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
3 v1 K8 q* M4 I# c' }+ _, Z  p4 QE4S600
- ?1 T0 X6 f; EE4S1000
. b3 j, Y$ ?+ f1 p( Z. R( a4 qE4D600＋400
E4D800+500
公称力
3 L6 A& h+ T9 J2 U+ zkN
7 b7 ]) V4 Q) y6 z5 n+ F) q6000
10000
内滑块外滑块
4 k5 j* J' \) ~1 ?6000＋4000
3 G( L  q6 A( [1 j- ~内滑块外滑块
8000＋5000
" G# i: q  u9 ^8 i, ?压力行程
mm
+ [  n2 p6 r, B6 q& d13
13
& m9 Q9 x5 l; W" M! o* ?$ m0 a% y' P13　　6
13　　6
2 d+ A! G$ e3 {7 I+ J最大可用
作功量 J
8 j2 B  @3 r8 @) h& i4 e8 j: h% _1.8×105
*3.7×105
# L+ H* d, v$ u& G. G# ?) `  ^3.8×105
2.6×105
; ^" z5 L# t& H4 l*4×105
3.7×105
5 p  e4 G6 u& S; i滑块行程
7 `3 v2 A! e& @& d$ xmm
600
0 H$ @! ^0 ?& S! F3 J7 _9 s1000
940　660
$ W/ B6 U) D6 a940　690
行程次数
  U& V# B1 ]3 L: m3 T, Imin－1
13和20
+ Y# R6 y; y7 v10～16
6 m# C% l; L+ ~9 {! g( {10和15
' R- @8 u. X  r% d10和15
5 N5 h- h3 p9 o* N0 d; ^1 d气垫力
  e+ e, Q# b; r. N8 \3 K/ akN
9 ~1 O  t& H9 F1000
! \6 C- G9 s9 G) m1500
. c3 ?2 l  y% P& v3 \' w; ?$ E8 }1000
1500
9 s8 k$ [: Q2 J+ y主电机功
率　kW
: C, ?7 N% D! y1 O& Z' NAC75／50
2 F1 _% _5 F8 tAC132
% F5 ~; J4 L$ qAC90／60
4 h6 b$ h/ [( ^/ a# eAC132／88
( H: Y8 M8 |$ y1 H% G( u　　注：*为繁琐公式计算结果，其他项计算基本相同或相近。
; _8 ^/ F& X* v( w# X　　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。
( d' u6 O6 j, |5 I4 }1　压力机作功量的计算
E=Ph＋PBhB＋PDS/KD　　　(1)
4 u; s3 f% Q1 D: m$ r) S+ K) P; x/ [4 B式中：E——压力机需产生的最大作功量，J；
　　　P——公称力(双动为内滑块公称力)，N；
! q$ Y/ J6 R: _! W7 w$ Y. C/ Z　　　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)；
/ s; h7 y# K9 n　　　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)；
2 s) T5 b1 b+ |6 e　　　PD——气垫力，N；
9 x9 h  I& Z/ x9 G5 J+ m- ]　　　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。
+ F) }* I- ^" i% a' C　　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）
- ]! n. W4 v& G2　主电机功率PH的确定
　　(1)交流电动机：
/ V% l. ^7 F% u; `; L, F 　　(2)
. U" T+ n# N" n9 Y6 N　　(2)直流电动机：
$ w1 D7 b& C4 v9 f 　　(3)
- U, \2 O$ q7 |4 C$ c　　8000kN压力机采用的是直流调速电机，故得：
! Z- k4 j* S4 ~
1 y6 Z( Z- H$ d/ @* @　　查电机样本，选主电机功率为158kW。
3　飞轮转动惯量GD2的确定
　　(4)
K＝2Sk－S2k　　　(5)
! c  C1 p, I; I% e2 Q% E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)；
& L! F" Y# {& B6 {! H　　　N——飞轮转数，r/min；
　　　K——飞轮的能量释放率，%；
# C) w5 e4 d- t& a4 w& P　　　Sk——速度变化率(电动机滑差率)，%。
　　单动压力机，取Sk=10.5%～15%，K=0.199～0.278
# @  }. p- |- y+ b& x2 Y$ S2 }/ R　　双动压力机，取Sk=15.5%～20%，K=0.286～0.36
* Q$ ?) u% c+ ?: l" d# y　　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
　　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。
　　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：
; J( y, l8 z0 r　　低速时行程次数10min－1时，飞轮转数N=155r/min，选Sk=28.8%,K=0.492
; z& [) e. [( X& t% L5 p　　由式(4)得出：
( V3 t& S7 u  k
* B* N0 ~7 [' b4 g& ~  F8 R2 V) Y　GD2值中包括离合器的从动件，见下图。
, l7 t: g4 ]" z' X
4 N- f% N( f* C/ f　　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。
$ O* H! {3 z5 N- h- @文章关键词：