī)的額定電流小于變頻器的連續(xù)額定電流并留有一定裕量。一般變頻器的過負(fù)荷能力均為 150% 1分鐘或 200% 30 秒,好一些產(chǎn)品過負(fù)荷能力可過到 200% 1 分鐘。 學(xué)士學(xué)位論文 16 ⒋變頻器的輸出頻率范圍。 ⒌變頻器的載頻頻率范圍?,F(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的變頻器屬第三代產(chǎn)品,其采用的開關(guān)元件為 IGBT(絕緣柵雙極性晶體管 )或 IPM(智能功率模塊),其開關(guān)頻率最高可達(dá) 15kHz。 ⒍加減速時(shí)間范圍。有的變頻器還設(shè)有第二加減速時(shí)間 ,甚至第三加減速時(shí)間。電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過程(再生發(fā)電運(yùn)行過程)中,電動(dòng)機(jī)要將其機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回饋給電網(wǎng)。所以僅依靠變頻器的中間環(huán)節(jié)提供制動(dòng)力矩有限,一般僅能提供 15%20%的制動(dòng)力矩。不自帶制動(dòng)單元的變頻器 ,其制動(dòng)力矩只能在 15— 20%。為了能適應(yīng)各種不同運(yùn)行工況,現(xiàn)在的變頻器通常都具有幾種控制方式以供選擇。 ABB 公司的 ACS600 系列變頻器還具有直接轉(zhuǎn)矩控制方式,這在目前我國(guó)市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品中,還是獨(dú)一無二的。 ⒐為了提高變頻器的運(yùn)行特性和運(yùn)行可靠性,變頻器還具有很多其他功能,如直流制動(dòng)、失速保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過熱保護(hù)及瞬時(shí)停電保護(hù)、定速運(yùn)行、點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行及避開諧振點(diǎn)等等 [7]。由于資料有限,僅能對(duì)以下幾家公司的變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 軸上齒輪齒數(shù)的確定 設(shè)電機(jī)額定頻率為 fN,則 fN=50Hz。,Z Z239。,Z Z439。 學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 51 C6150改進(jìn)后主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 Z Z139。,Z Z339。的位置如圖 51所示。 2 00 74 02 ??? i (54) ??i 取 402?Z 則 39。 44 ?? ZZ 得 ?Z 取 504?Z 在降速過程中,第一級(jí)速度比為 1: ,設(shè)第二級(jí)速度比為 x。2)39。(112211????ZZmZZmZZ (56) 由以上兩式可得:2839。,40 11 22 ?? ?? ZZ ZZ 對(duì)于軸Ⅱ和軸Ⅲ的中心距有: 39。(2)39。,50 5539。 當(dāng)主軸速度大于 LDn 時(shí),車床為恒功率工作; 當(dāng)主軸速度小于 LDn 時(shí),車床為恒轉(zhuǎn)矩工作。 學(xué)士學(xué)位論文 21 圖 52 C6150改進(jìn)后主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖 學(xué)士學(xué)位論文 22 第 4章 元件的計(jì)算 選擇 及校核 傳動(dòng)軸直徑初定 各部件的傳動(dòng)效率如下: 帶傳動(dòng):η 1= 軸承:η 2= 齒輪:η 3= 各軸傳遞的功率為: KWNN KWNN d 321 ????? ?????? ?? ???ⅠⅡⅠ 傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式進(jìn)行概算 )(][91 4 mmn Nd j ?? (61) 式中 d—— 傳動(dòng)軸直徑 (mm); N—— 該軸傳遞的功率 (KW); Nj—— 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 (r/min); [ψ ]—— 該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角 (deg/m),一般傳動(dòng)軸取[ψ ]=176。