徐玉澎

摘 要：對于堆取料機行走系統(tǒng)的優(yōu)化，可采用直驅(qū)電機技術(shù)。提出的系統(tǒng)改造方案，以實現(xiàn)一個同步電動機的控制問題，同時還可以解決原來傳統(tǒng)系統(tǒng)中的各種問題，如振過大、容易受損、受不均勻等等。以此可以提高系統(tǒng)的運行，同時還有一個優(yōu)勢，即是在改造中不會對系統(tǒng)造成影響。

關(guān)鍵詞：直驅(qū)；電機技術(shù)；堆取料機

引言

直驅(qū)電機的理論，出現(xiàn)于19世紀(jì)末，到上個世紀(jì)50年代中葉此理論已獲得了更大的發(fā)展應(yīng)用。直到大約90年代中期在世界上有許多公司生產(chǎn)的直驅(qū)電機驅(qū)動器和高速機床，已在進給機構(gòu)使用。

而我們國家，對于直驅(qū)電機研究開始于上世紀(jì)的70年代左右，但是僅僅只是在控制技術(shù)、冷卻方法上有所限制，而且大規(guī)模的運用一直以來比較慢。伴隨著直驅(qū)電機技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大，這些年，中國也進入到了制造業(yè)以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、升級階段。

1 改造前存在的主要問題

1.1 行走機構(gòu)振動劇烈

堆取料機原來使用的舊設(shè)備已不能滿足今天的行為需要，特別是當(dāng)運行大型的現(xiàn)有設(shè)備，傳統(tǒng)的電氣邏輯控制方法無法實現(xiàn)軟起動和停止或去連續(xù)對口，導(dǎo)致在行走過程的不連續(xù)平均和大型振動機械。并且因為整體機械振動更強烈，造成使用的多次出現(xiàn)的所述驅(qū)動傳遞構(gòu)件的損壞。更嚴(yán)重的是，一些接縫的關(guān)鍵部位的焊接裂紋發(fā)生時，影響整個體系的穩(wěn)定性。

1.2 行走驅(qū)動控制外圍元器件經(jīng)常損壞

行走電機與自耦變壓器降壓起動，雖然在一定程度上降低了起動電流，但是由于頻繁的起動和制動，外部元件（諸如接觸器，自耦變壓器等）作業(yè)時往往燒毀。

2 直驅(qū)式直線電機（DDL）的主要特點

DDL電機分成直線感應(yīng)電機、直線永磁平板電機、音圈電機等等，特點如下：

第一，DDL電機可實現(xiàn)更快、更高的速度。第二，可消除反方向間隙、中間環(huán)境所引起的不利情況，同時實現(xiàn)更高精度（可達納級），對于機構(gòu)定位而言是非常有利的，這可讓機構(gòu)定位更準(zhǔn)，速度更快。第三，對中間傳統(tǒng)環(huán)節(jié)省去，減少結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。同時也允許更大的行程。第四，平臺可用在一個比較清潔的環(huán)境當(dāng)中，如使用比較描述運動的安靜滾珠絲杠系統(tǒng)中，因線元件是多滾珠絲杠系統(tǒng)，包括伺服電機驅(qū)動齒輪，螺桿，球等，傳動鏈長度，球是一個薄和長的非剛性傳輸元件，當(dāng)移動速度較高時，由于大慣性滾珠絲杠驅(qū)動轉(zhuǎn)矩低剛度，傳輸錯誤，摩擦和磨損引起的一系列非線性的強烈反應(yīng)出錯的問題，從而影響所述運動平臺的動態(tài)性能。

3 直驅(qū)式旋轉(zhuǎn)電機（DDR）的主要特點

DDR的電動機轉(zhuǎn)矩電動機可分為一幀，并無框力矩電機兩大類。其主要特點如下：

第一，負載直接安裝電機，延長沒有直接的機械力傳動，而間接的傳統(tǒng)無法滿足性能目標(biāo)。第二，該驅(qū)動器是不需要維修。無磨損電機部件，也沒有維修部件上。第三，具有較高的動力和卓越的駕駛控制質(zhì)量。

4 直驅(qū)電機在堆取料機行走機構(gòu)中的運用優(yōu)勢

4.1 優(yōu)勢

直驅(qū)電機技術(shù)在輸送材料的垂直傳輸和處理方面的獨特優(yōu)點，如一個線性馬達技術(shù)電動升降機在平面?zhèn)鬏?，如郵政包裹分揀傳輸線，各種行李分揀傳輸線，傳輸線鋼生產(chǎn)，電氣，材料處理和運輸裝卸，運輸調(diào)度車庫電器，機械加工生產(chǎn)線，食品生產(chǎn)線，制藥生產(chǎn)線等工業(yè)加工生產(chǎn)線及各種檢測線，以及商場醫(yī)院等場合，和其他侖庫的搬運、汽車庫的搬運調(diào)度等。

