大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的特殊性分析

張麗

摘 要 隨著時代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進步，大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電在實際的生產(chǎn)過程中獲得了廣泛的運用。為了確保大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能夠發(fā)揮功效，需要技術(shù)人員加強對于大型化數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電特性的研究，提高其使用效率。

關(guān)鍵詞 大型化 數(shù)控轉(zhuǎn)臺 機電 特殊性

目前，我國的電力、船舶制造等行業(yè)獲得了長足的發(fā)展。在這樣的背景之下，為了進一步促進該行業(yè)的高效運行以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效進展，需要相關(guān)部門在實際的作業(yè)過程中加強對于大規(guī)格、高負(fù)載、重切削的高端大型數(shù)控機床的運用。事實上，為了促進大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的作用能夠在運行的過程中得到充分的發(fā)揮，需要技術(shù)人員進一步加強對于相關(guān)設(shè)備的分析以及研究。本文基于此，分析探討大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的特殊性。

1大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的系統(tǒng)構(gòu)造

一般而言，大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電在實際的運行過程中能夠高效的促進伺服電動機旋轉(zhuǎn)到工作臺旋轉(zhuǎn)的運動傳遞，并以此為基礎(chǔ)為大型零件的四軸（五軸）聯(lián)動加工操作過程提供了可能性。一般而言，大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的直徑大于3.5m，其最大的承重為30t。

相關(guān)的技術(shù)人員在進行大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的特殊性分析的工程中，需要加強對于大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電系統(tǒng)構(gòu)造的了解，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建起系統(tǒng)的多自由度運動學(xué)以及動力學(xué)模型。目前，常用的大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電主要包含：電動機、行星減速器、蝸桿、蝸輪以及工作臺等構(gòu)造。

2狀態(tài)轉(zhuǎn)速的影響性分析

目前，施工技術(shù)人員在進行大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺運動控制操作的過程中，一般需要加強半閉環(huán)控制設(shè)施的運用?；谶@一特性可以得知：數(shù)控轉(zhuǎn)臺的機電性能往往受到轉(zhuǎn)臺機械傳動鏈的影響。在進行狀態(tài)轉(zhuǎn)速的影響性分析的過程中，需要技術(shù)人員借助伺服控制系統(tǒng)，對電動機施加脈沖速度信號，從而以此為基礎(chǔ)在時域內(nèi)實現(xiàn)對于轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速響應(yīng)的分析以及比較。為了確保分析的準(zhǔn)確性以及科學(xué)性，需要技術(shù)人員借助線加速度計以及LMS轉(zhuǎn)速采集測量通道的運用，實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)的采集。

通過相關(guān)的數(shù)據(jù)分析可以得知，大型化的數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電在運行的過程中具有較好的轉(zhuǎn)速響應(yīng)。為了進一步分析機械傳動鏈對動態(tài)性能的影響，筆者加強了對于伺服電動機在同速度輸入信號下的轉(zhuǎn)速動態(tài)響應(yīng)分析，通過相關(guān)的試驗分析可以得知：電動機的轉(zhuǎn)速響應(yīng)也優(yōu)于轉(zhuǎn)臺，而且在響應(yīng)的過程中，其振蕩幅值要低于轉(zhuǎn)臺。之所以導(dǎo)致這一系列問題的出現(xiàn)，主要是由于轉(zhuǎn)臺傳動鏈的柔性對轉(zhuǎn)速動態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生的影響。

此外，通過相關(guān)的分析研究可以得知：轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速在響應(yīng)結(jié)束階段的振蕩幅值需要小于起始階段。之所以出現(xiàn)這種不對稱的狀態(tài)行為，主要是因為庫侖摩擦扭矩的作用。在相關(guān)的作用之下，轉(zhuǎn)速響應(yīng)起始階段摩擦力沒有改變，但是在結(jié)束階段由于速度符號的改變，庫侖摩擦扭矩也抑制了響應(yīng)振動。

此外，通過分析、觀察數(shù)控轉(zhuǎn)臺在3600r/min的階躍速度信號作用下的轉(zhuǎn)速響應(yīng)可以得知：大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的速度在穩(wěn)定狀態(tài)后，其仍舊會在穩(wěn)定值附近上下波動，而且這種波動幅度卻沒有存在衰減的趨勢。這種狀態(tài)即使通過PI速度調(diào)節(jié)器的調(diào)整也無法消除。導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因就在于數(shù)控轉(zhuǎn)臺機械傳動鏈內(nèi)部的多個柔性單元的剛度激勵引起的。

3轉(zhuǎn)臺傳動鏈靈敏性分析

通過對于大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的特殊性、系統(tǒng)構(gòu)造以及狀態(tài)轉(zhuǎn)速的影響性進行分析可以得知：制約數(shù)控轉(zhuǎn)臺性能的主要因素就是機械傳動鏈的柔性。在此過程中，為了進一步實現(xiàn)對于機械傳動鏈上各部件柔性對振動影響的分析，筆者在此過程中進行了傳動鏈部件的模態(tài)靈敏度分析。

在實際的分析以及探討的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺傳動鏈系統(tǒng)隸屬于小阻尼系統(tǒng)。基于此可以得知：對于小阻尼系統(tǒng)，其固有頻率與模態(tài)頻率（阻尼固有頻率）相差甚微，因此在進行靈敏度分析作業(yè)的過程中，需要技術(shù)人員將小阻尼系統(tǒng)逐步簡化為無阻尼系統(tǒng)，從而在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對于質(zhì)量、剛度變化對固有頻率影響的分析。在此過程中，技術(shù)人員對無阻尼系統(tǒng)的特征靈敏度進行了分析，其計算公式如下：

此外，在實際的分析操作過程中可以得知；電動機軸的轉(zhuǎn)動慣量和蝸桿軸的扭轉(zhuǎn)剛度對數(shù)控轉(zhuǎn)臺傳動鏈的固有頻率影響最大，該結(jié)論對于大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺的性能優(yōu)化具有一定的工程指導(dǎo)意義。

4結(jié)語

本文主要分析了大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的特性。在實際的分析操作過程中，筆者論述了大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電的系統(tǒng)構(gòu)造、狀態(tài)轉(zhuǎn)速的影響性分析以及轉(zhuǎn)臺傳動鏈靈敏性分析。在實際的分析過程中得知：大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機械傳動鏈的柔性遲滯了轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速響應(yīng)，繼而由此阻礙了數(shù)控轉(zhuǎn)臺性能的高效發(fā)揮。而庫侖摩擦有利于迅速衰減數(shù)控轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速響應(yīng)的振動，提升轉(zhuǎn)臺的整體性能。筆者認(rèn)為，隨著相關(guān)研究的深入，我國的大型數(shù)控轉(zhuǎn)臺機電必將獲得長足的發(fā)展。

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