Thiết kế động cơ cưa tròn kim loại

Thiết kế động cơ cưa tròn kim loại: Thông số kỹ thuật và hướng dẫn lựa chọn

1. Yêu cầu về hiệu suất cốt lõi

Các thông số vận hành quan trọng

tham số	Cấp công nghiệp	Lớp hội thảo	Cắt chính xác
quyền lực	3-7,5kW	1,5-3kW	0,75-2,2kW
Tốc độ	2.800-4.500 vòng/phút	1.500-3.000 vòng/phút	500-1.500 vòng/phút
mô-men xoắn	15-40Nm	8-15Nm	5-10Nm
Chu kỳ nhiệm vụ	S1 (Liên tục)	S3 40%	S6 60%
Lưỡi Ø	300-500mm	200-315mm	80-200mm

2. So sánh công nghệ động cơ

Phân tích loại động cơ

Loại	mô-men xoắn khởi động	Kiểm soát tốc độ	Bảo trì	Tốt nhất cho
Cảm ứng 3 pha	đánh giá 150%	Yêu cầu VFD	Thấp	Cắt nặng
PMSM	đánh giá 300%	FOC chính xác	không có	Ứng dụng CNC
Chuyển đổi miễn cưỡng	đánh giá 250%	Tuyệt vời	không có	Môi trường khắc nghiệt

Xu hướng ngành: 72% của cưa công nghiệp mới bây giờ sử dụng Động cơ PMSM với bộ truyền động tích hợp.

3. Thiết kế tích hợp cơ khí

Thông số kỹ thuật trục & lắp đặt

• Đường kính trục: 24-40mm (dung sai ISO 286 h6)

• Lắp mặt bích: Tiêu chuẩn IEC B14 hoặc B5

• Hệ thống ổ trục:

♦ Tiếp điểm góc đôi (7205B/7206B)

♦ Bôi trơn bằng mỡ (NLGI #2)

♦ Tuổi thọ L10 >30.000 giờ

Kiểm soát rung

• Cân bằng động đến cấp G2.5 (ISO 1940)

• Gắn cách ly với khả năng giảm rung 85-90%

• Tốc độ tới hạn >1,25 lần tốc độ vận hành tối đa

4. Quản lý nhiệt

Giải pháp làm mát

Phương pháp làm mát	Luồng khí (CFM)	Nhiệt độ tăng (° C)	Thích hợp cho
TEFC	120-180	65-75	Nhiệm vụ không liên tục
Không khí qua	200-300	55-65	Hoạt động liên tục
làm mát bằng chất lỏng	không áp dụng	40-50	CNC mật độ cao

Bảo vệ nhiệt:

• Cách nhiệt loại F (155°C)

• Cảm biến PT100 nhúng (độ chính xác ± 1°C)

• Tự động giảm công suất ở nhiệt độ cuộn dây >105°C

5. Đặc tính điện

Yêu cầu cung cấp điện

• Điện áp: 380VAC ±10% (công nghiệp), 220VAC (xưởng)

• Tần số: 50/60Hz ±5%

• Dòng điện khởi động:

Giao diện điều khiển

• Tiêu chuẩn: Modbus RTU qua RS485

• Nâng cao: EtherCAT để tích hợp CNC

• Vào/ra:

♦ 2x đầu vào kỹ thuật số (bắt đầu/dừng)

♦ 1x đầu vào analog (tốc độ 0-10V)

♦ 1x đầu ra lỗi (NO rơle)

6. An toàn & Tuân thủ

Chứng chỉ bắt buộc
• CE (EN 61000-6-2, EN 60204-1)

• UL 1004 (Bắc Mỹ)

• GB755 (Trung Quốc)

Tính năng bảo vệ
• Quá dòng tức thời (ngắt 200%)

• Phát hiện lỗi nối đất Stator

• Phanh cơ (24VDC không an toàn)

7. Thông số kỹ thuật bảo trì

Khoảng thời gian phục vụ

thành phần	Kiểm tra	thay thế
Vòng bi	500 giờ	10.000 giờ
Quạt làm mát	1.000 giờ	5.000 giờ
Bộ mã hóa	-	20.000 giờ

8. Phân tích chi phí

Tổng số cổ phần sở hữu

• Chi phí ban đầu: 45-55%

• Tiêu thụ năng lượng: 30-40%

• Bảo trì: 10-15%

• Thải bỏ: 2-5%

Thời gian hoàn vốn: 18-24 tháng đối với PMSM hiệu quả cao so với cảm ứng

9. Công nghệ mới nổi

Giải pháp sáng tạo

• Hệ thống tự mài: Điều chỉnh lưỡi tích hợp động cơ

• Phát hiện tải AI: Điều chỉnh tốc độ nạp tự động

• Giám sát nguồn điện không dây: Theo dõi hiệu suất theo thời gian thực

• Vỏ composite: Giảm 30% trọng lượng

10. Thuật toán lựa chọn

Sơ đồ quyết định

(1). Xác định độ cứng vật liệu (HRC/Brinell)

(2). Tính toán lực cắt cần thiết (F=π×D×t×k)

(3). Chọn đường kính lưỡi → mô men xoắn yêu cầu

(4). Chọn công nghệ động cơ dựa trên chu kỳ làm việc

(5). Xác minh yêu cầu làm mát

(6). Hoàn thiện nhu cầu giao diện điều khiển

Tính toán ví dụ:

Để cắt thép nhẹ 50mm (k=500N/mm2):
Lực cắt = π × 300mm × 3 mm × 500N/mm² = 1.413N
Mô-men xoắn yêu cầu = (1.413N × 0,15m)/2 = 106Nm
→ Chọn Động cơ PMSM 5,5kW với công suất cực đại 120Nm

Kết luận

hiện đại động cơ cưa tròn kim loại yêu cầu kết hợp cẩn thận hiệu suất động, công suất nhiệt và độ chính xác điều khiển tới nhu cầu ứng dụng. Thị trường đang chuyển dịch hướng tới các giải pháp nam châm vĩnh cửu có tính năng thông minh tích hợpgiúp tối ưu hóa hiệu suất cắt đồng thời giảm tiêu thụ năng lượng. Lựa chọn phù hợp đòi hỏi phải xem xét đồng thời các thông số cơ, điện và điều khiển để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong suốt thời gian sử dụng của thiết bị.

Bạn có muốn được hỗ trợ về tính toán kích thước động cơ cụ thể hoặc mô phỏng hiệu suất cho ứng dụng của mình không?