沈陽機床配件龍門刨是加工大型工件的刨削和磨削兩用機床，其主運動是工作臺的直線往復運動，主拖動系統(tǒng)完全依靠發(fā)電機組-擴大機組-直流電動機組成的調速沈陽機床配件系統(tǒng)(簡稱F-D調速系統(tǒng))來實現(xiàn)自動工作。這種調速系統(tǒng)有以下缺點:①設備大，占地面積大：②價格昂貴：③工作效率低：④能源利用率低、生產(chǎn)成本高：⑤噪音大：⑥故障率高：⑦線路復雜，維修難度大、工作量大。
由于F-D調速系統(tǒng)有以上缺點，所以長期以來人們十分關注龍門刨床主拖動系統(tǒng)的改造。怎樣改造才合適，下面就這一問題進行討論，希望能給機床電氣工作者點滴啟發(fā)。
1 主拖動系統(tǒng)的特殊性
為滿足刨削和磨削的加工工藝要求，主拖動系統(tǒng)有如下的特殊性:①具有較寬的調速范圍，調速比為1:45：②具有較硬的機械特性，靜差率小于10%：③具有沈陽機床配件較好的挖土機特性，自動將過載電流限制在1.4倍的額定電流內(nèi)：④具有較強、較快的啟動、換向、停車過程，響應時間小于0.5秒：⑤前進、后退有一定的自動平滑減速：⑥工作臺能自動、頻繁地往返運動。要改造龍門刨的主拖動系統(tǒng)，必須在保留原特性的基礎上，提高性能，降低生產(chǎn)成本。
2 龍門刨主拖動系統(tǒng)的改造
改造方案
機械設計
電氣設計
表 SRD-L-55kW與F-D-60kW調速系統(tǒng)沈陽機床配件的性能比較序號特點SRD-L-55kWF-D調速系統(tǒng)
1啟動轉矩/額定轉矩>150%<30%
2效率100%T和100%N>92%55.9%
3效率100%T和50%N>92%<35%
4功率因數(shù)0.950.82
5啟動電流/額定電流(全壓)0.31.4(限制)
6過載能力/額定能力120%120%
7制動轉矩/額定轉矩100%20%
8啟動、停車響應時間<0.3秒<0.5秒
9穩(wěn)速精度0.25%10%
10電壓范圍320～418360～400
11電源缺相保護有無
12電流過載相護160%140%
13調速比1:451:45
14給定轉速為零，沈陽機床配件電動機輸出對抗轉矩有無
15程序控制、自診斷功能有無
16噪聲dB7085
圖 龍門刨床主拖動系統(tǒng)
根據(jù)上述特性和要求，從性能、價位和經(jīng)濟適用等綜合指標的考核，目前能達到和超過原技術指標的調速系統(tǒng)唯有SRD，SRD又稱為開關磁阻電動機調沈陽機床配件速系統(tǒng)，其性能好，技術指標高，是國際上80年代推出的新型無刷無級調速系統(tǒng)，主要由SR電動機，功率變換器，控制器，位置檢測器四大部分組成�？芍苯佑糜邶堥T刨床，也適用于各種調速機械設備。由于SR電動機轉子無繞組，電動機可高速旋轉而不致變形：轉子轉動慣量小，易于加速、減速、停車，并在寬廣的轉速和功率范圍內(nèi)均具有高輸出和高效率。SRD體積小，占地面積小，易于安裝，而且傳輸效率高，發(fā)熱量小，散熱好。其性能遠遠優(yōu)越于F-D調速系統(tǒng)。原B2016A主拖動使用60kW 直流電動機，根據(jù)SRD的特點，改造B201沈陽機床配件6A龍門刨主拖動應選用SRD-L-55kW開關磁阻電動機調速系統(tǒng)，現(xiàn)將SRD-L-55kW 與F-D-60kW 調速系統(tǒng)的性能進行比較如右表。
用SRD改造的龍門刨床主拖動系統(tǒng)簡圖如圖右。
