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论施耐德变频器在螺栓成型机上的应用

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摘要:文章介绍了螺栓成型机的机械结构和工作特点,根据螺栓成型机的工况分析了其对电拖系统的要求,并介绍了施耐德ATV71变频器在螺栓成型机上的应用。

关键词:变频器;螺栓成型机;能耗制动

螺栓成型机是一种大规模加工螺栓的高性能锻造设备,可以生产各种零部件和螺丝坯件,并可以加工其他复杂的紧固件。螺栓成型机作为一种特殊的自动冷成形机床,被广泛用于机械、建筑、航空、民用等行业所用各类紧固件和异形件的成形制造。

一、螺栓成形机的机械结构和工作特点

螺栓成型机主要通过曲柄机构进行传动,将盘卷材或棒材剪切成规定长度,之后把坯件夹在固定锻模和移动锻模之间进行成型加工制成螺栓。其机械结构主要由传动装置、送料装置、剪切装置、锻压装置、推出装置、倒角装置和搬运装置等构成。传动装置以主发电机为主,将动力传递到各传动机构。送料装置由矫直机、输送辊和送料驱动装置构成。矫直机用于把弯曲的盘卷材矫直;输送辊用于把线材送入辊间;送料驱动装置用于调整线材的传送行程。剪切装置是把线材剪切成规定长度,推出机用于把剪切好的线材从剪切机推出。锻压装置通过曲柄轴将旋转运动变为往复运动,推出装置把坯件从锻模推出。

二、螺栓成型机的工作特点及电控要求

螺栓成型机每分钟能生产数百个螺栓零件,动作机构工作速度要快,驱动装置和电机必须有良好的调速性能,能够适应频繁过载。在成型过程中有两方面的技术较为重要,一是高精度成型技术,螺栓属于小型零件,要求定位必须准确,对各电机有良好的启停控制,尤其在高速运动时停车位置必须准确,应采用电磁刹车并配合电磁离合器;二是适应经常更换工序的需要,采用具有记忆功能的人机界面,预先设置多种工作模式,实现快速换模调整的功能。

三、施耐德变频器及电控系统

根据上述工作特点的具有分析,螺栓成型机应采用变频器驱动的调速系统,而且往往这种紧固件加工环境非常恶劣,浓油雾和铁屑污染,通风设施不完备,在不停机运行的状态,对变频器的适应能力提出非常高的要求,所以合适的选型应该是用施耐德ATV71系列变频器。该款变频器为中文显示面板,18.5kW以上自带直流电抗器,自带Canopen通讯口,提供压频比、开环或闭环矢量控制、转矩控制等多种控制模式,可以进行直流母线联接,精度高响应快。过载170%可持续60s,220%可持续2s,配合制动电阻制动转矩最高可达150%。螺栓成型机整机电控系统采用PLC控制、变频调速、电磁刹车和电磁离合制动的系统,还可扩展触摸屏等具有模式记忆功能的设备。

四、制动与欠压保护

(一)能耗制动螺栓成型机锻压装置轴承是偏心结构,当负载做完一次冲压势能释放时,电机的电磁转矩方向与实际转速方向相反,处于发电状态,负载的势能会转化为电能通过逆变部分返回变频器,导致直流母线电压升高,从而危及电容。如果采用能耗制动,一般的变频器都需要额外配备制动单元。ATV71变频器在160kW以下的产品中都内置了足够容量的制动晶体管,当直流母线电压上升到一定数值时,制动晶体管自动打开,通过制动电阻开始进行能耗制动,随着能量以热能的方式不断消耗,直流母线的电压会下降到正常的水平,制动晶体管自动关闭。

(二)欠压保护螺栓成型机的供电环境一般比较恶劣,电网波动很大,因此要求变频器提供合理的欠压保护。ATV71变频器针对欠压保护有详细的功能设置参数,包括欠压故障电压、欠压故障延时、欠压故障动作、欠压保护电压、欠压保护动作等。在出现欠压的情况下,变频器仍可继续运行,且欠压等级可达-50%。因此当将“欠压故障电压”数值设置安全的前提下,电网出现极短时间电压波动下降时,不会触发欠压故障,保证机器工作的持续性。

五、结语

施耐德ATV71变频器能够较好地满足螺栓成型机等紧固件成形设备的要求,配合空压离合刹车器,能够达到起动电流小而且能“寸动”“单冲程”及“连续运转”的要求,整机性能优越。

参考文献:

[1]韩旭.施耐德Altivar71变频器的基本控制方法及应用实例[J].科技与企业,2015,(10):230.

[2]刘强,王恒斌,石春林,余晨曦,蒲素.一款施耐德变频器的应用[J].装备应用与研究,2017,(15):42-43.

作者:孙琦 单位:青岛港湾职业技术学院

决策探索杂志责任编辑:张雨    阅读:人次