鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第IV頁鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要在目前生產(chǎn)自動(dòng)化的程度逐漸提升,由變頻調(diào)速系統(tǒng)控制的自動(dòng)化傳輸設(shè)備得到十分廣泛的應(yīng)用。生產(chǎn)者根據(jù)運(yùn)輸物料的不同屬性，而選擇不同的傳送機(jī)進(jìn)行輸送。鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)是應(yīng)用比較廣泛的一種傳輸機(jī)，鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制。鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種由變頻器后連接電動(dòng)機(jī)加減速機(jī)的控制系統(tǒng)。變頻器控制電機(jī)調(diào)速代替了恒速直流電機(jī)作為動(dòng)力裝置，使較高效率的驅(qū)動(dòng)性能和良好控制地機(jī)械特性得以實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)中變頻器的使用不僅簡化了機(jī)械的啟動(dòng)和控制電路的設(shè)計(jì)，還

2、提高了設(shè)備的性能使其更加安全可靠。文中根據(jù)設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)出了鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的主電路原理圖，經(jīng)過精確的生產(chǎn)參數(shù)計(jì)算，參照變頻器和電動(dòng)機(jī)的選型原則，在本文中著重設(shè)計(jì)了變頻調(diào)速系統(tǒng)中器件的選型這一部分，合理的選擇了變頻器、電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速系統(tǒng);變頻器;電動(dòng)機(jī)；減速機(jī)Electrical Chain Conveyor Drive System DesignABSTRACTDegree of automation in the current progressive upgrading of transmission equipment automation system controlled

3、 by a frequency converter to give a very wide range of applications. Producers Depending on the attribute transport of materials, and the choice of different conveyor conveyed. Chain conveyors are used widely as a conveyor, chain conveyor electric drive system generally adopts frequency control syst

4、em control. Electrical transmission chain conveyor of generally use variable speed system control. Electric Transmission System Frequency Control System is a connection control system of the motor acceleration and deceleration by the inverter unit. Inverter control motor speed instead of constant sp

5、eed DC motor as a power plant, the driving performance of high efficiency and good mechanical properties can be controlled to achieve. Use inverter control system not only simplifies the design of the machine to start and control circuits, and also improves the performance of the equipment to make i

6、t more secure. Paper designs depending on design requirements a main circuit diagram of the chain conveyor, through precise production parameter calculation, the inverter and the motor referring to the principle of selection, and in this paper focuses on the design of the frequency control system in

7、 which the device selection part, a reasonable choice of drive, motor and reducer.Keywords: frequency control system; converter; motor; reducer目錄摘要IABSTRACTII1 緒論11.1 本文設(shè)計(jì)的選題背景及目的11.2 本文研究課題的當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀21.3 本文設(shè)計(jì)的主要方法和內(nèi)容22 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)概述42.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)介紹42.2 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的分類及特點(diǎn)52.3 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)應(yīng)用特點(diǎn)63 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)原理73.1 電動(dòng)機(jī)調(diào)速指標(biāo)要求73.2

8、 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性83.3 變壓變頻調(diào)速的基本原理103.4 電力電子變壓變頻器114 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)器件選型134.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求134.2 電動(dòng)機(jī)選型設(shè)計(jì)144.2.1 電動(dòng)機(jī)選型的原則144.2.2 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算154.2.3 Y系列電動(dòng)機(jī)164.3 變頻選型設(shè)計(jì)164.3.1 變頻器的選型164.3.2 SINAMICS G120D分布式變頻器174.4 減速機(jī)的選擇設(shè)計(jì)204.4.1 減速機(jī)所需參數(shù)計(jì)算204.4.2 輸出軸承裝置設(shè)計(jì)214.4.3 K系列螺旋圓錐齒輪減速機(jī)225 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)255.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9、255.1.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)工作流程圖255.1.2 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)電氣原理圖265.2 變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與參數(shù)設(shè)置265.2.1 SINAMICS驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)265.2.2 SINAMICS G120D 變頻器基本參數(shù)設(shè)置27結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第32頁1 緒論1.1 本文設(shè)計(jì)的選題背景及目的在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)線中，自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備占據(jù)著愈來愈重要的地位。在物料運(yùn)輸中，各種運(yùn)輸設(shè)備已被廣泛的應(yīng)用。運(yùn)輸設(shè)備按主要工作的類型，可分為幾個(gè)部分：鏈?zhǔn)絺鬏斣O(shè)備，螺旋輸送設(shè)備，氣動(dòng)輸送設(shè)備等。在所有這些輸送設(shè)備中，鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)品種規(guī)格齊全，在生產(chǎn)中得到最為

10、廣泛的應(yīng)用。鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)是用鏈條拉動(dòng)牽引，承載傳送鏈，或安裝鏈板條，輥道運(yùn)輸，金屬網(wǎng)帶等運(yùn)載物料的傳輸機(jī)。由于鏈條上安裝的承載面的尺寸大小不同，可將鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)分類為：鏈板式，臺(tái)車式，鏈網(wǎng)式，托盤式，板條式等。另外，鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)通常也與其他運(yùn)輸機(jī)，起重裝置等設(shè)備組合成各種不同功能的生產(chǎn)線。鏈條式輸送機(jī)在運(yùn)輸物料的機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中歷史悠久，在生產(chǎn)中應(yīng)用的時(shí)間很長，由不同的結(jié)構(gòu)組成多品種的傳輸機(jī)，從而在機(jī)械化輸送領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位?，F(xiàn)有的鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)作為比較成熟電氣傳動(dòng)技術(shù)，使用的行業(yè)類型最為廣泛。它的種類也很多，有鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)，鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，懸掛鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，鏈板式輸送機(jī)等。在生產(chǎn)廣泛使用帶式傳輸機(jī)的當(dāng)下，鏈

