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
5 K: k4 Q3 a" m5 p, @- N" DE4D600＋400
# G, K1 ^" n4 v9 gE4D800+500
' M3 M* R5 l) T6 h6 J0 v2 `公称力
kN
6000
10000
内滑块外滑块
6000＋4000
; Q6 g) @, C9 W) D内滑块外滑块
' [* h( S/ k4 I$ m  U9 l1 W$ j/ Q8000＋5000
压力行程
2 }+ V: L: H+ g8 r, cmm
0 M6 x& a9 A7 E4 u13
  u: W, [1 w1 ?, v& P13
13　　6
13　　6
$ F7 w! a& R* s- T' Z7 g7 ^. o$ E最大可用
7 R4 t5 u7 s7 W1 e( H0 B作功量 J
1.8×105
*3.7×105
3.8×105
2.6×105
6 Y- I! M6 `( C) B" m# W$ C0 W& I2 ?3 Y*4×105
* F& J+ R* a3 l9 s2 b3 y3.7×105
滑块行程
9 H$ E; g: ^& `0 i' n0 }: pmm
$ d  Q3 I5 }! B7 g: B600
1000
7 |3 z4 A" `" W940　660
940　690
- `# h/ a) Y$ k- _" m+ k+ r) u行程次数
min－1
13和20
& E3 {1 m2 C" g. U9 r10～16
9 [" ~8 S2 V1 _9 d: T2 {9 S. F10和15
10和15
气垫力
. ^- i4 n0 O% D; p9 C- xkN
1000
) p' V* ^8 V2 J+ ?1500
8 m, S( C2 \- i  V3 S$ H) {* a1000
3 H' j' \$ p3 z2 H$ C9 q1500
% W; a4 H1 t5 E" j主电机功
, t* D+ ]1 A! B1 \/ x率　kW
AC75／50
AC132
) f3 Y7 [0 W! g: TAC90／60
AC132／88
. D7 j7 b; }: x. Q　　注：*为繁琐公式计算结果，其他项计算基本相同或相近。
3 l2 W. e% L+ E2 ^* `　　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。
1　压力机作功量的计算
) e* A0 ^! d% _$ q# R; F( ZE=Ph＋PBhB＋PDS/KD　　　(1)
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；
　　　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)；
　　　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)；
! q: q7 {8 B; P5 Q: ?4 @; K8 z. v　　　PD——气垫力，N；
　　　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。
" L7 J2 W7 v- K6 u  ]4 h$ l　　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。
5 Y: I% S& h6 K1 a/ D, o6 j. k　　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。
* o  n! M+ N- C  b　　得　E=8000×103×0.013＋2000×103×0.8/6=3.7×105　（J）
8 i5 I% l  T& x/ m6 `6 T2　主电机功率PH的确定
: f" L0 U5 E/ p" L2 b　　(1)交流电动机：
8 D$ g; x3 |5 r' G6 L3 ?* w1 e& w1 s) v$ _7 | 　　(2)
　　(2)直流电动机：
　　(3)
  G: V2 P/ k7 B9 N& u　　8000kN压力机采用的是直流调速电机，故得：
2 C$ t8 X7 P6 @
) s. i( K/ C9 q. h' o. i　　查电机样本，选主电机功率为158kW。
3　飞轮转动惯量GD2的确定
! c* p* \0 }5 v  X 　　(4)
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)；
　　　N——飞轮转数，r/min；
　　　K——飞轮的能量释放率，%；
　　　Sk——速度变化率(电动机滑差率)，%。
# _6 ~* S/ d# T　　单动压力机，取Sk=10.5%～15%，K=0.199～0.278
　　双动压力机，取Sk=15.5%～20%，K=0.286～0.36
- U- Y3 U4 _( R. E2 A- w$ W+ B　　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：
　　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：

1 V% x; g2 i) Q; C2 h$ w* i　GD2值中包括离合器的从动件，见下图。
1 ]6 m2 _8 P' k% z+ N7 J
$ E3 J$ R5 h  m# d6 Q; _$ Q　　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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