由于原直流電動機的額定轉速為1000r/min對應的高速檔為90m/min，低速檔為45m/min，在磨削工作時要求最低速度為1m/min，所對應的電動機轉速為22r/min，而SR-L-55kW開關磁阻電動機的調速范圍為30-1350r/min，所以需將減速箱的第一組減速主動齒輪由23齒改為18齒，從動齒輪由64齒改為69齒，保證了1:45的調速比。
取消發(fā)電機組、擴大機組、直流電動機，將55k沈陽機床配件W開關磁阻電動機直接安裝在原直流電動機的機座上，與減速箱直接聯(lián)接。
抬刀系統(tǒng)由激勵發(fā)電機供電，改為單相橋式整流、加續(xù)流二極管的直流電源供電。取消全部的直流繼電器和直流接觸器，增設一只20A交流接觸器，編號仍然為2H，由Q、H交流中間繼電器控制2H，2H主觸點接通抬刀線圈。
取消Y、△交流接觸器和SJ-A時間繼電器，保留AC交流接觸器，由AC接通SRD-控制功率轉換器電源。用AC輔助觸點接通BC交流接觸器，由BC控制開關沈陽機床配件磁阻電動機的通風用電動機。
由ZJ、J、LQ、R-Q、R-H、b-q、b-H、Q-JS、H-JS、M和兩只電阻等元件組成速度自動調整線路，調節(jié)SRD——控制功率轉換器的速度給定信號。
將原1R、2R改制成6W、10kW的制動電阻，接在控制功率轉換器的R1、R2端子上，作為釋放電動機在停轉時反送回的能量。
取消直流電流表、轉速表，將面板顯示安裝于此，用以顯示開關磁阻電動機正常運行時的轉速和SRD調速系統(tǒng)發(fā)生各種故障后的故障類型。
3 主拖動的工作原理
SRD系統(tǒng)啟動和停止。當按動“主機沈陽機床配件啟動”按鈕，AC吸合并自鎖，SRD控制功率轉換器得電準備，主電機的通風用電動機運轉，按動“主機停止”按鈕，AC釋放，切斷SRD控制功率轉換器和通風機電源。SRD系統(tǒng)和通風機任何一個過載，熱保護動作，能保證工作臺自動停止運行，并能保證工作臺始終停止在后退終了的位置上，以防止損壞刀具和工作表面。
工作臺的啟動和停止。當Q或H吸合接通工作臺啟動信號和給定信號，由Q的閉合與釋放決定工作臺前進和后退，由“工作臺停止”按鈕接通復位信號。
工作臺的運行。改造后工作臺仍保持原有工作方式、工作曲線、工作條件，步進、步退、自動循環(huán)、刨削和磨削運行與原來相同。
4 改造結果
用SRD改造龍門刨床主拖動系統(tǒng)，既保持了F-D調速系統(tǒng)的功能，提高了各項技術指標，增加了缺相保護，給定轉速為零時電動機輸出對抗轉矩，程序控制沈陽機床配件、自診斷功能。并且使龍門刨床工作更可靠，不再有飛車、爬行、蠕動現(xiàn)象出現(xiàn)。既可保持原操作方式，又簡化了電氣線路，減小故障率，減少維修工作量。改造后的龍門刨可節(jié)約10平方米的廠房，提高廠房的利用率，降低噪聲，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。改造后的龍門刨可減少9千瓦的空載損耗，減少6千瓦的銅損，減少21%的負載傳輸損耗，年節(jié)約能源費1.4萬元，而改造投資費用為4.5～6.9萬元，可在五年內(nèi)收回。
用SRD改造龍門刨主拖動系統(tǒng)，使龍門刨主拖動系統(tǒng)的技術參數(shù)優(yōu)化，結構優(yōu)化，功能和性能優(yōu)化。改善了靜態(tài)、動態(tài)特性。新的調速系統(tǒng)將會帶動沈陽機床配件機械設備的改造，增加社會經(jīng)濟效益。
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