11、式傳動(dòng)代替了皮帶傳動(dòng)和鋼絲傳動(dòng)的傳輸線，明顯改善了帶式輸送機(jī)傳輸帶易斷裂，輸送物料易打滑，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)繁復(fù)和其它使用方面的缺點(diǎn)。鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)在工業(yè)和農(nóng)業(yè)需求的生產(chǎn)線上應(yīng)用的十分廣泛。例如：紙制品，調(diào)味品，藥品，罐頭食品，乳品，飲料，化妝品，煙草等清潔用品的并自動(dòng)送輸，分配和包裝完成后的連線輸送等。然而，鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)方面還有許多需要改進(jìn)和加強(qiáng)的地方。鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理主要是，由PLC發(fā)送指令到變頻器，由變頻器接收的信號(hào)來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，再由減速機(jī)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整使其與鏈?zhǔn)綑C(jī)的速度進(jìn)行匹配，是機(jī)械設(shè)備可以完成生產(chǎn)工作。所以，不同的傳送對(duì)象需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)參數(shù)

12、有很大的不同，這就需要設(shè)計(jì)人員參照給定參數(shù)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，通過準(zhǔn)確的計(jì)算來選擇合適系統(tǒng)的變頻器、電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)，以確保鏈?zhǔn)捷斔驮O(shè)備正常而有效的工作。根據(jù)已知工作條件，設(shè)計(jì)出合理而合適的變頻調(diào)速系統(tǒng)，使得電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)高效率的運(yùn)行，是本文選題的主要目的1。1.2 本文研究課題的當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)生產(chǎn)的各方面技術(shù)發(fā)展的越來越快 ，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)更是日新月異。從出現(xiàn)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的概念以來，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)又有了新的發(fā)展。開發(fā)和完善電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，近年來引起工農(nóng)業(yè)研究人才很大的興趣。電氣傳動(dòng)的研究目標(biāo)是利用機(jī)器，通常是用傳動(dòng)控制系統(tǒng)和電腦等，最大化的代替人的勞動(dòng)，并且努力使機(jī)械自動(dòng)

13、化最終在這些方面得到改善并超出人工的工作能力。其研究的領(lǐng)域和應(yīng)用的范圍十分廣泛。例如，人工智能、自動(dòng)控制、智能機(jī)器人、PLC控制系統(tǒng)等。鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的研究是通過變頻調(diào)速的原理及應(yīng)用，從而爭取為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。隨著工業(yè)發(fā)展進(jìn)程的日益加快，生產(chǎn)傳輸對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的要求也在提高。而電氣傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前主要是依靠變頻調(diào)速技術(shù)來進(jìn)行控。變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)深入滲透到我們生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。V/F、直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC) 、矢量控制(VC)是變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要控制方式。V/F控制主要在生產(chǎn)系統(tǒng)成本和性能要求較低的場(chǎng)合應(yīng)用；而在系統(tǒng)性能要求較高的場(chǎng)合引入了矢量控制的應(yīng)用，即變頻調(diào)速系統(tǒng)廣為

14、應(yīng)用的時(shí)代開始了。在發(fā)展飛速的半導(dǎo)體技術(shù)中，MCU愈加強(qiáng)大的處理能力，不斷提升的處理速度，使變頻調(diào)速系統(tǒng)在處理復(fù)雜的任務(wù)時(shí)更加游刃有余，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法、觀測(cè)，傳動(dòng)性能達(dá)到前所未有的高度。而現(xiàn)在PWM合成驅(qū)動(dòng)方式是變頻驅(qū)動(dòng)的主要使用方式，PWM生成能力是否強(qiáng)大是對(duì)其控制器的基本要求。隨著近年來半導(dǎo)體技術(shù)飛速的發(fā)展和數(shù)字控制的應(yīng)用普及，應(yīng)用矢量控制已經(jīng)從高性能領(lǐng)域拓展到通用驅(qū)動(dòng)和專用驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，像洗衣機(jī)、冰箱、變頻空調(diào)等家庭生活中常用的家用電器都有涉及。交流驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)在傳輸設(shè)備、自動(dòng)化出版設(shè)備、加工工具、電梯、風(fēng)機(jī)泵、壓縮機(jī)、起重設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、軋鋼類、電動(dòng)汽車及其它領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用2

15、。1.3 本文設(shè)計(jì)的主要方法和內(nèi)容 變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)前電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的控制方法。本文主要的內(nèi)容是鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的工作條件以及相關(guān)參數(shù)，通過嚴(yán)謹(jǐn)而精確的計(jì)算，合理的選擇出變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的器件。文中設(shè)計(jì)使用變頻來控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，來控制鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行的方式是生產(chǎn)效率得到提高。用PLC控制，控制系統(tǒng)的可靠性被大大提高。變頻器控制電機(jī)調(diào)速代替了恒速直流電機(jī)作為動(dòng)力裝置，使較高效率的驅(qū)動(dòng)性能和良好控制特性得以實(shí)現(xiàn)。本文中根據(jù)設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)出了鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣原理圖，并通過精確的生產(chǎn)參數(shù)計(jì)算，經(jīng)過精確的生產(chǎn)參數(shù)計(jì)算，參照變頻器和電動(dòng)機(jī)的選型原則，合

16、理選擇了變頻調(diào)速系統(tǒng)的變頻器、電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)。2 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)概述2.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)介紹鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)使用的是鏈條攜帶負(fù)載，拉動(dòng)，或通過在鏈條上安裝金屬網(wǎng)帶，板條，輥道軸承來運(yùn)輸材料的輸送機(jī)械。輸送設(shè)備有許多的類型，但是，在實(shí)際的生產(chǎn)里它是是獲得最為廣泛使用的。規(guī)格品種齊全是鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備被頻繁采用的原因。此外，鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)也可以和其它的運(yùn)輸機(jī)，提升裝置等設(shè)備組成各種不同功能的生產(chǎn)線。它們分別可以完成不同需求的輸送工作。在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)線中自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備占據(jù)著愈來愈重要的地位,在物料運(yùn)輸中，各種運(yùn)輸設(shè)備已被廣泛的應(yīng)用。鏈條輸送這一類型地輸送設(shè)備根據(jù)工作地主工種地不同，可以分為好幾個(gè)種類的設(shè)備

