摘要：開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)（SRD）兼有直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是具有典型機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)的無級調(diào)速系統(tǒng)。將它運(yùn)用在單臂刨的改造中，具有控制精度高，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能顯著等特點(diǎn)。
　　關(guān)鍵字：開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)、單臂刨、傳感器
　　一、概述
　　我公司承接某大型加工企業(yè)拆遷工程，應(yīng)業(yè)主要求對設(shè)備進(jìn)行技改。現(xiàn)將其中單臂刨床的調(diào)速系統(tǒng)改造總結(jié)如下。
　　某企業(yè)的B1016A單臂刨床（規(guī)格1600mm×6000mm）是由太原第一機(jī)床廠1979年3月生產(chǎn)制造的機(jī)械自動(dòng)化程度很高的大型機(jī)床。它的動(dòng)力及控制回路比較復(fù)雜，尤其是刨床工作臺主拖動(dòng)系統(tǒng)完全依靠電氣自動(dòng)化來執(zhí)行的。其主拖動(dòng)采用最初50年代的A-G-M調(diào)速系統(tǒng)，即擴(kuò)大機(jī)――直流發(fā)電機(jī)――直流電動(dòng)機(jī)組系統(tǒng)，該系統(tǒng)占地面積大、噪聲污染嚴(yán)重，尤其交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)浪費(fèi)電能嚴(yán)重，直流電動(dòng)機(jī)的功率并沒有得到充分的利用，并且維護(hù)保養(yǎng)較困難。
　　開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱SRD）是繼交流變頻器之后，國際上20世紀(jì)90年代推出的一代性能價(jià)格比極高的，具有典型機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)的無級調(diào)速系統(tǒng)，它兼有交流電動(dòng)機(jī)簡單堅(jiān)固、無刷無整流子的優(yōu)點(diǎn)，也兼有直流系統(tǒng)調(diào)速性能好、控制電路簡單廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，并且在負(fù)載、轉(zhuǎn)速大范圍變化時(shí)均有很高的效率。國外對它給予了很高的評價(jià)，稱“SRD的出現(xiàn)可視為變速傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的里程碑，并將作為各種傳動(dòng)系統(tǒng)的有力競爭對手逐步用于工業(yè)裝置和民用電器中”。
　　二、B1016A單臂刨床的工作要求
　　單臂刨床對電力拖動(dòng)的技術(shù)要求――單臂刨床是頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，它的工作方式為循環(huán)方式。前進(jìn)行程是切削行程；后退一作切削，只讓工作臺返回為下一步切削作準(zhǔn)備。運(yùn)動(dòng)示意圖如圖1所示。
　　圖1中ab段（約12-15米/分）為刀具慢速切入工件的行程，cd段為增加調(diào)速進(jìn)行前進(jìn)切削的行程，ef段為運(yùn)行到設(shè)定行程開始減速的行程，經(jīng)過換向行程控制，工作臺由前進(jìn)減速并迅速制動(dòng)后快速反向可調(diào)速度運(yùn)行至后退行程，后退至jk段減速，碰到后退換向行程開關(guān)，再切換回前進(jìn)行程。形成一個(gè)循環(huán)工作周期。

　　圖1工作臺運(yùn)動(dòng)示意圖
　　
　　三、開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在B1016A單臂刨上
　　圖2為開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。電動(dòng)機(jī)為定轉(zhuǎn)子雙凸極12/8齒結(jié)構(gòu)。定子齒上有集中繞組，第四個(gè)齒繞組相連接，構(gòu)成A、B、C三相繞組。當(dāng)某繞組通電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)使鄰近轉(zhuǎn)子齒與該相繞組軸線相重合的電磁轉(zhuǎn)矩。順序?qū)Ω飨嗬@組通電（如A-B-C-A），則可使轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。改變通電次序，可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，控制該電流的大小和通斷電時(shí)刻，可以改變轉(zhuǎn)矩，改變轉(zhuǎn)速，還可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行。該電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)十分簡單堅(jiān)固，控制也十分方便。為了檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)位置和轉(zhuǎn)速，在電動(dòng)機(jī)后部裝有傳感器。該傳感器采用高性能紅外光電元件，其抗干擾能力強(qiáng)，耐熱性能好、壽命長，并且有防塵密封罩保護(hù)。圖3為調(diào)速器系統(tǒng)框圖，圖4為控制電路邏輯框圖。

　　圖2電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

　　圖3系統(tǒng)框圖

　　圖4控制電路邏輯框圖
　　由圖4所見，其調(diào)速系統(tǒng)屬于轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，通過脈沖寬度調(diào)制電路調(diào)節(jié)加于電動(dòng)機(jī)上的電壓和電流，實(shí)現(xiàn)調(diào)速和穩(wěn)速的目的。通電邏輯電路通過變通電相序改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，并通過改變換向角改變電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)、制動(dòng)工作狀態(tài)。電流限幅電路則改善了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)性，并實(shí)現(xiàn)控制器和電動(dòng)機(jī)的安全工作。
　　四、開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)整
　　用北京中紡銳力生產(chǎn)的開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)和日產(chǎn)OMRONPLC（型號CPM2A）相結(jié)合，對B1016A單臂刨床進(jìn)行了改造。圖5為開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)基本配線圖。為了避免外界干擾，轉(zhuǎn)速給定采用屏蔽線連接。
　　
　　圖5系統(tǒng)基本配線圖
　　在調(diào)試開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)的過程中，針對工作臺頻繁換向、快速響應(yīng)等問題，對開關(guān)磁阻系統(tǒng)上的RP201、RP202、RP203電位器進(jìn)行了反復(fù)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)達(dá)到最佳的性能。其中RP201調(diào)節(jié)系統(tǒng)的升速時(shí)間，對應(yīng)刨床工作臺的升速快慢；RP202調(diào)節(jié)的是系統(tǒng)的升降速時(shí)間比，對應(yīng)換向越位行程大小；RP203為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比例系數(shù)，對應(yīng)吃刀時(shí)降速和升速時(shí)超調(diào)。
　　五、改造效果
　　為了便于對改造前后效果進(jìn)行比較，改造前準(zhǔn)備了兩個(gè)相同的試件，分別在改造前后在相同的運(yùn)行速度和切削量、走刀量下進(jìn)行測試，結(jié)果如下表如示：
　　改造前后效果對比表

　　通過上表我們可以得出以下結(jié)論：
　　1、由于換向超程的縮短，大大提高了工作效率。
　　2、噪聲減小，改善了工作環(huán)境，有利于工人的身心健康。
　　3、空載電流和切削電流明顯減小，節(jié)能效果十分顯著。
　　并且控制系統(tǒng)由于取消了大量的繼電器和機(jī)組，維護(hù)的工作量大大減少，基本不出故障。