为什么大多数现代钻床不使用某种形式的 VFD 而不是手动更换皮带来调整速度?

土木工程 工具 电动工具 钻孔
2021-12-08 06:55:09

看到大多数现代钻床仍然使用皮带和皮带轮(以及手动更换它们)来实现变速,我真的很惊讶。这种设计是否提供了其他不那么繁琐的方法所没有的某些好处?还是钻床制造商在采用可以解决这个问题的新技术方面进展缓慢?

所有的 LED 和激光器似乎都出现在较新的型号上,让我觉得很愚蠢的是,它们仍然使用一堆滑轮和皮带作为其核心功能的一部分。

VFD 在wikipedia上进行了解释。

4个回答

面向国内市场的现代钻床主要在价格和卡盘尺寸等其他一些特性上展开竞争。变速机器——我有一台 1200 美元的车床,具有该功能——你愿意为方便支付双倍的费用吗?

10 年前,我得到了用于生产工作的车床。否则,这在财务上毫无意义。

原因是虽然 VFD 很现代而且听起来很酷,但它是一个非常糟糕的替代品(对于许多现代电子小玩意来说都是如此)。

像所有机器一样,电动机具有理想的运行速度范围。电动机比内燃机更接近“完美”的机器(它的运行速度根本不能低于大约 800 RPM,并且仅在大约 3,000 RPM 时才开始提供严重的扭矩),但它们仍然不完美。使用它们仍然有“正确”和“错误”的方式。

对于钻孔,您通常需要从低至 100(可能 50)RPM 到大约 3,000(可能 4,000)RPM 的净速度,并且您希望该速度尽可能稳定,没有振动、突然减速、锁定或其他不良文物。

虽然电动机中的扭矩非常有利地开始 - 即使在非常低的速度下 - 几乎完全笔直,高达大约 4000 RPM 的高原(之后它在 8,000 RPM 时缓慢降低到大约 50%),但情况并非如此在电流、功率和功率效率方面非常理想。电动机的峰值功率平台大约在 4,000 到 12,000 RPM 之间。在此之前,功率输出(不出所料,是扭矩和转速的乘积)随转速线性上升。另一方面,在非常慢速旋转的电机上,功率输入非常高,甚至随着输出的增加而下降。

效率随着转速的增加而增加,遵循“某种”负指数饱和曲线达到约 70-95% 的平台,具体取决于电机的质量(实际上曲线在高速下再次下降,但对于“合理”的速度,我们可以假设它看起来像一条饱和曲线)。以 20% 的最大速度运行的电机的效率通常不到以 60% 的最大速度运行的电机的一半效率。

这表明电机应该比所需的运行速度更快(实际上,更快) - 理想情况下接近其扭矩平台的末端 - 然后将速度机械降低到任何所需的速度。如果它在最大扭矩平台之外运行得太快(获得效率作为回报),它可能会损失少量扭矩,但是,该扭矩将从减速中重新获得,并且它的功率效率会更高。这也意味着更少的热量和更少的电机磨损。
启动电流(在大功率电机上可能非常高)显着降低,并且在存在任何可能发生的环境影响(不均匀材料、钻头锁定、电网波动等)的情况下,旋转速度更加稳定。

因此,与转速较慢的电机相比,减速电机在各个方面都是双赢的。

现在,为什么有皮带,没有齿轮?齿轮产生的噪音更大,而且价格也更高。皮带驱动的钻床足够安静,可以在没有听力保护的情况下使用(我很少建议不要在任何类型的机器上使用听力保护,但我可以在钻床运行的情况下进行正常的对话而不会受到任何干扰)。

除此之外,变速电子设备是精密电路,可能(将)最终失效,而机械皮带几乎没有失效的方式。
在有人大喊:“当然,皮带会断裂!”之前,作为我生活中的一件轶事,我在 24 年前从一家破产的工具制造公司得到了我的钻床(钻头是用来制造工具的,他们没有制造钻床)。那时它已经使用了大约 20 年,但除了明显的使用痕迹外,它的状态很好,而且它仍在使用同一条皮带,今天一切都一样。
在最坏的情况下,断裂的皮带也很容易更换,而损坏的 VFD 逻辑对于没有电气工程学位的人来说意味着“垃圾桶”。

腰带尽可能高效、无声地提供所需的机制,它们几乎没有成本,而且几乎可以永久使用。

只是一个猜测,但大多数变速项目的动力带都是垂直的。所有钻床的皮带都是水平的。也许这是重新设计成本的一部分,使其难以接受。

成本确实是主要原因。如果您愿意支付更多费用,则确实存在变速钻床。请记住,价格是由感知的效用和市场力量决定的,而不是由制造成本决定的。