17、。這些輸送設(shè)備，唯有鏈條輸送機(jī)地規(guī)格和品種最全，所以在實(shí)際生產(chǎn)中被使用的頻率總是很高。在生產(chǎn)廣泛使用帶式傳輸機(jī)的當(dāng)下，鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)代替皮帶傳動(dòng)和鋼絲傳動(dòng)的傳輸線，明顯改善了帶式輸送機(jī)傳輸帶容易發(fā)生斷裂，容易打滑，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)繁復(fù)和其它使用方面的缺點(diǎn)。鏈條式輸送機(jī)在運(yùn)輸物料的機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中歷史悠久，在生產(chǎn)中應(yīng)用的時(shí)間長，各種各樣的結(jié)構(gòu)組成多品種的傳輸機(jī)，從而在機(jī)械化輸送領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位。圖2.1 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)工作示意圖1. 電動(dòng)機(jī)；2.V帶傳動(dòng)；3.鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)；4.螺旋圓錐齒輪減速器在各類傳輸機(jī)的應(yīng)用中，被應(yīng)用比較廣泛的傳輸機(jī)就是鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)。鏈傳動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是一個(gè)比較成熟地電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)了。鏈?zhǔn)絺鬏?/p>

18、機(jī)控制的設(shè)備現(xiàn)在所使用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，一般都是采用變頻調(diào)速來進(jìn)行速度調(diào)節(jié)地。2.2 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的分類及特點(diǎn)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)是通過鏈條驅(qū)動(dòng)牽引，輸送輥，金屬網(wǎng)帶，或安裝板條鏈條，軸承和傳動(dòng)鏈來輸送物料傳輸機(jī)。可是，鏈條的承載表面是有不同的尺寸的。如果分類的話可為：鏈板.臺(tái)車式.鏈網(wǎng)式.托盤式.板條式等。此外，鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)也是常和其它類型地運(yùn)輸機(jī).升降起重裝置.還有其他設(shè)備組成各種生產(chǎn)線的具有不同的功能。這里介紹幾種鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)。1.管鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī) 鏈條式送料地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是輸送地裝置是容積式的?？梢詫?shí)現(xiàn)，對(duì)被輸送的材料地運(yùn)輸和數(shù)量測(cè)量。高填充度地輸送方式減低了輸送用鏈條的速度，磨損是非常低的。而且使機(jī)器運(yùn)行的聲

19、音也很小。交通運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候可以保證無粉塵泄漏到環(huán)境里。輸送機(jī)可以發(fā)送冷.熱.沸騰等不同條件和工況地介質(zhì)。 2.FU型鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī) FU型地鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)。一般是用于水平（或者是傾斜角小于等于十五度的）輸送粉狀.粒狀材料。密封安全.高效.節(jié)能.使用壽命長.易維護(hù)且運(yùn)行可靠。它地使用性能比螺旋輸送機(jī)等其他許多種類的機(jī)械設(shè)備都要好。使用起來性價(jià)比和性能參數(shù)都是比較理想的。3.BFW型鏈板式輸送機(jī) BFW型鏈板輸送機(jī)。主要是使用在造紙工業(yè)，沿水平或傾斜（小于或等于三十度）地輸送條件。輸送各種捆狀，散裝，體積大的生產(chǎn)廢料。還有各種紙漿包或其他材料。在造紙業(yè)生產(chǎn)中，輸送散裝物料從地面到散漿機(jī)是它的主要用途。直到實(shí)

20、現(xiàn)連續(xù)均勻喂養(yǎng)。4.板鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī) 板鏈輸送機(jī)地功能被較完善使用地主要場(chǎng)合。是機(jī)電行業(yè).和大型家電工廠地物流設(shè)備。像冰箱，空調(diào)地零部件和汽車地總組合裝配等。能夠承載重量大地工件是它最大的特點(diǎn)。并且可以固定在貨盤上，可以連續(xù)的或這按一定的操作節(jié)奏。還能做產(chǎn)品地在線老化測(cè)試運(yùn)行。2.3 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)應(yīng)用特點(diǎn)1.運(yùn)輸?shù)哪芰軓?qiáng)。能夠傳送大量地材料在比較狹小的空間里，而且高效率的運(yùn)輸。輸送速度可以在6米每小時(shí)至600米每小時(shí)之間控制。2.傳輸物料的時(shí)候需要地能耗很低。借助與運(yùn)輸物料地內(nèi)部，摩擦而產(chǎn)生地力。將材料地驅(qū)動(dòng)方式由推動(dòng)改為拉動(dòng)。與螺旋式輸送機(jī)相比較，它的能源節(jié)約可以高達(dá)百分之五十。圖2.2 鏈?zhǔn)絺?/p>

21、輸機(jī)細(xì)節(jié)圖3.密封和安全。運(yùn)行比較安全和可靠。機(jī)殼制做成全密封地，所以粉塵不會(huì)泄漏出來。4.使用壽命長達(dá)8年。由合金鋼材制成的，傳送鏈?zhǔn)怯孟冗M(jìn)的熱處理方式。正常的使用壽命一般大于5年，運(yùn)送的物料屬性不同，鏈滾子壽命大于或等于2至3年。5.有靈活的工藝布局。在高架，地面或凹坑均可以布置。水平或斜坡（小于或等于十五度）安裝。也可同機(jī)水平加爬坡安裝?？啥帱c(diǎn)進(jìn)出料。6.使用成本低。超級(jí)省電耐用，維修概率低，成本只是螺旋機(jī)的十分之一。使主機(jī)地正常運(yùn)行得到保障，這樣在生產(chǎn)中就能使產(chǎn)量得以增長。降低消耗。提高效率。7.系列齊全，F(xiàn)U系列有FU150、FU200、FU270、FU50、FU410、FU500、