4.2 改造方案

由于堆取料驅(qū)動馬達的數(shù)量較多，若所有都進行升級由成本過高，因此，在直接驅(qū)動適用性原始驅(qū)動馬達變換后進行了研究。為雙速電動機原驅(qū)動電機，改造后的可以適用于直接驅(qū)動控制主要取決于電機的熱量能夠滿足要求。如果連續(xù)工作3小時1直接驅(qū)動雙速驅(qū)動電機時，會產(chǎn)生更多的熱量在30Hz的情況下低的頻率，但電機負載堆取料行走屬于間歇工作負荷，電動機低速的變換后值不變，即低堆取料較短啟動時間改造后沒有改變負荷條件下，并由此直接驅(qū)動，并且由于原始系統(tǒng)冷卻風(fēng)扇電機是同軸的，改造后，以滿足電機的需求冷卻因此原來的驅(qū)動馬達可以保留。選擇的四極模式（17KW的功率）操作改造后的定子直接驅(qū)動，電源接線微小的變化，就可以達到控制要求。堆取料重量如何設(shè)置為763噸，轉(zhuǎn)換為電動機軸的機械慣性大，其泛渦旋水平軌道上，在工作時的沖擊負荷，需要頻繁起動和制動，所以對于這樣的端口負載，計算直接驅(qū)動器的容量，系數(shù)應(yīng)適當(dāng)選擇大。

4.3 直驅(qū)技術(shù)的發(fā)展趨勢及展望

4.3.1 直驅(qū)電機的國內(nèi)發(fā)展的局限性

直驅(qū)電機具有良好運行的性能，但尚未在國內(nèi)同行業(yè)中，特別是在裝備制造業(yè)廣泛使用。直驅(qū)電機的普遍應(yīng)用是高端裝備制造業(yè)的特點開發(fā)的直接驅(qū)動限制電流電機的應(yīng)用，主要是由于以下兩個方面：

第一，沒有工業(yè)規(guī)模，成本沒有價格優(yōu)勢，直接驅(qū)動電動機價格高得多，這是限制直接驅(qū)動馬達是廣泛使用的原因，在系統(tǒng)的定位精度10m，采用直接驅(qū)動馬達的綜合成本大約兩倍滾珠絲杠。當(dāng)然，隨著精度和速度要求的提高，使用滾珠絲杠系統(tǒng)成本大幅增加，直接驅(qū)動電動機具有明顯的優(yōu)勢。

第二，市場和應(yīng)用的環(huán)境有所改善。直驅(qū)電機需要普及應(yīng)用工程師熟悉的技術(shù)，很多企業(yè)需要一個成熟的應(yīng)用經(jīng)驗和市場經(jīng)驗，這些條件都尚未公布。

4.3.2 展望

伴隨我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、優(yōu)化，直驅(qū)電機運用在堆取料機是非常重要且是一個趨勢所在。相應(yīng)的市場、人才等也會快速發(fā)展。在國外很多高端的直驅(qū)設(shè)備已進入中國。這對國內(nèi)的生產(chǎn)商起到了制約的作用。我國在這方面仍是剛起步，和國際技術(shù)相比有差距，關(guān)鍵技術(shù)也多是外國技術(shù)，所以我們要加大有關(guān)技術(shù)的改進，做好舊機改造，實現(xiàn)自主開發(fā)。

5 結(jié)束語

文章對選擇取料機的機行走機構(gòu)作為研究對象，以使直驅(qū)電機改造進行了詳細的可行性論證對直驅(qū)電機和驅(qū)動模式的方式進行了研究，并結(jié)合堆取料機的工作特點（輪軌負荷），說明了直驅(qū)電機驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)勢；對于堆取料機的牽引負荷建模，完成直驅(qū)電機的設(shè)計選擇。但是，由于一些外部條件的影響，如堆取料機作業(yè)現(xiàn)場條件比較差，這就需要保護電機能夠在長期穩(wěn)定的條件下保證直驅(qū)電機在惡劣的操作環(huán)境下操作，這方面，仍然需要進行分析和系統(tǒng)的實驗研究。

參考文獻

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