电轴及其在金属切削机床电传动中的应用

本文讨论了金属切削机床和设备中用于同步旋转（电动轴）的电气系统的设备、操作原理和使用示例。

假设两个没有机械连接的轴以相同的速度旋转而不相对旋转。为确保与分别旋转轴 A 和 II 的电机 D1 和 D2 的这种同步和同相旋转（图 1），将辅助异步电机 A1 和 A2 与相转子连接。这些机器的转子绕组相互连接。

如果两台电机的转速及其转子的位置相同，则电机 A1 和 A2 的转子绕组中感应出的电动势相等，并且相互指向对方（图 2，a），并且电流不在转子电路中流动。

假设辅机磁场的旋转方向与其转子的旋转方向一致。随着机器 A2 的旋转速度减慢，其转子将落后于 A1 的转子，从而导致 e。 ETC。 c.在转子绕组中感应出的Ep2会发生相位超前偏移（图2，b），在电机A1、A2的转子电路中，在e矢量和的作用下。 ETC。对于 E，出现均衡电流 Az。

米。一、同步通信方案

米。 2. 同步通信系统矢量图

当前矢量 I 将滞后于矢量 e。 ETC。 E 的角度为 φ... 当前矢量投影 Az 到矢量 e 等。 v. Ep2 在方向上与该向量重合。当前向量在向量 e 上的投影。 ETC。 pp. Ep1 是针对他的。因此，机器 A2 将以发动机模式运行，而机器 A1 将以发电机模式运行。在这种情况下，机器 A2 的轴将加速，而机器 A1 的轴将减速。这样，机器将产生恢复轴同步旋转的扭矩。 I 和 II 以及机器 A1 和 A2 的转子在空间中的先前坐标位置。这些机器的转子既可以在磁场的旋转方向上旋转，也可以在相反的方向上旋转。

这个系统被称为电动同步旋转系统……它也被称为电动轴……同步旋转系统可以替代例如螺纹切削车床中的导螺杆。

由于金属切削机床的进给电路与主运动电路相比通常消耗的功率较低，因此可以使用更简单的同步旋转方案来使主运动与进给同步（图 3）。在这种情况下，电机 A1 和 A2 的转子位置之间的持续不匹配是不可避免的，否则电机 A2 的转子电路中将没有电流，并且无法克服电机的阻力矩电源电路。由于 A2 机器从定子和转子获得动力，因此该电动轴系统需要与电机进行六线连接，在许多情况下安装在移动的机器块上，通常如虚线图所示。

米。 3. 重型螺旋车床同步通信系统

在不超过 90° 的角度偏差内，电同步力矩增加。为了确保显着的同步转矩，在所有可能的旋转角频率下的同步通信机器必须以大转差率（不小于 0.3 - 0.5）运行。因此，这些机器必须足够大以避免不可接受的加热。

进一步增加机器的功率以试图消除负载波动和摩擦力的影响。还使用了机械传动装置，它降低了机器轴的旋转频率，因此减少了机器轴的角度误差大小。在开始运行电动轴之前，异步电机 A1 和 A2 连接到单相电源。在这种情况下，机器 A2 的转子处于其初始位置，这对应于机器 A1 的转子位置。

同步旋转系统合理地用于重型金属切削机床，因为长导螺杆的生产存在重大困难。另外，随着螺杆或轴的长度增加，由于它们的扭曲，机器部件相互布置的配合精度降低。在电动轴系统中，轴之间的距离不会影响操作的精度。

使用电动轴时，消除了卡钳与主轴的机械连接，大大简化了运动图。重型金属切削机床中电动轴系统的一个显着缺点是在电源故障期间可能会损坏昂贵的零件，因为会立即发生错位。在某些情况下，在发生此类事故时，可以通过快速自动缩回刀具来防止损坏工件。

机械工程感兴趣的是具有两个相同异步电动机和相位转子的方案（图 4）。由于两个转子的电路都与变阻器 R 闭合，因此当电机连接到交流电源时，两个转子都开始旋转。

米。 4. 旋转变阻器同步通信方案

除了在转子和变阻器绕组中流动的电流之外，均衡电流在两台机器的转子电路中流动。该电流的存在导致出现同步转矩，结果机器同步旋转。该系统可用于升高和降低大型刨床、刳刨机和转盘的横臂。

由于电动轴系统，作为生产综合体一部分的输送机的协调运动问题得到了解决。在这种情况下最实际的应用是从带有普通变频器的电机同步旋转的变体中获得的。

除了考虑用于机械制造的电轴系统外，还开发和使用了其他交流电机系统，包括单相系统和具有特殊结构的同步电机的系统。