22、FU600和FU700等各種型號(hào)，并均可提供兩種型式的雙向輸送。3 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)原理3.1 電動(dòng)機(jī)調(diào)速指標(biāo)要求1.調(diào)速范圍電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載(電流為額定值)情況下所能得到的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍，用D表示，即： （3.1）2.調(diào)速方向調(diào)速方向指調(diào)速后的轉(zhuǎn)速比原來的額定轉(zhuǎn)速(基本轉(zhuǎn)速)高還是低。若比基本轉(zhuǎn)速高，稱為往上調(diào)，比基本轉(zhuǎn)速低，稱為往下調(diào)。3.調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性由一定范圍內(nèi)能得到的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)來說明。級(jí)數(shù)越多，相鄰兩轉(zhuǎn)速的差值越小，平滑性越好。如果轉(zhuǎn)速只能跳躍式的調(diào)節(jié)，例如只能從3000r/min一下調(diào)節(jié)到1500r/min，在又調(diào)節(jié)到1000 r/min等，兩者之

23、間的轉(zhuǎn)速無法得到，這種調(diào)速稱為有級(jí)調(diào)速。如果在一定的調(diào)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速都可以得到則稱為無級(jí)調(diào)速。無級(jí)調(diào)速的平滑性當(dāng)然就比有級(jí)調(diào)速好。平滑的程度可用相鄰兩轉(zhuǎn)速之比來衡量，稱為平滑系數(shù)，即: （3.2）越接近于1，平滑性越好。無級(jí)調(diào)速時(shí)=1，平滑性最好。4.調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性是用來說明電動(dòng)機(jī)在新的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速變化的程度，通常用靜差率來表示。其定義為：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降-與理想空載轉(zhuǎn)速之比，即： （3.3）越小，穩(wěn)定性越好。靜差率與機(jī)械特性的硬度有關(guān)，而機(jī)械特性的硬度的定義為: （3.4）越大，轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，變化的程度就越小

24、，機(jī)械特性就越硬，靜差率就越小，穩(wěn)定性就越好。靜差率還與理想空載轉(zhuǎn)速的大小有關(guān)。例如兩條平行的機(jī)械特性硬度相同，在靜差率公式中的相同，由于不同，他們的就不同，大的，小，小的，就大。5.調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載電動(dòng)機(jī)在各種不同轉(zhuǎn)速下滿載運(yùn)行時(shí)，如果允許輸出的功率相同，則這種調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速；如果允許輸出的轉(zhuǎn)矩相同，則這種調(diào)速的方法稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速3。3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性1.值為常數(shù)時(shí)變頻調(diào)速地機(jī)械特性接下來我們就來分析一下機(jī)械特性中的三個(gè)特殊的點(diǎn)，然后由它們來確定機(jī)械特性：（1）同步點(diǎn)：由，則，下調(diào)，隨之下降。（2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)由c為常數(shù)，為常數(shù)臨界轉(zhuǎn)差率為： (3.5)臨界轉(zhuǎn)速降：

25、 (3.6)臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)速降均為常數(shù)。因此，在不相同的頻率條件的時(shí)候，使電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩始終保持不變，且相對(duì)地最大轉(zhuǎn)矩地轉(zhuǎn)速降也能不發(fā)生改變。所以其機(jī)械特性基本上是平行的。不過要是被下調(diào)得太小，由于也是很小的，那么這個(gè)時(shí)候定子上地電阻上地壓降就不能再被忽略不計(jì)了，但這樣會(huì)讓、下降地更加地嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)地會(huì)變得更小。（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： （3.7）所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨頻率下降而增加。根據(jù)以上結(jié)論可以得到當(dāng)?shù)闹凳浅?shù)的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)的三相異步電動(dòng)機(jī)地變頻調(diào)速特性規(guī)律圖為，如圖3.1所示： 圖 3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)為常數(shù)時(shí)變頻調(diào)速機(jī)械特性1.的變頻調(diào)速機(jī)械特（1）同步點(diǎn)：由，則，當(dāng)調(diào)高時(shí)，隨之

26、上升。（2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：由，當(dāng)調(diào)高時(shí)，減小。（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：，當(dāng)被調(diào)節(jié)增大的時(shí)候，電機(jī)在起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩將會(huì)大大地減小。所以，這時(shí)我們能夠畫出電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的規(guī)律圖，如圖3.2所示：圖 3.2 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性3.3 變壓變頻調(diào)速的基本原理通過改變電壓和頻率，可以使三相異步電動(dòng)機(jī)地同步轉(zhuǎn)速得到改變。這是調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法之一。在保持不變的情況下（表示極對(duì)數(shù)），卻可以因頻率發(fā)生改變而跟著改變（表示同步轉(zhuǎn)速）。表達(dá)公式為： （3.8）由式（3.8）可以得出，異步電動(dòng)機(jī)地實(shí)際轉(zhuǎn)速可以表示為： （3.9）在這里，表示穩(wěn)態(tài)速降，且。的大小與負(fù)載的大小相關(guān)。由式（3.8）和式（3.9），得： （3.10）

27、（3.11）其中： 氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)地有效值，單位為V； 定子頻率，單位為Hz； 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； 定子基波繞組系數(shù)； 每極氣隙地磁通量，單位為Wb；由式（3.8）知，想要將磁通中地氣隙磁通量控制不變，就要使得定子頻率和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)得到相應(yīng)地控制。所以，由以上所得出的結(jié)論，基本就可以確定，想要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以通過改變電動(dòng)機(jī)在額定工作下的電源頻率的方法來進(jìn)行調(diào)節(jié)43.4 電力電子變壓變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。要想使異步電動(dòng)機(jī)地變頻調(diào)速得以實(shí)現(xiàn)，則電機(jī)地工作電源需得是頻率與電壓都可以進(jìn)行調(diào)節(jié)地交流電源。靜止式的電機(jī)功率

28、轉(zhuǎn)換器是由不同的電力電子器件來構(gòu)成的，而這一裝置也是可調(diào)節(jié)的交流電源常常會(huì)使用的,也就是通常使用的變頻器。整流逆變直接變頻+ 恒壓恒頻直流 變壓變頻恒壓恒頻 變壓變頻a b 圖3.3 變頻器結(jié)構(gòu)示意圖a.交-直-交變頻器 b.交-交變頻器在21世紀(jì)初期的時(shí)候，工業(yè)上使用的頻率轉(zhuǎn)換器（即變頻器），主要采用的整流原理是交流 - 直流 - 交流的方式。通過把工頻交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，之后再將其變換為，直流電源地電壓和頻率，都可以被控制地交流電源，再將它供給電機(jī)使用。由整流，中間直流環(huán)節(jié)，逆變和控制四個(gè)部分共同組成了一般變頻器的主電路。圖3.3所中示，為交-直-交和交-交變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖。變頻器若

