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對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)
常熟市濱江職業(yè)技術(shù)學(xué)校 呂逸 2017/4/27 19:05:59
（接上頁(yè)）設(shè)計(jì)原則
在開(kāi)展無(wú)級(jí)變速主動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)之時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下兩項(xiàng)原則：
1、盡可能的選取功率亦或是扭矩特點(diǎn)能夠與傳動(dòng)系統(tǒng)的要求相一致的無(wú)級(jí)變速裝置。例如執(zhí)行件在進(jìn)行直線主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)時(shí)，須確保變速裝置達(dá)到恒扭矩傳動(dòng)的要求；例如在主傳動(dòng)系統(tǒng)在傳動(dòng)時(shí)的功率要求若為恒定值之時(shí)，則應(yīng)當(dāng)選取出恒功率無(wú)級(jí)變速裝置。
2、無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)裝置在獨(dú)立應(yīng)用之時(shí)，相應(yīng)的速度可調(diào)控范圍相對(duì)偏小，無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，特別是在恒功率的調(diào)控范圍方面與實(shí)際的機(jī)床恒功率調(diào)控范圍需求相比明顯不足。鑒于此，通常是將無(wú)級(jí)變速裝置和機(jī)械分級(jí)變速箱予以串聯(lián)，從而促使恒功率的變速區(qū)間值能夠得以盡可能的擴(kuò)大，以及提升整體變速范圍。例如機(jī)床主軸所要求的變速范圍通常為Rn,相應(yīng)的無(wú)級(jí)變速裝置變速范圍即為Rd，相應(yīng)的采取串聯(lián)方式的多級(jí)變速箱可調(diào)控范圍Rf即為Rf=Rn/Rd。
一般情況下，在傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中無(wú)級(jí)變速裝置是最為基礎(chǔ)的一項(xiàng)組別構(gòu)成，分級(jí)變速即為擴(kuò)大組，與之所對(duì)應(yīng)的公比理論便應(yīng)當(dāng)高于無(wú)級(jí)變速裝置的可調(diào)控速度范圍Rd。從本質(zhì)上來(lái)看因機(jī)械無(wú)級(jí)變速裝置是一種摩擦傳動(dòng)的形式，存在著一定的相對(duì)滑動(dòng)情況，存在著低于理論轉(zhuǎn)速值的可能性。為了獲取到持續(xù)不間斷的無(wú)級(jí)變速效果，在對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)展設(shè)計(jì)工作之時(shí)便應(yīng)當(dāng)促使分級(jí)變速箱公比相較于無(wú)級(jí)變速裝置的速度調(diào)控范圍稍小一些，一般取值在0.94Rd左右，以促使轉(zhuǎn)速間能夠產(chǎn)生出一小段的疊加，確保轉(zhuǎn)速的持續(xù)不間斷性。
（二）數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1、采取直流或交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速
數(shù)控機(jī)床通常情況時(shí)是選用變速電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的拖動(dòng)。一般所較多應(yīng)用到的電機(jī)包括直流電動(dòng)機(jī)與交流調(diào)頻電機(jī)兩類。當(dāng)前，在各種中小型的數(shù)控機(jī)床設(shè)備當(dāng)中，交流調(diào)頻電機(jī)有著絕對(duì)性的優(yōu)勢(shì)，大有替代直流電機(jī)的趨勢(shì)。在對(duì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)設(shè)計(jì)工作之時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保其主軸和電動(dòng)機(jī)的功率匹配性。交流調(diào)頻電機(jī)一般是利用調(diào)頻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)變速調(diào)控，大多選用響應(yīng)快，且體積與轉(zhuǎn)動(dòng)慣性均相對(duì)較小的籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；因沒(méi)有電刷的存在，因此系統(tǒng)在處于最高轉(zhuǎn)速的條件下不會(huì)受到火花的影響；選用完全密閉的結(jié)構(gòu)形式，具備空氣強(qiáng)冷特性，可達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速及強(qiáng)超載性能，可調(diào)控速度范圍極大。
2、匹配驅(qū)動(dòng)電機(jī)與主軸功率
在對(duì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)展設(shè)計(jì)之時(shí)，還應(yīng)當(dāng)充分考慮到電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸功率的特性配置問(wèn)題。鑒于主軸所指定的恒功率可調(diào)控速度區(qū)間值Rnp要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電動(dòng)機(jī)恒定功率可調(diào)控區(qū)間值Rnp，因此便需在電動(dòng)機(jī)和主軸間串聯(lián)分級(jí)變速箱，從而促使恒定功率值的速度可調(diào)控區(qū)間能夠盡可能得以增大，并使之能夠符合于在進(jìn)行低速高功率切削之時(shí)對(duì)于電動(dòng)機(jī)輸出功率所提出的要求。
（三）變速箱公比選取
變速箱公比 與電動(dòng)機(jī)恒定功率可調(diào)控速度區(qū)間 相同，也就是 ，其功率的特征體現(xiàn)為持續(xù)、不間斷且沒(méi)有任何重疊的圖像。一般變速箱的級(jí)別采用z表示，主軸恒定功率變化區(qū)域?yàn)镽np：Rnp=
其中變速箱變速等級(jí)z可采取以下公式求出：
要想對(duì)該變速箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行假話處理，降低其級(jí)數(shù)，則不應(yīng)當(dāng)取較大公比值。變速箱公比，可選取超過(guò)電動(dòng)機(jī)恒定功率的速度調(diào)控區(qū)間值Rdp，也就是要確保 ，此時(shí)，變速箱內(nèi)每檔中便會(huì)出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)速僅可恒定扭矩變速，主傳動(dòng)系功率特性中即會(huì)出現(xiàn)“缺口”，將此稱之為功率下降區(qū)域。應(yīng)用該區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)速之時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)的限制，但也無(wú)法獲取全部輸出功率。為確保缺口位置的輸出功率及電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)將其適當(dāng)擴(kuò)大。此即為，對(duì)于變速箱的簡(jiǎn)化是將選取較大的功率額電機(jī)作為犧牲條件的。
若數(shù)控機(jī)床為橫線速切削要能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中進(jìn)行速度轉(zhuǎn)換，則應(yīng)當(dāng)將變速箱公比 選取為低于電動(dòng)機(jī)恒定功率值速度調(diào)控區(qū)間的Rdp，從而確保在主傳動(dòng)功率特性圖上仍可存在一小部分的重合區(qū)域，進(jìn)而求出其變速級(jí)數(shù)。
結(jié)束語(yǔ)
總而言之，在對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案開(kāi)展設(shè)計(jì)工作之時(shí)，一般需依據(jù)設(shè)計(jì)要求制定出多套設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)比分析來(lái)選取出最為適宜的一項(xiàng)方案。但是最終方案的是否可用，還要經(jīng)過(guò)科學(xué)化的評(píng)價(jià)分析來(lái)作出判斷。要想確保所設(shè)計(jì)出的能夠得到科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)，就必須要明確機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)置特性。希望通過(guò)本文的研究工作能夠?yàn)橛嘘P(guān)的數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)人員提供一些有價(jià)值的參考內(nèi)容。
參考文獻(xiàn)：
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