旋转式飞剪机伺服电机功率计算探讨

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1、文章编号：1672—0121(20l1)05-0027-03旋转式飞剪机伺服电机功率计算探讨潘凌，吉素云，张峰(江苏亚威机床股份有限公司，江苏江都225200)摘要：在飞剪控制系统中，飞剪机伺服电机作为机械和电气的接口，将电能变换成机械能，在整个系统中起到重要的作用。伺服电机的功率计算和选择是飞剪机的技术核心之一，本文介绍了飞剪机伺服电机的功率计算方法。关键词：机械制造；电机功率；计算；飞剪机中匿分类号：TG315。5+5文献标识码：B1概述为机械和电气的接舀，将电能交换成规械能，在整个旋转式飞剪机(以下简称飞剪机)是飞剪线中的系统中起到重要的作用。而飞剪机伺服电机的功率关键设备，它将匀速

2、连续送进的带材按照设定的定计算和选择是飞剪机的技术核心之一。尺长度进行横向剪切。在飞剪机的剪切过程中，带材沿飞剪线的纵向作匀速直线运动。飞剪机的刀刃以2飞剪机的运动规律益柄偏心距为半径作圆周运动。飞剪机的控制是要飞剪机的运动是根据事先在计算机内形成的凸实现同步剪切，就是要确保刀刃在水平方向上的分轮曲线进行的。带材匀速送进时，带动采样编码器旋速度与带材的送进速度一致。转，发出脉冲信号。飞剪机就跟随编码器运动。在飞飞剪机控制系统的流程是由送进辊驱动带材向剪机刀刃旋转一周过程中，要经加速区、剪切区和减前运动，带材带动检测轮旋转，将编码器的信号反馈速区。一般情况下，加速区、剪切区和减速区都是对给飞

3、剪机控制系统。控制系统根据其内部生成的凸称的。图2是刀刃运动过程示意图，图中0点是刀轮曲线让变频器控制飞剪机伺服电机运转，完成剪刃的上死点，8点是剪切的开始点，b点是剪切终止切。控制系统的组成如图1所示。对飞剪机的控制也点，8和鑫点为同步区的起点和终点，即同步区的范就是对飞剪机伺服电机的控制，飞剪机伺服电机作围：。剪切区范围。李偿区范围为加速区范围剪刀运动轨迹i和减速区范围／3。带材加速区域剪切区域匿2刀见运动轨迹飞剪机工作时刀刃以曲柄偏心距R为半图1飞剪机控制系统圆周运动，其圆周长S=2~R称为临界剪切长度尺长度￡与临界长度S的￡匕值K为：收稿墨期：2011-05—03作者简介：潘凌(1

4、976一)，男，工程师，从事冶金设备的电气研发飞剪机有连续工作制和启停工作制两种工作制∞o：=—(rad／s)度。根据值的大小，对应的工作制度有以下三种Rcos孚情况。式中：带材送进速度，m／s；(1)K>2长定尺——齿轮副传动比；一个剪切循环分为加速、剪切、减速和停止四个尺——曲拐轴半径，m。区域，即减速到上死点停止一段时间，再开始下一个电机在加速区的角加速度为：循环。tooK≥2：(2)1

5、定尺一个剪切循环分为减速、剪切和加速三个区域。3电机功率计算剪切完成后立即加速到上死点，然后减速到同步区，3．1负载转矩进入下一个循环。在这种情况下，需要降低带材送进飞剪机工作过程中需要克服静态转矩，剪切转速度来实现同步剪切，而缓冲区内刀刃的水平分速矩和动态转矩。度要大于带材送进速度。静态转矩为克服机械系统各环节的摩擦与图3为上述三种情况的速度曲线图。第一种的损耗所需的转矩，其中包括刀架导轨、曲拐轴轴承和飞剪机工作制度为启停工作制，后两种为连续工：作齿轮副的传动效率等。不论飞剪机的规格大小，静态制。作为启停工作制与连续工作制的分界点的临界转矩与剪切转矩和动态转矩相比，只占很小的比例，剪切长

6、度只能是大致的数值，它受到伺服电机转矩在进行粗略计算时可以忽略不计。和飞剪机从动部分转动惯量的影响，也随带材厚度、剪切转矩包括剪切过程中的理想转矩和曲宽度和力学性能的变化，有一定的波动范围。柄滑块机构的摩擦转矩，飞剪机采用无连杆式曲柄为了计算方便，在加速区和减速区设为等加速滑块机构，它的剪切转矩为：和等减速回转运动。在同步区。点的电机角速度为：Mz=Pnoz+tx(R+争+缶+d)】式中：剪切力；——曲拐半径与垂直轴线的夹角；——曲拐轴曲拐轴颈；d。。——曲拐轴前支撑轴颈(靠近曲拐处)；0d厂一曲拐轴后支撑轴颈；。——曲拐轴前支撑至曲拐的距离；L广曲拐轴前后支撑的距离；l￡——曲拐轴各轴颈

7、的摩擦系数。剪切转矩随着的变化而变化，在剪切力开始达到最大值时为最大，以后逐渐变小。为了简化计算，可以用其平均值作为来计算。动态转矩为加速转矩和减速转矩。由于电机的角加速度恒定，加速减速转矩也恒定。加速转矩为：Ms=J~_，为折算到伺服电机轴上的总转矩惯量，包括伺服电机自身的转动惯量，以及飞剪机所有转动零件的转动惯量和非转动零件折算的转动惯量JM：(c)<1=M图3三种不同的速度曲线3．2电机等效转矩飞剪机在加速区、剪切