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    【热】直线电机驱动技术在彩钢压瓦机中的工作原理 国外彩钢压瓦机CARD技术发展情况

    发布时间 : 2017-10-14

    来源:http://www.btjbywj.com/news/288.html

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    【热】直线电机驱动技术在彩钢压瓦机中的工作原理 国外彩钢压瓦机CARD技术发展情况

      直线电机是20世纪下半叶以来电工行业中一项具备新原理和新理论的新技术。随着自动化及控制技术的发展,直线电机的驱动装置系统得到越来越广的应用,近年来,尤其是在彩钢压瓦机业中,直线电机驱动技术替代了传统旋转电机带动传动的结构方式,省略了中间转换的步骤,靠电磁推力驱动,设置简单,减少磨损,在彩钢压瓦机零件加工中有着很高的应用价值。

      一、直线电机工作原理

      直线电机将电能直接转换为直线运动机械能,是一种不经过任何中间转换的传动装置。直线电机类似于旋转同步交流电机,从原来上看,将电机沿柱面截面展开,定子部分为直线电机的初级,转子部分为直线电机的次级。当多个方向的交流电在相对称绕组中通过时,次级导体上会在行波磁场的作用下产生感应电流,电磁推力的产生就是行波磁场与感应电流之间相互作用的结果,进而直线电机的次级与初级就会发生直线运动。

      二、直线电机驱动技术的优势

      在彩钢压瓦机业中,随着零件切割、加工的高速和精密要求的提高,在驱动推力方面也有着更高的性能指标要求。传统彩钢压瓦机旋转驱动的装置本身存在着很多问题:丝杆的轴向压缩、刚度与长度的限制、机械磨损、扭曲及螺距之间周期误差的存在、振动衰减时间较长、与电机的耦合惯量等,这些问题在一定程度上限制了彩钢压瓦机加工的速度、精度及效率。而当前直线电机采用的驱动装置不同于传统旋转驱动,省略了电机到工作台之间的中间传动环节,在彩钢压瓦机加工中,传动链的长度为零,这种“直接驱动”的结构避免了传统旋转驱动丝杆传动中的耦合惯性、机械磨损及刚性不足等劣势,使得彩钢压瓦机加工的各项性能指标提高。直线电机的驱动技术主要存在以下特点:

      1)节省空间。与传统驱动装置结构相比,直线电机的驱动装置省略了中间传动环节,减少丝杠端支撑轴承座,等空间,彩钢压瓦机设计中合理的布局节省了驱动更多的空间:2)高速响应性。电磁感应下的电气元件响应速度较传统驱动机械传动更高,传统驱动装置中以丝杆传动的方式不仅增加了机械间反应的时间,还影响了系统整体的反应时间,因此,直线电机的电磁传动方式可大大提高驱动的动态响应性能:3)噪音低、无磨损、效率高。直线电机驱动的设计取消了机械传动部件,机械之间零接触,这样就减少了机械磨损、噪音低,同时减少了机械摩擦中的能量损耗,不仅提高了彩钢压瓦机的环保性能方,还大大提高了整体系统的运行效率:1)行程长度不限。旋转驱动中的行程长度一直以来受丝杠长度的限制,在彩钢压瓦机加工中不能高效运转,而直线电机中的驱动行程取决于初级铺设的长度,初级铺设的长度决定了行程的长度。

      三、直线电机驱动技术在国内彩钢压瓦机的应用研究

      我国的直线电机驱动技术还处于探索阶段,与国外差距较大。主要研究直线驱动的单位有浙江大学在90年代研发的直线电机冲床、永磁直线电机系统及雕理工序,一般来讲,是在机械制造加工进行正火或者是退火等工序时来完成:但是为了减少零件的内应力对加工技术以及加工质量和精确度的影响,热处理的工序准确来讲,应该安排在零件的粗加工后和精加工前。在实际的操作中,为了提高加工的零件的机械性能技术,直线电机驱动技术在彩钢压瓦机中的工作原理热处理工序也通常安排在机械制造加工技术之后。