29、按照整流的方式可以分類為交-交型變頻器和交-直-交型變頻器兩種。把電壓和頻率恒定的交流電通過整流，使其轉(zhuǎn)換為成直流電，然后再把直流電再給逆變成一種頻率、電壓可以調(diào)節(jié)地交流電。這一過程就是交-直-交變頻器的整流過程。然而，不需要將中間將電流整流為直流環(huán)節(jié)的變頻方式，則被叫做直接變頻。由于，晶閘管（SCR）屬于半控型電力電子器件，所以晶閘管的開、關(guān)不能通過門極來進(jìn)行控制。由SCR組成了早期的逆變器。變頻器要想完成換相，只有通過使用強(qiáng)迫換流裝置才能完成，而且主電路地結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。另外，晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷的速度很慢，所以變頻器開、關(guān)的頻率就很低，造成輸出電壓諧波分量很大。但是，全控型電力電子器件的導(dǎo)通和斷

30、開都可以通過門極來完成控制，并且它導(dǎo)通和關(guān)斷的速度也普遍要比晶閘管高。因此，現(xiàn)在的變頻器基本上都使用全控型電力電子器件來制作。脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是大多數(shù)地，當(dāng)下工農(nóng)業(yè)等使用的變頻器所使用的控制技術(shù)。它的基本控制思想為：通過控制變頻器中使用的電力電子器件的導(dǎo)通和斷開，使得輸出的脈沖序列的寬度是按照一定地規(guī)律來變化的且電壓的幅值也是相同的。這樣一來我們期望得到的輸出電壓就可以使用這種高頻率的脈沖序列來替換M+ Ud2ABCUd2圖3.4 交-直-交變頻器主回路結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示，左半部分由不可控地整流橋，來把三相交流電整流為恒壓直流電。右半部分負(fù)責(zé)吧直流電轉(zhuǎn)換為頻率、電壓都可調(diào)節(jié)地交流電，為了使直

31、流電壓地脈動(dòng)減小還設(shè)置了濾波環(huán)節(jié)在中間位置，就是逆變器。由左半部分和右半部分共同組成交-直-交變頻器地主回路結(jié)構(gòu)圖。使用調(diào)節(jié)脈沖寬度來進(jìn)行控制的方法，輸出的諧波分量小。缺點(diǎn)就是，如果電動(dòng)機(jī)在回饋制動(dòng)狀態(tài)下工作地時(shí)候，不能把能量回饋至電網(wǎng)。這時(shí)會(huì)使直流側(cè)地電壓很快地上升，這個(gè)上升地電壓就叫做泵升電壓4。4 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)器件選型4.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求本文是為汽車車架運(yùn)送到總裝這一過程設(shè)計(jì)一個(gè)合理的鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，輸送的對(duì)象即汽車車架質(zhì)量大約為2100kg左右。因此，傳輸機(jī)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)機(jī)的要求必須能克服鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)的牽引阻力，驅(qū)動(dòng)能帶動(dòng)運(yùn)輸物體并且傳動(dòng)過程能進(jìn)行調(diào)

32、速、啟?？刂疲也荒芾速M(fèi)設(shè)備動(dòng)力。所以，本系統(tǒng)對(duì)變頻器的要求是，在符合電動(dòng)機(jī)功率的前提下，能盡量優(yōu)化自身功能，即自身功能盡可能的完善。對(duì)于整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求即，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)速狀態(tài)工作和調(diào)速狀態(tài)工作，整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制。一旦運(yùn)輸物料的質(zhì)量、體積等性質(zhì)發(fā)生改變，可以及時(shí)將數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng)中，進(jìn)行自動(dòng)控制調(diào)節(jié)5。 圖4.1 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和無外部結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的牽引阻力一般在14004000N/t之間，在大多數(shù)情況下，需要咨詢滑軌制造商和仔細(xì)考慮相關(guān)工作環(huán)境的需求。在汽車生產(chǎn)地流程里，生產(chǎn)完成的車架要運(yùn)送到總裝出進(jìn)行組合，這個(gè)過程使用地就是鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)來進(jìn)行傳輸。驅(qū)動(dòng)以連接變頻器控制三相四極異步電機(jī)

33、，后接螺旋傘齒輪減速箱，進(jìn)而控制鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)工作的形式，假定工廠以三班輪換制運(yùn)作。表4.1 計(jì)算所需數(shù)據(jù) 名稱 符號(hào) 數(shù)據(jù)速度 24 m/min加速度 a 0.1m/s2滑動(dòng)摩擦系數(shù) 0.3（鏈條和滑軌之間） 負(fù)載質(zhì)量 2100kg鏈條重量 10kg/m鏈條數(shù)量 2車輪直徑 157mm(輸送鏈)車輪直徑 88mm(傳動(dòng)鏈)附加力 1500N附加質(zhì)量 3500kg效率 0.85傳動(dòng)長度 L 6m傳動(dòng)鏈上工作的兩個(gè)車輪直徑是相同的，所以輔助傳動(dòng)比為1。附加力是因?yàn)閼覓煸谲嚰苌系牟糠直煌想S。這一部分的質(zhì)量是4.2 電動(dòng)機(jī)選型設(shè)計(jì)4.2.1 電動(dòng)機(jī)選型的原則1.根據(jù)負(fù)載的啟動(dòng)特性、運(yùn)行特性及生產(chǎn)機(jī)械工作

