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龍門（mén）刨床運用開關磁阻電（diàn）動機調速係統的節電改造分（fèn）析

2019-1-31 來源：淄博市技（jì）師學（xué）院作者：仝西琳

摘要：龍門刨床屬於一種大型的工業生產（chǎn）加工設備，常用的傳統調速係統存在很多缺陷，主要有結構體積龐（páng）大、係統功（gōng）率因數較（jiào）小、係統運行耗能較（jiào）高等問題，導致龍門刨床整體工作性能較差、工作效率較低，並且還會加大生（shēng）產成本，降低了企業（yè）的經濟效益（yì），所以需（xū）要采用科學、有效的方式，對龍門刨床（chuáng）進行技術改造。文章對龍門刨床（chuáng）運用開關磁阻電動機調速係統的節電改造進（jìn）行了討論，改造結果表明，龍門刨床（chuáng）的工作性（xìng）能得到有效改善，電能損耗及運（yùn）行故障概率（lǜ）明顯減少，生產加工效率和質量得到顯著提升。

關鍵詞：龍門刨床；開關磁阻電動機調（diào）速（sù）係統（tǒng）；節電改造

在科技和經濟的帶（dài）動下，近些年（nián）我國工業發展迅速，取得了（le）令人矚目的成績，為了（le）充分發揮先進工業技術在生產活（huó）動（dòng）中的應用優勢，提高生產效率和經濟（jì）效益，就需要對重要（yào）生產設備進行技術改和結構優化，龍門刨床作為工業的（de）母機，更是成為當下熱門研（yán）究對象。開關磁阻電動機（jī）調速係統是一（yī）種新興（xìng）的（de）無級調（diào）速係統，綜合了直流和交流兩種調（diào）速係統的優點，彌補了（le）多種傳統調速係統（tǒng）的技術缺陷，應用（yòng）價值加高，將其應用於龍（lóng）門刨（páo）床結（jié）構改造中，可以有效提升龍門刨床的工作性能，能夠實現理想的節能效果。

1 、龍門刨床簡（jiǎn）要介紹

龍門刨床是工業（yè）生產加工中必不可少的基礎性設備，其主要作用是對大型工件進行刨削、銑削和磨削處理，並且，還可以同步完成對多個工業零件的一起加工。龍門刨床（chuáng）組（zǔ）成結構主要（yào）分（fèn）為門式框架和臥式長床身兩部分，具體組（zǔ）成部件（jiàn）包括床身、工作台、立柱、橫梁、龍門頂、刀架等，龍門刨床的結構組成如圖 1 所（suǒ）示。

龍門刨（páo）床在運行（háng）時，裝載有工件的工作台會會在（zài）主傳動係統作用（yòng）下，反（fǎn）複穿過門式框架在直（zhí）線方向上運動，當工作台裝載有工件時，運動速度會隨之降低。設置在橫梁兩（liǎng）側的垂直刀架，可以在同一平麵（miàn）內變換一定的角度，也可以在橫梁方向上運動。利用立柱，可以根據工件加工需求，在（zài）處置方向上調整衡（héng）量的位置（zhì）。為（wéi）了避免工件表麵出現劃傷，一（yī）般情況會將（jiāng）在兩側立柱上設置刀（dāo）架，稱之為側刀架，側刀架可以在垂直方向上（shàng）進行移動，對工（gōng）件起（qǐ）到了保護作用。

圖 1 龍門刨床的結構組成（chéng）

2 、開關磁阻電動機調速係統組成及特點

2.1 開（kāi）關磁阻電動機調速係（xì）統組成

開（kāi）關磁阻電動機調速係統（tǒng）具有光機電一體化特點（diǎn），主要是由四部分組成的，包括磁阻式電機、轉子位置檢測器、功率電路和控製電路，係統組（zǔ）成結構示意圖如圖 2 所示。磁阻式電機是在（zài）定子齒和轉子齒相互作用下運行的，定子齒和轉子齒數量分別（bié）為 12 各和 8 個，其中每四個定子（zǐ）齒定義為一（yī）相繞組，在接通電源後，定子齒（chǐ）會在電磁作用下帶動轉子齒運轉，此時磁阻式電（diàn）動機便處於運（yùn）行狀態。轉子位置傳感器是由紅外廣電元件（jiàn）組成的，可以對磁阻式電機的運轉速率、轉動方向及位置進行時時監控，根據工件加工要求，通過改變通電時間、電流大小、通電秩序，實（shí）現（xiàn）對磁阻式電機（jī）運行（háng）狀態（tài）的調（diào）整和（hé）控製。功率電路的（de）主要作用（yòng），是（shì）通過電源向係（xì）統輸送運行所需電能，是確保開關磁阻電動機（jī）調速（sù）係統正常運行的基礎，線路中設置有多個功率開關，並采用串聯方式與電機繞組相連接，可以對電路短路現象起到保護作用。開關磁阻電動機調速係（xì）統運行調節是借助控製電路實現的，通過（guò）傳感（gǎn）器對係統具體運行信（xìn）息（xī）進行（háng）采集，以完成工件加工為最終目的，來改變電機運行狀（zhuàng）態（tài），確保係（xì）統運行（háng）的穩定性和安全性（xìng）。

