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摘要：文章介紹了螺栓成型機的機械結構和工作特點，根據螺栓成型機的工況分析了其對電拖系統的要求，并介紹了施耐德ATV71變頻器在螺栓成型機上的應用。

關鍵詞：變頻器；螺栓成型機；能耗制動

螺栓成型機是一種大規模加工螺栓的高性能鍛造設備，可以生產各種零部件和螺絲坯件，并可以加工其他復雜的緊固件。螺栓成型機作為一種特殊的自動冷成形機床，被廣泛用于機械、建筑、航空、民用等行業所用各類緊固件和異形件的成形制造。

一、螺栓成形機的機械結構和工作特點

螺栓成型機主要通過曲柄機構進行傳動，將盤卷材或棒材剪切成規定長度，之后把坯件夾在固定鍛模和移動鍛模之間進行成型加工制成螺栓。其機械結構主要由傳動裝置、送料裝置、剪切裝置、鍛壓裝置、推出裝置、倒角裝置和搬運裝置等構成。傳動裝置以主發電機為主，將動力傳遞到各傳動機構。送料裝置由矯直機、輸送輥和送料驅動裝置構成。矯直機用于把彎曲的盤卷材矯直；輸送輥用于把線材送入輥間；送料驅動裝置用于調整線材的傳送行程。剪切裝置是把線材剪切成規定長度，推出機用于把剪切好的線材從剪切機推出。鍛壓裝置通過曲柄軸將旋轉運動變為往復運動，推出裝置把坯件從鍛模推出。

二、螺栓成型機的工作特點及電控要求

螺栓成型機每分鐘能生產數百個螺栓零件，動作機構工作速度要快，驅動裝置和電機必須有良好的調速性能，能夠適應頻繁過載。在成型過程中有兩方面的技術較為重要，一是高精度成型技術，螺栓屬于小型零件，要求定位必須準確，對各電機有良好的啟停控制，尤其在高速運動時停車位置必須準確，應采用電磁剎車并配合電磁離合器；二是適應經常更換工序的需要，采用具有記憶功能的人機界面，預先設置多種工作模式，實現快速換模調整的功能。

三、施耐德變頻器及電控系統

根據上述工作特點的具有分析，螺栓成型機應采用變頻器驅動的調速系統，而且往往這種緊固件加工環境非常惡劣，濃油霧和鐵屑污染，通風設施不完備，在不停機運行的狀態，對變頻器的適應能力提出非常高的要求，所以合適的選型應該是用施耐德ATV71系列變頻器。該款變頻器為中文顯示面板，18.5kW以上自帶直流電抗器，自帶Canopen通訊口，提供壓頻比、開環或閉環矢量控制、轉矩控制等多種控制模式，可以進行直流母線聯接，精度高響應快。過載170%可持續60s，220%可持續2s，配合制動電阻制動轉矩最高可達150%。螺栓成型機整機電控系統采用PLC控制、變頻調速、電磁剎車和電磁離合制動的系統，還可擴展觸摸屏等具有模式記憶功能的設備。

四、制動與欠壓保護

（一）能耗制動螺栓成型機鍛壓裝置軸承是偏心結構，當負載做完一次沖壓勢能釋放時，電機的電磁轉矩方向與實際轉速方向相反，處于發電狀態，負載的勢能會轉化為電能通過逆變部分返回變頻器，導致直流母線電壓升高，從而危及電容。如果采用能耗制動，一般的變頻器都需要額外配備制動單元。ATV71變頻器在160kW以下的產品中都內置了足夠容量的制動晶體管，當直流母線電壓上升到一定數值時，制動晶體管自動打開，通過制動電阻開始進行能耗制動，隨著能量以熱能的方式不斷消耗，直流母線的電壓會下降到正常的水平，制動晶體管自動關閉。

（二）欠壓保護螺栓成型機的供電環境一般比較惡劣，電網波動很大，因此要求變頻器提供合理的欠壓保護。ATV71變頻器針對欠壓保護有詳細的功能設置參數，包括欠壓故障電壓、欠壓故障延時、欠壓故障動作、欠壓保護電壓、欠壓保護動作等。在出現欠壓的情況下，變頻器仍可繼續運行，且欠壓等級可達-50%。因此當將“欠壓故障電壓”數值設置安全的前提下，電網出現極短時間電壓波動下降時，不會觸發欠壓故障，保證機器工作的持續性。

五、結語

施耐德ATV71變頻器能夠較好地滿足螺栓成型機等緊固件成形設備的要求，配合空壓離合剎車器，能夠達到起動電流小而且能“寸動”“單沖程”及“連續運轉”的要求，整機性能優越。

參考文獻：

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[2]劉強,王恒斌,石春林,余晨曦,蒲素.一款施耐德變頻器的應用[J].裝備應用與研究,2017,(15):42-43.

作者：孫琦 單位：青島港灣職業技術學院