34、的各種要求，選出最適合于這些特性的電動(dòng)機(jī)。2.選擇具有與適用場(chǎng)所的環(huán)境相適應(yīng)的防護(hù)方式及冷卻方式的電動(dòng)機(jī)，選擇能適合電動(dòng)機(jī)所處環(huán)境條件的結(jié)構(gòu)形式。3.為了使整個(gè)系統(tǒng)高效率運(yùn)行，要綜合考慮電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)及電壓等級(jí)。4.計(jì)算和確定合適的電動(dòng)機(jī)的容量。通常實(shí)際制造的電動(dòng)機(jī)，在75%100%額定負(fù)載時(shí)，效率最高。因此，應(yīng)使設(shè)備需求的容量與被選電動(dòng)機(jī)的容量差值最小，是電動(dòng)機(jī)的效率被充分利用。5.選擇可靠性高、便于維護(hù)的電動(dòng)機(jī)。6.考慮到互換性，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)。4.2.2 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算1.鏈條的總質(zhì)量鏈條在行駛軌道的上方和下方都有，所以設(shè)備中使用地鏈條的總質(zhì)量是必須考慮的 （4.1）2.牽引阻力 （4

35、.2）3.額定功率 （4.3） 傳動(dòng)系統(tǒng)中，選擇使用地電機(jī)工作參數(shù)需得滿足以下條件：額定功率 =5.5kw轉(zhuǎn)矩 =36Nm轉(zhuǎn)速 =1,455r/min轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =0.0209kgm2 （ 這里不做說明）本文中的設(shè)計(jì)選用的電動(dòng)機(jī)為Y系列電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132S1-2，P=5.5kw4.2.3 Y系列電動(dòng)機(jī)Y系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。安裝尺寸和功率等級(jí)符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方法為IC411，連續(xù)工作制（S1）。適用于驅(qū)動(dòng)無特殊要求的機(jī)械設(shè)備，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、攪拌機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械等。   Y系列電動(dòng)機(jī)

36、效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。Y80315電動(dòng)機(jī)符合Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件JB/T9616-1999。Y355電動(dòng)機(jī)符合Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件JB5274-91。Y80315電動(dòng)機(jī)采用B級(jí)絕緣。Y355電動(dòng)機(jī)采用F級(jí)絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為接法。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40；最低環(huán)境空氣溫度為-15；最濕月月平均最高相對(duì)濕度為90%；同時(shí)該月月平均最低溫度不高于25。 本設(shè)計(jì)通過綜合考慮Y系列電機(jī)的使用性能，確定在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中

37、使用Y系列電機(jī)。并且在詳細(xì)地查閱過Y系列電機(jī)技術(shù)參數(shù)表后，選擇Y132S1-2型號(hào)電機(jī)。圖4.2 Y132S1-2三相異步電動(dòng)機(jī)4.3 變頻選型設(shè)計(jì)4.3.1 變頻器的選型電動(dòng)機(jī)的容量和機(jī)械負(fù)載特性是選擇變頻器性能和型號(hào)的依據(jù)。使用變頻器來進(jìn)行速度調(diào)節(jié)控制的電動(dòng)機(jī)，具有啟動(dòng)時(shí)的電流小，可以完成連續(xù)調(diào)速，而且最高轉(zhuǎn)速不受電源高低地影響，在低速條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候是恒轉(zhuǎn)矩輸出。在選擇變頻器前要對(duì)控制對(duì)象地負(fù)載特性進(jìn)行分析，并選擇電動(dòng)機(jī)的容量。選取地變頻器類型首先要符合用途合適的條件，然后對(duì)變頻器的容量進(jìn)行確定。變頻器的選型原則：根據(jù)機(jī)械設(shè)備對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的要求，來確定機(jī)械設(shè)備需要地最大輸入功率。可通過公

38、式（4.4）計(jì)算: （4.4）式中: P 機(jī)械要求的輸入功率，kW；n 機(jī)械轉(zhuǎn)速，r/min；T 機(jī)械的最大轉(zhuǎn)矩，N·m。根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的參數(shù)可計(jì)算得：變頻器要求電動(dòng)機(jī)地調(diào)速范圍，要能夠盡可能的符合電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，使得電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力得到相對(duì)的提高。若要使電動(dòng)機(jī)可以在短時(shí)間的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速的情況下也能夠繼續(xù)工作，那么實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速必須小于電動(dòng)機(jī)的最大速度。最后，根據(jù)變頻器的額定電流和輸出功率比電機(jī)額定電流和額定功率稍微大一點(diǎn)的使用原則，來確定適合的變頻器的參數(shù)和型號(hào)。按照本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)功率要求，和相關(guān)保護(hù)條件和安裝方法（分布式控制柜），變頻器的選擇應(yīng)該與電動(dòng)機(jī)的功率相搭配，即變頻器的

39、功率應(yīng)大于5.5kw且避免效率浪費(fèi)。在這種情況下，使用分布式地系統(tǒng)建立一個(gè)PROFINET通信是很便捷的。所以，在這里我們選用了SIEMENS 的SINAMICS G120D 分布式變頻器6。4.3.2 SINAMICS G120D分布式變頻器1. SINAMICS G120D變頻器說明西門子新型 SINAMICS G120D 分布式變頻器系列如圖4.2，是用于完成要求苛刻的驅(qū)動(dòng)任務(wù)的解決方案，尤其可在輸送系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)使用。SINAMICS G120D 可對(duì)三相異步電機(jī)執(zhí)行平穩(wěn)的閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制，滿足輸送系統(tǒng)應(yīng)用中的全部要求，即從簡單的頻率控制一直到要求苛刻的矢量控制。表4.2 SINAMICS G

40、120D 技術(shù)數(shù)據(jù)電氣數(shù)據(jù) G120D 輸入電壓 3 相 380V AC 3 相 500V AC + 10% - 15% 功率范圍 0.75KW 7.5KW輸入類型 IT，TN，TT 輸出頻率 0 - 650Hz控制技術(shù) V/f，F(xiàn)CC，無傳感器矢量控制 (SLVC)，帶編碼器反饋的矢量控制數(shù)字量輸入 最多6點(diǎn)數(shù)字量輸入，取決于控制單元，24V DC數(shù)字量輸出 2點(diǎn)數(shù)字量輸出控制接口 PROFIBUS、PROFINETSINAMICS G120D擁有IP65的高防護(hù)等級(jí)地完美地模塊化結(jié)構(gòu)。支持可用性高的設(shè)備，能夠無縫集成到機(jī)械設(shè)備，且可以最大限度地減少備件庫存。它的電源模塊里面有再生反饋能力的

