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(chǎn)車間有一臺(tái)齊齊哈爾第二機(jī)床廠生產(chǎn)的老式冷鐓機(jī)，型號(hào)為Z12-8A，最大加工棒料直徑為8 mm，主電機(jī)功率11 kW ，額定轉(zhuǎn)速960 r/min，出廠日期：1981年。原工作模式是主電機(jī)起動(dòng)后將自動(dòng)送料器輸送過來的線材，連續(xù)不斷地加工成單個(gè)的鉚釘。后來根據(jù)工藝的需要，要求設(shè)備采用單擊的模式進(jìn)行工作，由于原設(shè)備沒有離合裝置，所以只能通過控制電機(jī)的頻繁啟停來進(jìn)行操作。由于電機(jī)啟動(dòng)電流較大，設(shè)備又是處于帶載啟動(dòng)過程之中，所以，會(huì)經(jīng)常發(fā)生電機(jī)發(fā)熱甚至燒毀的現(xiàn)象。而且，由于個(gè)體操作之間存在差異，手動(dòng)操作電機(jī)啟停時(shí)間不好掌握，操作者工作起來頗有難度：時(shí)間太短，電機(jī)出力不夠，造成悶車；時(shí)間太長又會(huì)造成滑塊過沖，重復(fù)打擊也會(huì)形成廢品。于是設(shè)備改造的任務(wù)便提到了工作日程中來。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)分析

1.1 傳動(dòng)原理

該類型老式冷鐓機(jī)的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)與沖床相似。沖床的傳動(dòng)原理如圖1所示。工作過程是：啟動(dòng)主電機(jī)之后，由電機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)存轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，當(dāng)需要沖頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，踩下腳踏開關(guān)，通過機(jī)械控制裝置（或氣動(dòng)裝置），將離合器閉合，飛輪帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將能量通過滑塊和沖頭傳遞到工件上……如此一個(gè)循環(huán)下來便完成了一個(gè)工步任務(wù)。但由于該冷鐓機(jī)原是采用連續(xù)的工作方式，一開始并沒有設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)的。所以必須進(jìn)行電氣改造。

圖1 Z12-8A型冷鐓機(jī)傳動(dòng)原理示意圖

1.2 滑差調(diào)速電機(jī)

滑差調(diào)速電機(jī)是20世紀(jì)初誕生的產(chǎn)品，滑差電機(jī)又稱電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，是一種利用直流電磁滑差恒轉(zhuǎn)矩控制的交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)。它具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣、控制功率小、有速度負(fù)反饋、在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械特性硬度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且曾因其成本低廉，控制簡單，在許多行業(yè)里都得到過廣泛應(yīng)用，但也由于其結(jié)構(gòu)本身的原因，調(diào)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(lǐng)域而逐漸被變頻和伺服調(diào)速的方式而取代，其工作原理如圖2示。另一方面，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，電機(jī)端和負(fù)載端完全沒有機(jī)械連接，一切都靠勵(lì)磁電流建立起來的旋轉(zhuǎn)電磁場帶動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，故在一定的條件下，其滑差離合器可以擔(dān)當(dāng)頻繁啟動(dòng)的重任，而成本也較低。

圖2 滑差調(diào)速電機(jī)工作原理圖

2 滑差電機(jī)的應(yīng)用

針對(duì)滑差調(diào)整電機(jī)較低的成本，緊湊的結(jié)構(gòu)，免維護(hù)而又沒有磨損的“電磁離合器”，改造后設(shè)備的工作原理是：先空載啟動(dòng)電機(jī)，將工作速度設(shè)定為合適的數(shù)值，此時(shí)電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速輸出均已達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，然后在每次需要啟動(dòng)沖頭時(shí)，按下按鈕，勵(lì)磁電源接通滑差離合器，帶動(dòng)負(fù)載一側(cè)運(yùn)行，就可以實(shí)現(xiàn)頻繁的單擊動(dòng)作要求了。由于每次運(yùn)行時(shí)電機(jī)輸出扭矩和離合器的響應(yīng)時(shí)間幾乎相同，操作者便可以輕易地得到一種穩(wěn)定的打擊速度和打擊力量，從而確保了工況的一致性。

3結(jié)語

需要注意的是，由于這種運(yùn)行方式采用的是電機(jī)的額定扭矩來提供的瞬間動(dòng)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(dòng)力強(qiáng)勁。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)將電機(jī)的功率適當(dāng)提高。我們將電氣元件的規(guī)格也重新選裝了一下，由于電氣控制部分并無大的改動(dòng)，所以改造工作以較少的花費(fèi)很快地就得以完成。實(shí)際工作中，操作者反映設(shè)備工作穩(wěn)定可靠，操作簡便順暢，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)工作速度的調(diào)整，完全滿足了工作的使用要求。

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

［2］ 李棟.工業(yè)縫紉機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)研制［D］.西安：西北工業(yè)大學(xué),2004.

［3］ 許海.電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)試與維護(hù)［J］.安慶科技，2011（1）：33-36.

［4］ 曾德良.小型平板彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制［D］.南寧：廣西大學(xué),2007.

［5］ 陳濤.基于PCC的光學(xué)玻璃冷端成型系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.武漢：武漢理工大學(xué),2006.

［6］ 高月民，尹傳慶.抽油機(jī)的調(diào)速節(jié)能控制理論探討與實(shí)踐［J］.電氣應(yīng)用，2009（8）：50-54.

［7］ 馬逾.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工藝玻璃厚度控制器設(shè)計(jì)［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2007.