1、凿岩机整体结构设计
变频电动凿岩机,适用于一般工作场合,包括机体、变频电动机、钎杆等部分组成。其输入电源采用新设计的变频电源。在实际工作中,根据工作对象的性质(岩石、矿体的硬度、厚度、韧度等),由软件计算出频率调节信号,再由辅助电源驱动处理器,输入频率调节信号到DSP处理器,处理器控制调节主电源输出一定频率和电压的电信号,进而驱动变频段动机运转,输出需要的转矩和转速。在实际工作中通过调整电动机电源频率进而调整电机转速,使曲柄连杆机构用锤头冲击钢钎的频率可调整;对于不同的岩石及矿体,操作人员可通过不断调整冲击频率使凿岩效率提高。
2、变频电机的选择
为体现变频调速的优势,本设计中将原电动凿岩机中做动力电机的1350W小型异步电动机改为1.5KW变频电机,原采用的变频电机为YVP系列变频调速异步电动机。该电机绝缘为F、H级,防护等级为IP54、IP55、 IP56,可附带各种光电编码器(或测速发电机)传感器装置等,同时可提供配套变频调速器。产品适应各种变频电源的高频冲击,确保电机在最低速和最高速时均具良好的工作特性。其主要参数为:
额定功率:1.5kW,
额定转矩:4.7N·M,
额定电流:4.3A,
额定电压:220/380V。
3、变频电源的设计
本设计所使用的单相变频电源,要求额定输出功率不小于5kW,输出电压为220~380V,输出频率为20~400Hz可调。以美国TI公司的16位定点DSPTMS320-LF2407A为插补处理器,它集成了编码器信号采集和处理电路,D/A输出电路,扩展存储器电路等。以TMS320LF2407A为核心构建硬件系统,由辅助电源驱动处理器,实现16KHz载波频段,静音运行,输出谐波含量小。输入频率调节信号到DSP处理器,处理器控制调节主电源输出频率,使之按调节需要输出变频电压信号驱动电机设备。另还可按照要求附加显示设备,将调节信号频率输出显示在液晶屏上。
4、性能改进实验
本设计的变频调速电动凿岩机,经理论计算、模拟仿真、样品制作后,在湘西同力机械公司、武陵电化总厂金属包装厂经过多次实验表明,应用所设计变频电源驱动改进后的电动凿岩机工作时,在不同频率、不同负载情况下,输出转速和转矩可基本实现实时控制,具有较好的工作稳定性和抗干扰能力。与对比的原型机相比,转孔速度有10%以上的提高。