41、設(shè)計(jì)，可以大大的節(jié)省電力。通過PROFIBUS或PROFINET通信系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)器可以與SIEMENS TIA系列自動(dòng)化進(jìn)行最佳地集成使用。 該系列不同設(shè)備的類型，輸出功率可以達(dá)到從0.75千瓦至7.5千瓦的超大輸出范圍，可以廣泛地應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)解決方案中。表4.2和表4.3為SINAMICS G120D技術(shù)數(shù)據(jù)表和功能表。圖4.2 SINAMICS G120D 分布式變頻器表4.3 SINAMICS G120D功能表功能 G120D軟件功能 可編程斜坡升速時(shí)間0.650s，斜坡平滑；變頻器在電源電壓消失或出現(xiàn)故障后重新上電時(shí)的故障確認(rèn)和自動(dòng)再起動(dòng)功能；捕捉再啟動(dòng): 電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)變頻

42、器和電機(jī)重新連接；信號(hào)在驅(qū)動(dòng)器中通過自由功能塊進(jìn)行本地預(yù)處理；可切換的3組電機(jī)數(shù)據(jù)；使用一個(gè)內(nèi)部PID控制器實(shí)現(xiàn)簡單過程控制；定位降速斜坡；動(dòng)能緩沖；保護(hù)功能 電機(jī)過熱（PTC/KTY，I2t）、電源裝置與負(fù)載占空比監(jiān)視、過電壓和欠電壓、接地故障、防失速、裝置/系統(tǒng)保護(hù)功能集成的安全功能 STO，SS1，SLS通過PROFIsafe進(jìn)行控制可控制的電機(jī) 感應(yīng)電機(jī)2.SINAMICS G120D優(yōu)點(diǎn)（1）集成和模塊化： 具有極強(qiáng)的擴(kuò)展性能，即使在未來設(shè)備的驅(qū)動(dòng)解決方案中使用也能滿足需求，自我維護(hù)極高且操作極其簡單.（2）具有集成的安全功能：它擁有的STO、SS1和SLS功能世界范圍內(nèi)獨(dú)有的，無需

43、傳感器。可以提供安全地?zé)o縫集成自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)環(huán)境，且是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建設(shè)成本降低。 （3）能量回饋特性可以很好地節(jié)省能源：降低空間和能源的需求，沒有制動(dòng)電阻或斷器；無需使用電源電抗器；輸入地電源零諧波反饋值接近于零，所以器械對(duì)熱功率損耗比較低；與同類型的變頻器相比，SIEMENS G120系列輸入電流可以降低至原來的百分之八十。（4）通過PROFIBUS和PROFINET進(jìn)行連接：這種將變頻器直接地集成到全集成自動(dòng)化的環(huán)境中，可以降低設(shè)備接口成本，且實(shí)現(xiàn)車間范圍內(nèi)的組態(tài)。4.4 減速機(jī)的選擇設(shè)計(jì)4.4.1 減速機(jī)所需參數(shù)計(jì)算1.計(jì)算減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速 （4.5）2.需要的減速機(jī)傳動(dòng)比 對(duì)于四級(jí)電動(dòng)機(jī)，額

44、定轉(zhuǎn)度大約是1450r/min （4.6）3.慣性外矩慣性外矩由負(fù)載對(duì)鏈條的作用（）,鏈條總重量（）,和被拖隨部分質(zhì)量（） （4.7）要考慮對(duì)齒輪減速機(jī)的使用系數(shù)要求,沖擊載荷或 與的比值必須首先確定,由沖擊負(fù)荷和每天24小時(shí)內(nèi)的工作時(shí)間（三班輪換）決定使用系數(shù)大約為1.4到1.6，使用系數(shù)與機(jī)器使用開關(guān)頻率也有一定關(guān)系。4.選擇減速機(jī) 所需的最大額定轉(zhuǎn)矩為： （4.8）通過上述一系列的計(jì)算，可以求得以下減速機(jī)的技術(shù)參數(shù)輸出轉(zhuǎn)矩：傳動(dòng)比： 使用系數(shù)： （4.9）本文中地設(shè)計(jì)是，通過綜合考慮K系列螺旋傘齒輪減速機(jī)的使用性能，確定在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中使用K系列螺旋傘齒輪減速機(jī)。并通過查找K系列螺旋傘齒

45、輪減速機(jī)技術(shù)參數(shù)表：5.5KW 的K87螺旋傘齒輪減速機(jī)技術(shù)參數(shù)完全符合計(jì)算所得參數(shù)，所以選擇5.5KW的K87型號(hào)螺旋錐齒輪減速機(jī)。5.徑向力檢查減速機(jī)徑向力的產(chǎn)生： （4.10）這里，M是變速箱輸出軸轉(zhuǎn)矩。在問題中根據(jù)不同應(yīng)的用（靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的組件劃分，開關(guān)頻率）M需要確定。d 表示地是變速箱軸上地齒輪，鏈條輪等輪的直徑。如果鏈條再工作地過程中，有預(yù)緊力產(chǎn)生，那么下面這些必須被考慮： （4.11）根據(jù)目錄說明，這個(gè)值高于允許的徑向力與標(biāo)準(zhǔn)軸承布置，應(yīng)該使用增強(qiáng)的輸出軸軸承，所以選擇K88螺旋傘齒輪減速箱是符合的。4.4.2 輸出軸承裝置設(shè)計(jì)重新計(jì)算加速過程1.計(jì)算軸承是否可以提供所需的加速度

