電軸及其在金屬切削機床電傳動中的應用

本文討論了金屬切削機床和設備中用於同步旋轉（電動軸）的電氣系統的設備、操作原理和使用示例。

假設兩個沒有機械連接的軸以相同的速度旋轉而不相對旋轉。為確保與分別旋轉軸 A 和 II 的電機 D1 和 D2 的這種同步和同相旋轉（圖 1），將輔助異步電機 A1 和 A2 與相轉子連接。這些電機的轉子繞組相互連接。

如果兩台電機的轉速及其轉子的位置相同，則電機 A1 和 A2 的轉子繞組中感應出的電動勢相等，並且相互指向對方（圖 2，a），並且電流不在轉子電路中流動。

假設輔機磁場的旋轉方向與其轉子的旋轉方向一致。隨著機器 A2 的旋轉速度減慢，其轉子將落後於 A1 的轉子，從而導致 e。 ETC。 c.在轉子繞組中感應出的Ep2會發生相位超前偏移（圖2，b），在電機A1、A2的轉子電路中，在e矢量和的作用下。 ETC。對於 E，出現均衡電流 Az。

米。一、同步通信方案

米。 2. 同步通信系統矢量圖

當前矢量 I 將滯後於矢量 e。 ETC。 E 的角度為 φ... 當前矢量投影 Az 到矢量 e 等。 v. Ep2 在方向上與該向量重合。當前向量在向量 e 上的投影。 ETC。 pp. Ep1 是針對他的。因此，機器 A2 將以發動機模式運行，而機器 A1 將以發電機模式運行。在這種情況下，機器 A2 的軸將加速，而機器 A1 的軸將減速。這樣，機器將產生恢復軸同步旋轉的扭矩。 I 和 II 以及機器 A1 和 A2 的轉子在空間中的先前坐標位置。這些機器的轉子既可以在磁場的旋轉方向上旋轉，也可以在相反的方向上旋轉。

這個系統被稱為電動同步旋轉系統……它也被稱為電動軸……同步旋轉系統可以替代例如螺紋切削車床中的導螺桿。

由於金屬切削機床的進給電路與主運動電路相比通常消耗的功率較低，因此可以使用更簡單的同步旋轉方案來使主運動與進給同步（圖 3）。在這種情況下，電機 A1 和 A2 的轉子位置之間的持續不匹配是不可避免的，否則電機 A2 的轉子電路中將沒有電流，並且無法克服電機的阻力矩電源電路。由於 A2 機器從定子和轉子獲得動力，因此該電動軸系統需要與電機進行六線連接，在許多情況下安裝在移動的機器塊上，通常如虛線圖所示。

米。 3. 重型螺旋車床同步通信系統

在不超過 90° 的角度偏差內，電同步力矩增加。為了確保顯著的同步轉矩，在所有可能的旋轉角頻率下的同步通信機器必須以大轉差率（不小於 0.3 - 0.5）運行。因此，這些機器必須足夠大以避免不可接受的加熱。

進一步增加機器的功率以試圖消除負載波動和摩擦力的影響。還使用了機械傳動裝置，它降低了機器軸的旋轉頻率，因此減少了機器軸的角度誤差大小。在開始運行電動軸之前，異步電機 A1 和 A2 連接到單相電源。在這種情況下，機器 A2 的轉子處於其初始位置，這對應於機器 A1 的轉子位置。

同步旋轉系統合理地用於重型金屬切削機床，因為長導螺桿的生產存在重大困難。另外，隨著螺桿或軸的長度增加，由於它們的扭曲，機器部件相互佈置的配合精度降低。在電動軸系統中，軸之間的距離不會影響操作的精度。

使用電動軸時，消除了卡鉗與主軸的機械連接，大大簡化了運動圖。重型金屬切削機床中電動軸系統的一個顯著缺點是在電源故障期間可能會損壞昂貴的零件，因為會立即發生錯位。在某些情況下，在發生此類事故時，可以通過快速自動縮回刀具來防止損壞工件。

機械工程感興趣的是具有兩個相同異步電動機和相位轉子的方案（圖 4）。由於兩個轉子的電路都與變阻器 R 閉合，因此當電機連接到交流電源時，兩個轉子都開始旋轉。

米。 4. 旋轉變阻器同步通信方案

除了在轉子和變阻器繞組中流動的電流之外，均衡電流在兩台機器的轉子電路中流動。該電流的存在導致出現同步轉矩，結果機器同步旋轉。該系統可用於升高和降低大型刨床、刳鉋機和轉盤的橫臂。

由於電動軸系統，作為生產綜合體一部分的輸送機的協調運動問題得到了解決。在這種情況下最實際的應用是從帶有普通變頻器的電機同步旋轉的變體中獲得的。

除了考慮用於機械製造的電軸系統外，還開發和使用了其他交流電機系統，包括單相繫統和具有特殊結構的同步電機的系統。