取 [ψ ]=176。后軸頸的直徑 D2=(~ )D1=~ ,取 D2=28mm。 齒輪材料取 45鋼,調(diào)質(zhì)處理。 對(duì)第一 組傳動(dòng)齒輪 Z1, Z1’: )m in(870,2839。 同理可求得其它幾組齒輪的模數(shù),再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)列表取 , 432 ??? mmm 帶傳動(dòng)的計(jì)算及選定 定 V帶型號(hào)和帶輪直徑 工作情況系數(shù) 由表 [1] 取 ?AK 計(jì)算功率 KWPKP Ac ???? 學(xué)士學(xué)位論文 24 選帶型號(hào) 由 m in )/(1450, 1 rnKWPc ?? 查圖 [1] 選帶型號(hào)為 A型 小帶輪直徑 由表 [1] 取 D1=125mm 大帶輪直徑 mmn nDD 1450125)()1( 2 112 ??????? ? (設(shè) %1?? ) 取 D2=250mm 大帶輪轉(zhuǎn)速 m i n/250 1450125)()1( 2 112 rD nDn ??????? ? 計(jì)算帶長(zhǎng) 求 Dm mmDDDm 1252502 12 ????? 求 ? mmDD 1252502 12 ?????? 初取中心距 mma 600? 帶長(zhǎng) mmaaDLm 1796600 22 ?????????? ??基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由圖 [1] 取 mmLd 1800? 求中心距和包角 中心距 mmDLDLa mm)(4148)(4142222??????????????????? 小輪包角 ???????????????? 12525018060180 121 a DD? 學(xué)士學(xué)位論文 25 求帶根數(shù) 帶速 smnDv /100060 1450125100060 11 ?? ????? ?? 傳動(dòng)比 171 45 021 ??? nni 帶根數(shù) 由表 KWP ? ; 由表 ?ak ; 由表 ?Lk ; 由表 [1] kWP ?? 7 2 )( )( 0???????? LackkPPPz 取 根4?z 求軸上載荷 張緊力 Nqvk kvzPFaac) ( )(500220??????????? (由表 [1] mkgq /? ) 軸上載荷 NzFFQ i i n2 10 ??????? ? 傳動(dòng)軸齒輪尺寸計(jì)算 軸Ⅰ傳動(dòng)齒輪的輪廓尺寸 已知: , 21 ?? mm 2639。,40 22 ?? ZZ Zmd? (63) mmmZdmmmZdmmmZdmmmZd39。39。222222111111???????????????? )(2 chadd f ??? (64) mmmdchaddmmmdchaddmmmdchaddmmmdchaddffff39。39。)(239。)(22222221111112211???????????????????????????? ?? mh 的限制,Ⅰ軸的軸轂聯(lián)接采用花鍵的尺寸為 740368 ??? 。,62 33 ?? ZZ 6639。39。39。)(239。)(239。39。 mBm??進(jìn)行計(jì)算,取 7?m? ???? mB m? 取 mmB 20? 各軸支承方式的選擇 Ⅰ軸上有卸荷帶輪 ,Ⅰ軸上的軸承只承擔(dān)徑向力,故采用深溝球軸承。Ⅰ軸左端軸承采用 6307,右端軸承采用 6208。 Ⅲ軸采用三支承結(jié)構(gòu),前、中支承采用圓錐滾子軸承且為主要支承,后支承采用深溝球軸承為輔助支承。 軸Ⅱ上滑移齒輪的撥動(dòng)系統(tǒng) 波動(dòng)手柄后 ,長(zhǎng)桿轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪與長(zhǎng)桿以花平鍵聯(lián)接長(zhǎng)動(dòng)回轉(zhuǎn)到東齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),再把齒輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為與齒輪嚙合的齒條的直線運(yùn)動(dòng),齒條固定在花鍵軸上的撥叉上,從而齒條帶動(dòng)撥叉做直線運(yùn)動(dòng),撥叉運(yùn)動(dòng)時(shí)撥動(dòng)Ⅱ軸上的滑移齒輪。此處為外嚙 合,取“ +”號(hào) mTTqNntssCTnkkkkkkkk0160?
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