46、接下來的計(jì)算中要用到所需的加速轉(zhuǎn)矩，所以： （4.12） （4.13） （4.14）當(dāng)輸出扭矩是28Nm時(shí)，加速轉(zhuǎn)矩低于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（36Nm），所以可以達(dá)到需要的加速度。當(dāng)功率為4kw時(shí)，下一個(gè)電機(jī)功率的大小理論上會(huì)達(dá)到所需值的極限，因此，這種情況用于特殊功率條件的時(shí)候。然而，考慮牽引阻力和摩擦值在開始工作時(shí)的不確定性和一定的工作需求，應(yīng)該選用功率為5.5kw的電動(dòng)機(jī)。2.需用加速度 不在鏈條上的部分通常是被拖拽著的。因此，需要進(jìn)行檢查看是否產(chǎn)生的附加力，使零件和底盤上滑鏈。而且，在加速地中間過程里允許力必須大于所需牽引力 （4.15） 是汽車底盤框架與鏈條之間的摩擦系數(shù)為了與牽引阻力的計(jì)算

47、值做比較，必須大于。上述最小需求值方程用來確定摩擦系數(shù)，對(duì)在底盤支架下方的材料應(yīng)做出相應(yīng)的選擇。所以，在這里選則配用增強(qiáng)的輸出軸軸承。4.4.3 K系列螺旋圓錐齒輪減速機(jī)螺旋圓錐齒輪即螺旋傘齒輪，常用于兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞。圓錐齒輪的輪齒分布在一個(gè)圓錐體的表面，其齒形從大端到小端逐漸減小。螺旋傘齒輪傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比穩(wěn)定，圓弧重疊系數(shù)大，承載能力高，傳動(dòng)平穩(wěn)平順，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)能省料，節(jié)省空間，耐磨損，壽命長，噪音小。圖4.3 螺旋圓錐齒輪在各種機(jī)械傳動(dòng)中，以螺旋傘齒輪的傳動(dòng)效率為最高，對(duì)各類傳動(dòng)尤其是大功率傳動(dòng)具有很大的經(jīng)濟(jì)效益；傳遞同等扭矩時(shí)需要的傳動(dòng)件傳動(dòng)副最省空間，比皮

48、帶、鏈傳動(dòng)所需的空間尺寸??；螺旋傘齒輪傳動(dòng)比永久穩(wěn)定，傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是各類機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)中對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求；螺旋傘齒輪工作可靠，壽命長。系列螺旋傘齒輪減速機(jī)性能特點(diǎn)：垂直輸出、結(jié)構(gòu)緊湊、硬齒面?zhèn)鬟f扭矩大、高精度的齒輪保證了工作平穩(wěn)、噪音低、壽命長；安裝方式：底腳安裝、空心軸安裝、法蘭安裝、扭力臂安裝、小法蘭安裝；輸入方式：電機(jī)直聯(lián)、電機(jī)皮帶聯(lián)接或輸入軸、聯(lián)接法蘭輸入；輸出方式：空心軸輸出或?qū)嵭妮S輸出，平均效率為94%。K系列螺旋傘齒輪減速機(jī)采用單元結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)原理，大量減少了零部件種類和庫存量，也大大的縮短了交貨周期。節(jié)省空間，可靠耐用，承受過載能力高，功率可達(dá)200KW，能耗低，性能優(yōu)

49、越，減速效率高達(dá)95%以上，振動(dòng)小，噪音低，剛性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)高頻熱處理，經(jīng)過精密加工，構(gòu)成了斜齒輪，傘齒輪部件通用性強(qiáng)，維護(hù)成本低，特別是生產(chǎn)線，只需要用內(nèi)部幾個(gè)傳動(dòng)件即可保證整線正常生產(chǎn)的維修保養(yǎng)。減速機(jī)效率高達(dá)96%，振動(dòng)小，噪音低、性能優(yōu)越、密封性能好、可在有腐蝕、潮濕等惡劣環(huán)境中連續(xù)工作。圖4.4 K系列螺旋傘齒輪減速機(jī)表4.4為5.5KW 的K87螺旋傘齒輪減速機(jī)技術(shù)參數(shù)：表4.4 5.5KW 的K87螺旋傘齒輪減速機(jī)技術(shù)參數(shù)輸出轉(zhuǎn)速r/min輸出扭矩Nm傳動(dòng)比i使用系數(shù)fs級(jí)數(shù)P17-52956-296027.88-86.341.37-2.745 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)5.

50、1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)工作流程圖控制指令PLCY132S1-2三相異步電機(jī)SINMICS G120D分布式變頻器鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)K87螺旋圓錐齒輪減速機(jī)圖5.1 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)工作流程圖 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的信號(hào)指令控制的過程如圖5.1所示。主控制指令有程序技術(shù)人員在控制室由控制系統(tǒng)的主機(jī)進(jìn)行下達(dá)給PLC進(jìn)行編譯和轉(zhuǎn)換，接下來將動(dòng)作指令傳輸?shù)絊INMICS G120D分布式變頻器內(nèi)?？刂浦噶钤偻ㄟ^變頻器下達(dá)到Y(jié)132S1-2三相異步電機(jī)，由于電機(jī)直接輸出的轉(zhuǎn)速往往和外接輸送設(shè)備即負(fù)載的速度匹配不上，所以在電機(jī)后加裝一臺(tái)K87螺旋圓錐齒輪減速機(jī)將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速，并將最后的執(zhí)行結(jié)果下達(dá)至外部設(shè)備即鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)7。5.1.2 鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)電氣原理圖圖5.2 主回路電氣原理圖 圖5.2中FU1,FU2是過載、短路熔斷保護(hù)，QF1、QF2為系統(tǒng)手動(dòng)啟停開關(guān)，變頻器設(shè)有調(diào)速、啟停、故障顯示三個(gè)控制檔位。其中，變頻器的5號(hào)和9號(hào)端子為控制電機(jī)啟停功能的端子，將它們兩個(gè)聯(lián)結(jié)起來并設(shè)置一個(gè)KA1邏輯開關(guān)。若KA1閉合，則電機(jī)啟動(dòng)，反之則停止。RP01和RP02分別代表兩臺(tái)變頻器的調(diào)速控制部分。兩臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)電機(jī)，兩臺(tái)電機(jī)分別帶動(dòng)鏈條和鏈條上所安裝的傳送帶進(jìn)行工作8。 5.2 變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與參數(shù)設(shè)置5.2.1 SINAMICS