圖 2 開關磁阻電動機調速係（xì）統結構示意圖

2.2 開關磁阻電動機調速係統特點

開（kāi）關磁阻電動機調速係統（tǒng）與傳統形式的調速係統相比，擁有眾多應用優點，主要包括以下幾方（fāng）麵。首先，開關磁阻電動機（jī）調速係統結構組成結構簡單，係統改（gǎi）造和（hé）維修比較方便，並且成本較低，係統工作性能良好，具有較強的抗幹擾能力，能夠在高溫、強振等多種複雜環境下保持穩定的運行狀態。其次（cì），開關磁阻電動機調速係統易於控（kòng）製，可以根據不同應用需求對係統進行（háng）相應（yīng）的（de）調整，適用範圍比較廣泛，並且可（kě）以在不造成發熱現象的前提下，對係統運行狀態進行多次轉換。同時（shí），開關（guān）磁阻電動機調速係統具有較高的節能效應，係統調速範圍和負載範圍比較寬泛，係統效率及功（gōng）率因（yīn）數高，如果係統（tǒng）處於空載運行狀態（tài），則所需電能是非常少的，並且不需要在係統中增設無功補償裝（zhuāng）置（zhì）。

3 、龍門（mén）刨（páo）床運用開關磁阻電動機調速（sù）係（xì）統的節電（diàn）改造分析

某企業所用龍門刨床型號為 B2012A，運行方（fāng）式為直（zhí）流機組傳動，設備運行性（xìng）能（néng）較差，噪聲和振動現象比較嚴重，出現運行故障的概率較高，工件（jiàn）生產質量較低，同時係統運行過程中能量損耗較大，浪費了大量電能，增加了加工成本。為改善（shàn）龍門刨床工作性能、降低（dī）能耗，該企業決定運用開關磁阻電動機調速係統對其進行節（jiē）電改造。

3.1 改造（zào）方案和參數的（de）確定

改（gǎi）造（zào）方案的製定，是應用開關磁阻電動機調速係統對（duì）龍門刨（páo）床進行（háng）改造的第（dì）一步。技術人員在對龍門刨床結構組成進行分析後，製定了科學、可行的改造方案。首先，用開關磁阻電動機調速係統取代原來的直流機組，增設銑（xǐ）削傳動裝（zhuāng）置，刨削和銑削電動機的運行功率分別為 45k W 和 5.5k W，在（zài）切斷（duàn）電源後確保龍（lóng）門刨床可以立即停止運行。其次，去除設備中的左垂刀架（jià），並（bìng）在原來位置安裝垂銑頭，而其他位置的刀架和銑頭，可以（yǐ）根據工件加工需求自由更換。同時，龍門刨床設備（bèi）中原有的刨削（xuē）變速箱保持（chí）不變，在此基礎上增加刨銑離合器、減速裝置等，加（jiā）強對設備運行的（de）控製（zhì）力度。另外，對電氣控製櫃進行技術改造，將 PLC 技術運用其（qí）中，並對工作台轉向的組合形成開關箱進行改造，改變原有（yǒu）的（de）開關控製方式，使用無觸點礦用磁敏開關，以此來（lái）提高龍門刨床的運行穩（wěn）定性。最後，還需要（yào）使用（yòng）新的開關站（zhàn）來（lái）取代原來的開關站。

在確定改（gǎi）造方案時候，需要確定（dìng）相應的技術參數，包括刨削和銑削電機（jī）的轉動（dòng）速度，兩者分別（bié）為 100 ～ 1000r/min 和 35 ～ 800r/min，刨削和銑削電機的運行功率和運（yùn）轉速度，分（fèn）別為 45k W 和5.5k W、50 ～ 1500r/min 和 50 ～ 2000/min，垂直銑頭的運轉速度、運行功率（lǜ）和刀盤直（zhí）徑，分別為110 ～ 700/min、5.5k W 和 160mm，以此作為重（chóng）要依（yī）據（jù），確保改造方案的科學性。

3.2 改造結果

該企業龍門刨床在經過改造後，其工作性（xìng）能和工作效率得到了有效提升，設備在運行過程（chéng）中，不再出現大幅振動現象，穩定（dìng）性得到了保證，設備（bèi）運行（háng）所產生的噪聲得到了（le）顯著（zhe）降低，作業環境更加安靜。同時，設備運行係統結構變得更加簡單，床麵在一個主電（diàn）機的帶動下便（biàn）可以運行，電機（jī）沒有毛（máo）刷，設備體積也得到了有效縮減，減（jiǎn）少了占（zhàn）地麵積。此外，龍門刨床在（zài）改（gǎi）造前（qián）空載運行時耗（hào）能較高，改造之後節電效（xiào）果明顯。

4 、結語

對完成改造後（hòu）的龍門刨床進行試運，發現其運行穩定性和工作效率得到了顯著提升，電能損耗下降（jiàng）到改造之間的 1/2，同時還有效減（jiǎn）弱（ruò）了龍門刨床運行時的振動及噪聲，改造效果良好。將開關（guān）磁阻（zǔ）電動機調速係統應用於龍門刨床改造中，可以在提高龍門刨（páo）床工作性能的同時降低能耗，節省更多的電能，降低生產成本（běn），為企業帶來更多經濟效益，既可以提（tí）高工件生產效率和生產（chǎn）質量，又可以（yǐ）促進企業的良好發展，具有（yǒu）較高的推廣應用價值。

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