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軸承知識

雙電機驅動裝置在機床主傳動中的應用

2020-07-02
楊繼珍
(蘭州理工大學)
  摘 要:根據用戶的使用要求,在機床主傳動中,要求主軸轉速范圍為:0.1~800rpm,即Rn=8000,要滿足這種變速范圍??懇恢種韉緇痛旨侗淥儐涫遣荒藶閼庵忠?,因此設計出一種雙電機驅動裝置,使輸出軸的轉速范圍變寬,能夠滿足機床加工時轉速范圍較大的需求。
  1.前言
  目前機床主傳動一般都是主電機通過普通三角帶傳遞到分級變速箱上的三角帶輪進行傳動或靠一種主電機和串聯分級變速箱,這種傳動裝置結構只能滿足一般的變速要求,但是如果需要更大的變速范圍,原有的這種傳動裝置是遠遠不能滿足的。因此,為了避免現有技術的不足,提供了一種雙電機驅動裝置,從而有效解決了現有技術中存在的缺陷。
  2.雙電機傳動裝置簡介
  根據用戶的使用要求,在機床加工過程中,按用戶需求有大切削量重載切削和小切削量精密切削,但由于電機的性能因素,只能滿足一種加工方式,因此設計出一種雙電機驅動裝置,使輸出軸的轉速范圍變寬,能夠滿足機床加工時轉速范圍較大的需求。
  雙電機驅動機床主傳動裝置主要由下列件組成:1.三角皮帶,2.三角帶輪,3.15kW變頻電機,4.直齒內齒輪,5.受柄桿,6.凸輪,7.杠桿,8.直齒外齒輪、9.斜齒輪減速機,10.3kW變頻電機,11.車座,12.行程開關。
  3.雙電機驅動裝置的設計
  3.1雙電機驅動裝置的結構
  如圖1所示普通臥式車床雙電機驅動裝置,包括第一變頻電機3設置在車座11上,其特點在于:第一變頻電機3的動力輸出軸在其兩端伸出,第一變頻電機3動力輸出軸的一端設有帶輪2,第一變頻電機3動力輸出軸的另一端通過離合器與減速裝置9的動力輸出軸相連接,設置在車座11上的第二變頻電機10與減速裝置9相連接,車座11上設有與離合器對應的凸輪6,凸輪6上設有手柄桿5和杠桿7。
  第一變頻電機3動力輸出軸的一端設有帶輪2,第一變頻電機3動力輸出軸的另一端通過離合器與減速裝置9的動力輸出軸相連接,設置在車座11上的第二變頻電機10與減速裝置9相連接,車座11上設有與離合器對應的凸輪6,凸輪6上設有手柄桿5和杠桿7。
  離合器包括設在減速裝置9的動力輸出軸上直齒外齒輪8和設置在第一變頻電機3動力輸出軸上的直齒內齒輪4,直齒內齒輪4與直齒外齒輪8相對設置,直齒外齒輪8上設有與杠桿7相對應的槽。
  第一變頻電機3的功率大于第二變頻電機10的功率,車座11上還設有與凸輪6對應的行程開關12。
  3.2雙電機驅動裝置的計算
  由于第一變頻電機3和第二變頻電機10的轉速級數為四級,輸出轉速范圍均為150~1500r/min,所以第一變頻電機3輸出扭矩為:
  當使用第二變頻電機10時,可以連接減速機9,當減速電機的減速比為1:10時,可得輸出軸扭矩為:
  因此,電機輸出的轉速在15~1500r/min,擴大了變頻電機的使用范圍。再通過機床主軸箱的降速,能實現機床主軸輸出轉速為0.1~800rpm,大大提高了機床的性能。
  3.3雙電機傳動裝置的使用方法
  如圖1所示,在機械加工過程中,需要重載切削時,第一變頻電機3的動力輸出軸在其兩端伸出,第一變頻電機3動力輸出軸的一端設有帶輪2,此時,通過手柄桿5轉動凸輪6從而觸動行程開關12來實現第一變頻電機3的單獨運動,由帶輪2通過皮帶直接將動力傳遞到主軸上,實現機床重載切削,需要小切削量精密切削時,第一變頻電機3動力輸出軸的另一端通過離合器與減速裝置9的動力輸出軸相連接,設置在車座11上的第二變頻電機10與減速裝置9相連接,此時,通過手柄桿5轉動凸輪6從而觸動行程開關12,同時杠桿7的另一端插入直齒外齒輪8上設有的槽內,實現第一變頻電機3與第二變頻電機10的聯動,控制離合器嚙合和分離,實現小切削量精密切削。
  4.結語
  這種雙電機驅動裝置,采用了串聯雙電機的方式,來實現變速要求,將主軸變速范圍分為低速和高速兩個檔位,轉速實現了低速檔為:0.1~8rpm,高速檔為:5~800rpm的要求,其操作簡單,使用方便。
來源:《伺服與運動控制》第4期
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