車床主軸拖動變頻調速節能改造設計畢業設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 20 250 500 800 1200 1440轉矩/（）1750 656 210 210 105 66 44 37(3) 電動機額定轉矩TMN=9550 電動機容量不變的可行性核算1. 核算公式(1) 低速檔恒轉矩區折算至負載軸 （120）??39。??????=??39。?? 帶負載的過載能力 （121）??????=????????39。??????/??39。??(2) 低速檔恒功率區核算至負載軸的電動機轉矩 = （122）??39。??????????????帶負載的過載能力 （123）??????=????????39。??????/????北京交通大學畢業設計（論文）21(3) 高速恒轉矩區折算至負載軸的電動機轉矩 （124）??39。??????=????????帶負載的過載能力 （125）??????=????????39。??????(4) 高速檔恒功率區折算至負載軸的電動機轉矩（按允許電流不變的原則計算） （126）??39。??????=????????帶負載的過載能力 （1??????=( ????????????????)??39。??????27）2. 核算結果 跟據上述公式，將計算結果列于表 34 中。表 63 各檔轉速的轉矩核算結果負載轉速/（r/min） 80 120 250 500 800 1200電動機轉速/（r/min ） 480 720 1500 600 960 1440電動機工作頻率/Hz 25 50與表 32 中的各檔負載轉矩相比，可以看出：各檔的過載能力基本滿足要求。北京交通大學畢業設計（論文）22 變頻器 變頻器的基本構成 變頻器的發展已有數十年的歷史，在變頻器的發展過程中葉曾出現過多種類型的變頻器，但是目前成為市場主流的變頻器基本上有相似的基本結構。 而對于采用了矢量控制方式的變頻器來說，由于進行矢量控制時需要進行大量的運算，其運算電路中有時還有一個以 DSP（數字信號處理器）為主的轉矩計算用 CPU 以及相應的磁通監測和調節電路。 變頻器內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。它的主要作用是對工頻的外部電源進行整流，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整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。當整流電路是電壓源時直流中間電路的主要元器件是大容量的電解電容，而當整流電路是電流源時平滑電路則主要由大容量電感組成。此外，由于電動機制動的需要，在直流中間電路中有時還包括制動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換為頻率和電壓都任意可調的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來實現對異步電動機的調速控制。 變頻器的控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極（基極）驅動電路、外部接口電力以及保護電路等幾個部分，也是變頻器的核心部分。控制電路的優劣決定了變頻器性能的優劣。恐慌之際電路的主要作用是將檢測電力得到的各種信號送至運算電路，使運算電路能夠根據要求為變頻器主電路提供必要的保護。此外，控制電路還通過 A/D，D/A 等外部接口電路接收/發送多種形式的外部信號和給出系統內部工作狀態，以便使變頻器能夠和外部設備配合進行各種高性能的控制。北京交通大學畢業設計（論文）23 變頻器的選擇變頻器連續運轉時所需的變頻器容量應滿足: ??????≥??????/??cos???????≥??????式中： ——負載所要求的電動機的輸出功率；???? y——電動機的效率（通常為 ） ； ——電動機的功率因數（通常約為 ） ；cos? ——電動機的電流， A；???? k——電流波形修正參數； ——變頻器的額定容量，kVA。?????? ——變頻器的額定電流，A。??????根據電動機銘牌數據計算如下：=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，完全滿足以上計算要求。 變頻器的功能參數表1. 參考頻率（功能代碼 01） 參考頻率即當前的給定頻率，輸出頻率始終按設定的加減速時間跟隨參考頻率。但在運行過程中，輸出頻率始終大于下限頻率（停車過程例外） ，而小于上限頻率。 若頻率給定方式為鍵盤時，可通過▼▲兩鍵對給定頻率進行在線調整，最后的給定頻率值被記憶。 在多段速度運行時，每一段的頻率值也可用▼▲兩鍵進行在線調整，但改變后的頻率值在停機后不記憶。（功能代碼 10）北京交通大學畢業設計（論文）24 表 6410 功能說明 備注0 由按鍵 RUN、STOP 控制變頻器的起動與停止1 由端子 RUN=ON=OFF 控制變頻器的起動與停止運轉方向由端子 F/R 控制F/R=OFF，正轉（正轉優先）F/R=OFF，反轉在運行過程中，允許正反轉切換，由鍵盤上的指示燈 FWD 或 REV 指示。反轉禁止功能有效（功能代碼 93定義）時，只能正轉運行，與 F/R 端子無關。2端子 RUN 定義為正轉運行指令，端子 F/R 定義為反轉運行指令。正轉優先。反轉禁止功能有效（功能代碼 93 定義時） ，只能正轉運行，與 F/R端子無關。3. 上/下限頻率（功能代碼 117） 在參數設定時，此功能自動限制下限頻率不高于上限頻率，自動限制上限頻率不高于最大頻率。