滑差電機在老舊設備改造中的應用

周慧穎

（北京航空制造工程研究所，北京100024）

0 引言

我所鉚釘生產車間有一臺齊齊哈爾第二機床廠生產的老式冷鐓機，型號為Z12-8A，最大加工棒料直徑為8 mm，主電機功率11 kW ，額定轉速960 r/min，出廠日期：1981年。原工作模式是主電機起動后將自動送料器輸送過來的線材，連續不斷地加工成單個的鉚釘。后來根據工藝的需要，要求設備采用單擊的模式進行工作，由于原設備沒有離合裝置，所以只能通過控制電機的頻繁啟停來進行操作。由于電機啟動電流較大，設備又是處于帶載啟動過程之中，所以，會經常發生電機發熱甚至燒毀的現象。而且，由于個體操作之間存在差異，手動操作電機啟停時間不好掌握，操作者工作起來頗有難度：時間太短，電機出力不夠，造成悶車；時間太長又會造成滑塊過沖，重復打擊也會形成廢品。于是設備改造的任務便提到了工作日程中來。

1 設備結構分析

1.1 傳動原理

該類型老式冷鐓機的主體機械結構與沖床相似。沖床的傳動原理如圖1所示。工作過程是：啟動主電機之后，由電機帶動飛輪旋轉，儲存轉動慣量，當需要沖頭運動時，踩下腳踏開關，通過機械控制裝置（或氣動裝置），將離合器閉合，飛輪帶動曲柄連桿機構，將能量通過滑塊和沖頭傳遞到工件上……如此一個循環下來便完成了一個工步任務。但由于該冷鐓機原是采用連續的工作方式，一開始并沒有設計和配備離合裝置，若一定要在飛輪和曲軸之間加上一套離合器，但由于空間位置受限，根本無法實現的。所以必須進行電氣改造。

圖1 Z12-8A型冷鐓機傳動原理示意圖

1.2 滑差調速電機

滑差調速電機是20世紀初誕生的產品，滑差電機又稱電磁調速異步電動機，是一種利用直流電磁滑差恒轉矩控制的交流無級變速電動機。它具有起動轉矩大、調速范圍廣、控制功率小、有速度負反饋、在自動調節系統時機械特性硬度高等一系列優點，并且曾因其成本低廉，控制簡單，在許多行業里都得到過廣泛應用，但也由于其結構本身的原因，調速控制精確度較低，能量損耗大，傳輸效率較低等原因在精密控制領域而逐漸被變頻和伺服調速的方式而取代，其工作原理如圖2示。另一方面，由于其獨特的結構，電機端和負載端完全沒有機械連接，一切都靠勵磁電流建立起來的旋轉電磁場帶動負荷進行運轉，故在一定的條件下，其滑差離合器可以擔當頻繁啟動的重任，而成本也較低。

圖2 滑差調速電機工作原理圖

2 滑差電機的應用

針對滑差調整電機較低的成本，緊湊的結構，免維護而又沒有磨損的“電磁離合器”，改造后設備的工作原理是：先空載啟動電機，將工作速度設定為合適的數值，此時電機的扭矩和轉速輸出均已達到一種穩定狀態，然后在每次需要啟動沖頭時，按下按鈕，勵磁電源接通滑差離合器，帶動負載一側運行，就可以實現頻繁的單擊動作要求了。由于每次運行時電機輸出扭矩和離合器的響應時間幾乎相同，操作者便可以輕易地得到一種穩定的打擊速度和打擊力量，從而確保了工況的一致性。

3結語

需要注意的是，由于這種運行方式采用的是電機的額定扭矩來提供的瞬間動力，且滑差離合器在工作中存在著功率損耗，因此在理論上沖壓力不如原來靠飛輪蓄能輸出的動力強勁。因此，在實際應用中，應將電機的功率適當提高。我們將電氣元件的規格也重新選裝了一下，由于電氣控制部分并無大的改動，所以改造工作以較少的花費很快地就得以完成。實際工作中，操作者反映設備工作穩定可靠，操作簡便順暢，而且還能夠實現工作速度的調整，完全滿足了工作的使用要求。

［1］ 楊正勇.JD1A系列電磁調速電機控制器故障排除及調試［J］.硅谷，2009（23）：13，16.

［2］ 李棟.工業縫紉機計算機控制系統研制［D］.西安：西北工業大學,2004.

［3］ 許海.電磁調速異步電動機的調試與維護［J］.安慶科技，2011（1）：33-36.

［4］ 曾德良.小型平板彎曲疲勞試驗機的研制［D］.南寧：廣西大學,2007.

［5］ 陳濤.基于PCC的光學玻璃冷端成型系統設計［D］.武漢：武漢理工大學,2006.

［6］ 高月民，尹傳慶.抽油機的調速節能控制理論探討與實踐［J］.電氣應用，2009（8）：50-54.

［7］ 馬逾.基于神經網絡的工藝玻璃厚度控制器設計［D］.武漢：武漢理工大學，2007.