机械压力机功能设计的若干计算

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大型闭式单、双动机械压力机的作功量是设计中一项不可忽视的重要参数，这个参数是几个方面作功量的总和，同时又与主电机、飞轮之间存在一定的关系，运算很复杂。本文在研究小松技术的基础上，将压力机设计中的作功量、主电机功率和飞轮转动惯量的确定，采用一种简便的公式来完成这一较为复杂的运算。本公式对于公称力2000kN以上、滑块行程400～1000mm的闭式四点单动、双动或多连杆机械压力机均可应用。通过对不同类型的小松压力机有关参数如公称力、滑块行程、压力行程、气垫力和主电机功率等参数的分析计算，与繁琐公式计算比较基本相同或相近，所以本公式省时省力，可靠实用。举例如下表(均是引进小松产品)。
参　数
E4S600
E4S1000
E4D600＋400
* r; D( J3 F1 g! Y  @' a( aE4D800+500
公称力
kN
6000
2 g- g$ y5 h: T+ O, Q1 n5 ]  w10000
, }5 Y1 y! a! _! E# J内滑块外滑块
6000＋4000
内滑块外滑块
8000＋5000
/ k: ?$ p7 h5 ?$ s- s压力行程
mm
13
4 ]8 \2 ^6 L+ ]3 r13
7 F: ^! b0 z0 R( q$ I5 h  F, B13　　6
13　　6
/ o# ~1 A( m7 y6 C! r# O3 H1 g' T最大可用
作功量 J
1.8×105
8 X1 x5 S) G/ H  c, {# y*3.7×105
3.8×105
2 F6 ?' L( y9 `  L+ l6 o  F2.6×105
: O4 h! f/ x1 K, a% K*4×105
3 o5 u# B" c6 j; }- m3 B9 q& Y3.7×105
滑块行程
mm
600
% I+ N1 O2 R' s- E+ N! D' f' s1000
' @% f6 t" M) ^1 Z# ~4 h940　660
940　690
* `- u' Q" Q0 _行程次数
min－1
13和20
10～16
10和15
: D  V: J. m- M7 B10和15
. n- M* ~2 Z& n( r) Q/ w: [/ Q气垫力
( m+ t) G6 I5 AkN
1000
% S+ R4 k. n7 }: V+ _1500
1000
1 l, `0 ]4 b9 w2 \2 K1500
主电机功
率　kW
AC75／50
- h* w0 b8 K: MAC132
- D: E' M. ~1 tAC90／60
2 \0 O) u( J& y+ @/ Z8 zAC132／88
4 h  O# A- b$ {& M　　注：*为繁琐公式计算结果，其他项计算基本相同或相近。
　　在压力机设计中，一般都是根据用户的要求进行设计。对于作功量参数，有的用户直接做了规定，那么就按规定的值计算。
9 N8 d# r" P; C3 u* r1 F* f1　压力机作功量的计算
% }5 z$ J/ `! WE=Ph＋PBhB＋PDS/KD　　　(1)
式中：E——压力机需产生的最大作功量，J；
" {: j7 w( E, y8 r! t8 g　　　P——公称力(双动为内滑块公称力)，N；
　　　h——压力行程(双动为内滑块压力行程)，m(一般取h=0.013～0.015m,或由用户所需规定)；
& R8 u1 z  v; a　　　PB——外滑块的公称力，N；
　　　hB——外滑块的压力行程，m(一般取hB=0.006m，或由用户所需规定)；
　　　PD——气垫力，N；
% [+ l" Z& A  R5 q) ?: Q　　　KD——气垫能力系数(一般取KD＝6)；
　　　S——滑块行程(双动为内滑块行程)，m。
　　设计单动压力机时，按PB＝0、hB=0计算；不带气垫的压力机按PD＝P/6计算；落料、修边、锻造用压力机可以按PD=0计算。
# y. V0 y( ^4 a9 B) q' F　　以我厂设计生产的8000kN闭式四点单动多连杆机械压力机为例，公称力P=8000kN,压力行程h=13mm，滑块行程S=800mm，气垫力PD＝2000kN,行程次数10～18min－1。
　　得　E=8000×103×0.013＋2000×103×0.8/6=3.7×105　（J）
2　主电机功率PH的确定
　　(1)交流电动机：
2 q% W- |! Y4 E5 t6 H* V 　　(2)
　　(2)直流电动机：
  M6 [! s: A/ k; `, u  V, o 　　(3)
　　8000kN压力机采用的是直流调速电机，故得：
; i7 d4 l- A$ i5 e. n; K& c
( M! s  X) q  K0 r" Y　　查电机样本，选主电机功率为158kW。
$ ~# f, \. I/ K4 N& \3 N3　飞轮转动惯量GD2的确定
　　(4)
/ T( `* c  F! u2 l- B2 H4 S( A4 o/ \K＝2Sk－S2k　　　(5)
式中：GD2——飞轮转动惯量，kgm2(包括离合器从动件，一般取GD2的15%左右)；
4 k8 B" U, O2 V* {! |　　　N——飞轮转数，r/min；
2 e# n, F) a) ^! O/ N/ }　　　K——飞轮的能量释放率，%；
5 B+ R4 a2 i( }9 p2 `　　　Sk——速度变化率(电动机滑差率)，%。
9 c7 q8 q# v, h. c: n; O　　单动压力机，取Sk=10.5%～15%，K=0.199～0.278
" v6 f. Q2 h* X9 d, c　　双动压力机，取Sk=15.5%～20%，K=0.286～0.36
2 ]" k5 F% L, J' \3 m) Z, l　　Sk超过20%时，压力机周期时间延长，采用直流调速电动机或绕线式电动机，取Sk＝20.5%～30.5%，K=0.368～0.517
2 v0 b+ h* h' i: L, S　　用变速电机驱动飞轮时，如果要求低速、高速都作相同的作功量，则需加大低速时的速度变化率，同时减少每分钟工作行程次数。
9 @2 A. ?- B9 B* I4 l　　8000kN压力机采用的是直流调速电机，滑差率高，满足低速时作功量的飞轮转动惯量计算如下：
　　低速时行程次数10min－1时，飞轮转数N=155r/min，选Sk=28.8%,K=0.492
　　由式(4)得出：

　GD2值中包括离合器的从动件，见下图。

" @7 A5 V* i* @  O# ^& ]　　根据用户要求，该压力机在连线上位于首台，且气垫力大，所以导致各项计算数值也大。经与小松压力机和济南二厂生产的同类型产品相比，相应参数基本相同或相近。
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