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电动缸的传动和受力分析是怎么样的呢?

2021-06-21 23:23:38来源:未知/span>浏览:82
  电动缸是将变频马达的旋转运动变成直线运动的设备 ,英文名称是 Electro2Servo2Cylinder。在电动缸纠偏系统中 ,由传感器采集信号送至放大器 ,控制变频器后由马达驱动电动缸 ,从而使纠偏辊动作 。相比液压缸纠偏系统 ,它省去了液压站和伺服阀 ,在结构上相对简洁 。据 EMG 公司介绍 ,国外一条 CGL 线 ,纠偏辊驱动全部使用电动缸 ,国内也越来越广泛的使用电动缸 。

2 电动缸的发展

2. 1 齿轮齿条式最先出现的将电机的转动变成直线运动的形式是齿轮齿条 ,齿轮齿条结构简单 ,加工容易,安装方便 ,但是精度太低 。

2. 2 螺母丝杆电机经过减速机驱动铜螺母 ,从而将电机的转动变成了直线运动 。但是 ,由于是螺纹附传动 ,实际运用中发现磨损太大 ,传动效率低 ,并且加工精度控制不好 ,往往单配一个铜螺母要花大量的时间 。平时要加强对螺纹附的润滑 ,一旦润滑跟不上 ,很快螺母就磨光了 。

2. 3 电液推杆电液推杆是将液压站集成在推杆上 ,电机驱动油泵 ,油泵驱动液压缸 。这种形式并没有技术上的进步 ,只是形式上的改变 。只能运用在简单的开闭动作上 ,控制精度低 。

3 EM G的电动缸

3. 1 基本结构电动缸由变频电机 、芯轴 、行星轴 、推杆 、线性位移传感器等组成 。电动缸的中心部分是芯轴 ,芯轴中心线和电机中心线重合 。芯轴和行星轴紧密啮合 (外螺纹和外螺纹的啮合 ) ,二者之间没有相对滑动 。电机通过联轴器驱动芯轴 ,芯轴只有自转 。芯轴的转动带动行星轴转动 ,其中包括了行星轴的自转和行星轴绕芯轴的公转 。行星轴公转的目的是保证芯轴和行星轴只存在相对滚动 。 8根行星轴之间用一个类似法兰盘的工件固定, 使得 8 根行星轴均布在芯轴的周围 。行星轴外圈有一个套,套和行星轴之间只有相对滚动而无相对轴向运动(套相当于行星轮系中的内齿轮 ) 。套和芯轴的双重作用为行星轴公转提供了有力保证 。套和电动缸的推杆刚性连接 ,当行星轴和芯轴发生相对轴向位移时 ,套和推杆获得了驱动力 ,推杆产生推力或拉力 。
伺服电动缸
电动缸内置的线性位移传感器参与了推杆位置的控制 ,使电动缸输出更精确 。图 1是电动缸的外形图及芯轴和行星轴实物照片 。

3. 2 电动缸传动分析电动缸的芯轴螺纹和行星轴螺纹公称直径不相等且都是右旋螺纹 ,啮合紧密 。这种设计打破了常规 ,采用外螺纹互相啮合 ,而不是内螺纹和外螺纹啮合 。 8根行星轴均布在芯轴周围 ,问题分析的前提是芯轴和行星轴之间只存在相对滚动 ,无相对滑动 。假如有相对滑动 ,电动缸就不能保证精确的传动比 ,也就没有讨论的意义 。事实证明 EMG 公司的独特设计和加工精度完全保证了这一点 。这种设计类似于行星齿轮箱 ,芯轴相当于太阳轮 ,行星轴相当于行星轮 。在行星齿轮箱中 ,太阳轮和行星轮啮合 ,在节圆处二者线速度相等 。在电动缸中 ,芯轴和行星轴靠外螺纹紧密啮合 ,二者在螺纹中径处线速度相等 。为了便于叙述 ,假设芯轴和行星轴螺纹的作用集中在螺纹的中径上 。

3 . 3 电动缸受力分析根据螺纹附受力分析模型 , 将对芯轴的受力分析简化为如图 2所示 , 假定芯轴和行星轴受力都集中在螺纹中径上 , 并且集中在一小段螺纹上 。受力分析简化为对圆柱体施加一个水平力 P, 使它沿着斜面匀速向上滚动 。形辊转动长度 , 从而影响延伸率控制精度 。计算时入 、出口板形辊辊径是相同的 。但长期工作后 , 因入 、出口辊径磨损情况不同会造成辊径变化 , 这将影响到延伸率测量的精度和控制精度 。因脉冲发生器测量延伸率的精确度与测量周期 、响应速度有关 , 所以在系统响应速度允许的前提下 , 将采样率尽可能选择大一些 , 有利于提高系统精度 。

3 . 2 激光测速仪激光测速仪的测量原理与脉冲发生器不同 ,它是直接测量入 、出口带钢的长度 , 避免了因辊子打滑 、辊径变化等因素造成的测量精度的影响, 其测量精确程度比脉冲发生器更高 。所以大型冷轧厂普遍采用这种手段控制延伸率 。

4 结束语平整工序除采用延伸率控制板形外 , 还有恒轧制力控制方式 。对延伸率控制 , 最重要的是确保延伸率测量的精确度和提高控制系统的响应速度 , 此外对来料的板形质量要求也较高 。多数冷轧厂平整线均采用激光测速仪进行延伸率测量控制 , 这样可以通过高精度的控制手段来获得高质量的产品 。

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