但設定頻率不受上/下限頻率值的影響。 在運行過程中，自動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停車指令，則輸出頻率保持在下限頻率值不變。在停車過程中，不受下限頻率的影響。 此功能常用于保證電機工作于允許頻段，以避免誤操作或意想不到的原因導致機械系統或變頻器發生意外。在防止低速或超速運行的場合尤為適用。4. 多段速度（功能代碼 35——46）北京交通大學畢業設計（論文）25多段速度由外部端子的狀態決定。由功能代碼 72——77 定義任意端子為多段速度控制端子 55554，可重復定義，也可部分定義（未定義時視為OFF 狀態） 。最大可實現 15 段外部速度。在多段速度運行時，用戶可以用鍵盤▲▼鍵對當前運行的頻率進行調整，但調整后的頻率，在停機或斷電后不保存。多段速度優先級高于鍵盤給定或模擬給定。故當 S1=S2=S3=S4=OFF 時，頻率給定方式由功能代碼 11 選擇，運行頻率由鍵盤給定或模擬給定，因而，實際最多可選擇 16 段速度運行。多段速度運行時的起動/停機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. 參數設定模式（功能代碼 71） 表 650 手動設定 各功能參數可編輯1 恢復出廠值 所有參數為出廠值2 禁止參數修改 除本功能參數以外，所有參數不能進行修改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，每個端子的功能都可以定義，既可屏蔽不用，也可重復定義，使用更方便。每個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：無定義1：復位2：正轉點動3：反轉點動 52北京交通大學畢業設計（論文）2676 S3 5377 S44：多段速度運行 15：多段速度運行 26：多段速度運行 37：多段速度運行 48：加/減速時間 29：自由停車（緊急制動）10：程序運行時不記憶11： PI 調節器切換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 變頻器的功能預置 各參數的設定值表 表 66功能代碼 功能名稱 設定值01 參考頻率 10 控制方式 111 頻率給定選擇 013 最大頻率 10014 基準頻率 5016 上限頻率 100北京交通大學畢業設計（論文）2717 下線頻率 031 加速時間 1 532 減速時間 1 533 加速時間 2 534 減速時間 2 535 多段速設定 1 36 多段速設定 2 2537 多段速設定 3 38 多段速設定 4 39 多段速設定 5 40 多段速設定 6 5071 參數設定方式選擇 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 端子功能定義無定義 多段速的參數設定表 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北京交通大學畢業設計（論文）28 PLC 選擇PLC 選型要選最簡單的輸入 14 點，輸出 8 點。因此，要選擇西門子 S7200（輸入 14 點，輸出 10 點）變頻器。結 論時光飛逝，歲月如梭，轉眼間幾個月的畢業設計接近尾聲在此次設計中我設計的是普通車床主軸的變頻調速。在設計中主要的是車床的拖動原理以及變頻器的調速原理，還有就是用到的一些電子元器件的相關基本知識以及電動機、變頻器的型號選擇，我的設計主要是利用變頻器改變速度來控制車床的變頻調速。經改造后的變頻調速擁有節能、容易實現對現有電動機的調速控制、可以實現大范圍的高效連續調速控制、容易實現電動機的正反轉切換、可以進行高頻度的起停運轉、可以進行電氣自動。符合廣大用戶的需求，是我國目前發展的需要。北京交通大學畢業設計（論文）29由于本人對機床不是很了解，論文任務大時間緊，沒有在實踐中實驗。所以，本設計必然存在一些缺點和不足，請各位老師諒解！致 謝本課題是在xx老師的悉心指導下完成的。老師嚴謹的治學態度，淵博的理論知識和豐富的實踐經驗，使我受益匪淺。老師正直高尚的品質、求真務實的作風和敬業勤勉的精神也深深地影響了我。在此，謹代表我個人對老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。在本次畢業設計的研討與完善過程中，老師給予了我大力支持和指導，并促使這一項目的完整實施。該課題是本人在生產實踐中結合車床的結構、功能和變頻器技術進行了研究、北京交通大學畢業設計（論文）30分析、實踐、總結，形成了一個比較完整的理論體系，其主要精髓是在應用變頻器對普通車床進行變頻調速。這一課題是一個多方面的綜合性設計項目，涉及普通車床的功能與構造，普通車床的拖動系統，車床主拖動的變頻調速系統，同時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置等多個相關方面的知識。但距全面掌握系統設計還有一定差距，所以本文仍有許多不足之處，望老師同學給予批評指正。參考文獻[1] 大連組合機車研究所.《組合機床設計手冊 機械部分》.機械工業出版社.1975[2] 大連組合機車研究所.《組合機床設計參考圖冊》.[3] 周宗明.《金屬切削機床》.[4] .《機械設計》.[5] 賈亞洲.《金屬切削機床概論》.[6] 周開勤.《機械零件手冊》.北京交通大學畢業設計（論文）31[7] 孫恒、陳作模.《機械原理》.[8] 朱林.《機電一體化設計》.[9] 甘永立.《幾何量公差與檢測》.上海科學技術出版社 2022[10] 大連理工大學工程畫教研室.《 機械制圖》.[11] 金振華.《組合機床及其調整與使用