數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔式刀架用三相異步制動(dòng)電動(dòng)機(jī)
許均科 (西安微電機(jī)研究所)
【摘 要】數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔式刀架需要體積小、輸出功率大、能快速停車并裝有溫度傳感器的三相異步制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。文中介紹這種專用電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并將試制產(chǎn)品的性能指標(biāo)與國(guó)外樣機(jī)進(jìn)行了對(duì)比分析。
【敘 詞】數(shù)控車床，轉(zhuǎn)塔刀架，三相異步電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)，結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)，性能，比較
1 引 言
目前，國(guó)內(nèi)的yej型附加電磁制動(dòng)器式異步電動(dòng)機(jī)，yep型旁磁制動(dòng)器式異步電動(dòng)機(jī)[1]以及多摩擦片式電磁制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)[2]，已形成了系列化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于起重機(jī)械、各種機(jī)床作為主傳動(dòng)或輔助傳動(dòng)，尤其適用于要求頻繁起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)及要求準(zhǔn)確停車的機(jī)械中。前兩種電機(jī)可在斷電后快速停車，并借助彈簧的作用自行制動(dòng)，后一種電機(jī)僅具有快速停車性能。這些電機(jī)若作為數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔式刀架的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，均有體積過大之弊。為此，我所為某機(jī)床廠試制了90yej-4r型數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔式刀架專用三相異步制動(dòng)電動(dòng)機(jī)，于1988年11月通過了所級(jí)鑒定。
2 工作原理與結(jié)構(gòu)
電動(dòng)機(jī)部分系鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)器為圓盤式直流電磁制動(dòng)器，電機(jī)上裝有一級(jí)圓柱齒輪減速器，并在繞組端部嵌有ptc熱敏電阻作為溫度傳感器。電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，電氣原理圖見圖2。
電機(jī)的工作過程是：
a.切斷制動(dòng)器線圈直流電源，釋放制動(dòng)器；
b.電機(jī)起動(dòng)后先抬起刀架，然后旋轉(zhuǎn)；
c.當(dāng)旋轉(zhuǎn)到預(yù)定刀位后，有一銷子就會(huì)自動(dòng)定位，使電機(jī)不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；
d.在銷子定位前某一時(shí)刻，控制系統(tǒng)就切斷三相電源，然后使電機(jī)反向起動(dòng)，以使刀架下降并鎖緊；
e.最后，制動(dòng)器線圈通電使電機(jī)制動(dòng)。
該電機(jī)的外形尺寸為φ90mmx 172mmx 110mm(其中110mm為法蘭盤對(duì)角線長(zhǎng)度)，機(jī)殼連同法蘭盤，一端的軸承室為一整體，系用棒料加工而成，軸承、齒輪等零件采用檔圈鎖定位置，齒輪軸與機(jī)殼之間采用圓柱銷連接。另外，圓盤式直流電磁制動(dòng)器的線圈7就放在端蓋6的環(huán)形槽內(nèi)，利用端蓋作為導(dǎo)磁體的一部分，同時(shí)也作為靜摩擦副；制動(dòng)器的工作過程與一般yej型三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器正好相反，為通電后吸合摩擦盤8，借助摩擦力產(chǎn)生制動(dòng)力矩，斷電后借助彈簧片9的作用力釋放。彈簧片在制動(dòng)器吸合狀態(tài)時(shí)類似一個(gè)波紋墊圈，釋放狀態(tài)類似于平墊圈。采用這些結(jié)構(gòu)使電機(jī)的軸向尺寸大大減小，從而使電機(jī)體積能做得很小。
3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
通過對(duì)國(guó)外樣機(jī)的試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)這種電機(jī)的機(jī)械特性與鼠籠轉(zhuǎn)子三相交流力矩電動(dòng)機(jī)很相似，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩即為****轉(zhuǎn)矩，電機(jī)可在整個(gè)特性曲線上任一點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)轭~定負(fù)載點(diǎn)難以確定，按，η=ηmax的原則，把額定工作點(diǎn)選在nn=1200r／min處，試驗(yàn)結(jié)果表明，此工作點(diǎn)的選擇比較合適。
因該電機(jī)系非周期變化工作制，且每次連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不超過1min，它是相同機(jī)座號(hào)的ao2系列分馬力三相異步電動(dòng)機(jī)輸出功率的10多倍，所以電磁負(fù)荷取得很高，定子主繞組電流密度△1=16.3a／m㎡，線負(fù)荷 a1=454.2a／cm，熱負(fù)荷 a1△1=7400a的二次方／cm·m㎡，電流密度約為一般電機(jī)的3倍。定、轉(zhuǎn)子齒磁密分別為1.59、1.81t，定、轉(zhuǎn)子軛磁密分別為1.50、0.92t，氣隙磁密為0.67t。即使這樣，所試制的電機(jī)，其溫升值仍低于國(guó)外樣機(jī)。
在端蓋與摩擦盤的材料選擇上，同時(shí)兼頤了導(dǎo)磁性能好及耐磨兩個(gè)方面。
電磁方案計(jì)算中采用的程序見參考文獻(xiàn)[3]，該程序第90項(xiàng)在計(jì)算電機(jī)鐵耗時(shí)，用的是空載時(shí)的定子齒軛磁密bt10、bc10，而電機(jī)效率，η則是指在額定負(fù)載時(shí)的效率；另外，第80項(xiàng)計(jì)算空載磁化電流也沒有多大實(shí)際意義，所以，可去掉該程序第68～80項(xiàng)的計(jì)算，并在第90項(xiàng)中用額定負(fù)載時(shí)的定子齒．軛磁密b t1、bc1來(lái)計(jì)算鐵耗。
4 性能指標(biāo)對(duì)比分析
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的yej系列三 |