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      随着计算机在工业设计中的重要作用的突显,20世纪70年代国外开始研究彩钢压瓦机冷弯成型计算机辅助设计软件(CARD)。目前许多公司和组织开发出了自己的冷弯CAD系统,如德国的dataM公司、UBECO公司,英国的MFTFORM公司,澳大利亚的John-Lysagth公司,加拿大的DELTA ENGINEERING公司,日本东京大学,美国的俄亥俄州立大学等。其中较为完善、技术领先的是德国的COPRA系统、英国的ORTIC系统和澳大利亚的交互式冷弯辊型的CAD系统。计算机的应用使得辊型设计周期大大缩短,并且产品的质量大大提高。

      ①COPRA系统

      COPRA系统源于1986年德国慕尼黑大学的一项冷弯研究工程,是德国dataM公司研究开发的冷弯成型设计系统。COPRA是面向所有彩钢压瓦机轧辊设计者的软件包,不论是开口的还是封闭型材,从简单到复杂的形状,COPRA都能根据设计者的意图完成专业的轧辊设计。

      由dataM公司开发的变形技术模块(DTM)是在有限元法和大量实验基础上,根据几何变形条件和材料一特性,在计算机上实现冷弯型钢的变形模拟。

      目前,dataM公司,在原来的基础上与中国北方工业大学合作又进一步开发了该软件,使得冷弯型钢的CAD/CAM即计算机辅助设计与制造一体化技术得到了广泛应用,在应用COPRA这一优秀软件的基础上,计算机能够模拟成形过程,即实现了冷弯型钢生产的仿真,并且在更多的方面帮助设计者得到最优的设计结果,能够快速做出工艺方案,估算成本,完成锻件下料一计划。设计的辊型轮l郭数据可以自动转化为计算数控加工指令代码,并经计算机传送到数控机床,提高了机床的利用率。由于实现了计算机与数控机床之间的通讯,几秒钟之内可实现上千条语句的传送。一张3寸的小磁盘可存储2000~3000片轧辊的加工数据。对于复杂型面轧辊的精加工,可提高机床利用率40%~50%。辊片数据的保存、重复生产及辊片的修复是十分方便的。而且这样也避免了以往的人工输送数控程序的繁琐和错误。利用包络法磨削及新型刀具材料一实现高精度的辊型轮廓加工。计算机辅助制造技术以及计算机仿真技术的应用,使轧辊设计质量和制造质量得到了保证,并且使设计者能很快得到最优的设计工艺及设计参数,将可能出现的问题尽可能在模拟过程中解决。同时,提高了复杂轮廓辊形的制造精度。

      ②ORTIC系统

      ORTIC系统是英国RollsecDesign有限公司开发研制的,其最大特点是在设计方法上强调经验与理论的结合。该系统不仅能对任意断面形状的产品进行工具设计,而且能对整条冷弯生产线上的设备,如机架、飞锯、输出辊道、液压装置等进行设计。ORTIC系统至今己发展了10余年,己为十几个国家设计开发过冷弯新产品及彩钢压瓦机生产线。

      ③澳大利亚交互式冷弯辊型CAD系统

      澳大利亚John-Lysagth公司开发出交互式冷弯辊型的CAD系统,采用由实验测定的材料一特性、辊型、纵向拉伸力与回弹的相互关系的数学模型彩钢压瓦机,国外彩钢压瓦机CARD技术发展情况由弹塑性理论计算各弯曲角的弯曲能分布,根据带材变形过渡区假设计算纵向应变值、冷弯成型过程的回弹、弯曲能分布及纵向应变值,由屏幕上设计“滚花图”,进而初步设计辊型图,直到绘出图形。

      目前对冷弯成型的数值模拟研究并不完整,主要集中于简单断面型材,但己显示了其无比的优越性和强大的生命力。使用数值模拟手段,可以准确地计算分析成型过程、检验工具设计模型、设计结果,从而使工具设计成本和风险性大大降低。因此,与有限元分析法相结合是冷弯CARD发展的趋势。

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