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)。
9 o  J; A7 j2 H; ^4 p) e; ?% S参　数
+ Z2 L! v% R4 L$ C; N3 Y1 eE4S600
E4S1000
E4D600＋400
) g# Y, K- a- J3 a, IE4D800+500
; u1 _/ d- [" j  }* t* g公称力
( `' _+ M+ |3 V0 n4 a  e8 t9 S. G# x. FkN
$ {  r, {9 B1 `. f% f- t6000
10000
6 I) |9 S9 n) z( I内滑块外滑块
6000＋4000
内滑块外滑块
: ?" l- o9 T# W+ T+ Z- g  ?8000＋5000
压力行程
" c" [* f8 y% I5 Q) E8 smm
13
13
' t% P+ S: J2 P! S" i13　　6
13　　6
' e% k, t! [) \最大可用
9 }0 X2 p6 F3 z& x9 l作功量 J
3 A+ l" L: Y% {) o1 x$ P1.8×105
" G9 a' A. R% E% ~2 a*3.7×105
3.8×105
2.6×105
# m( A3 |# e5 ^& I+ c5 i2 e*4×105
( [9 k# E+ S2 ^' |! l9 r3.7×105
滑块行程
mm
& F  ^+ X! Z" e) M5 y, H5 v$ ^  @8 `600
8 P+ g4 i9 E- P7 ~' K; |: C) [1000
940　660
940　690
行程次数
5 \0 Q4 k& J1 r2 D6 n$ ^min－1
* o+ Z- ^8 q- n7 v13和20
8 ?' \9 y' K9 k+ J10～16
10和15
1 K4 d/ `5 E) U' B: y. k10和15
气垫力
kN
3 E% l0 r! Y4 d- W6 w0 u1000
5 L$ Z) b( T8 Y1 {1500
1000
1500
主电机功
率　kW
AC75／50
! Y7 g0 M# b+ t, Z7 J) oAC132
  _- n/ K" M. KAC90／60
$ a- e( a& d+ rAC132／88
　　注：*为繁琐公式计算结果，其他项计算基本相同或相近。
4 y+ T% `- b% Z- i' R: ?; h　　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=Ph＋PBhB＋PDS/KD　　　(1)
式中：E——压力机需产生的最大作功量，J；
( @% V: o  w. V: a　　　P——公称力(双动为内滑块公称力)，N；
, C4 f, |' L: w8 I5 t. Q　　　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)；
" i" ~. R$ q# A7 q- t% T; q8 P　　　PB——外滑块的公称力，N；
3 Y) K, T' Q4 O1 |　　　hB——外滑块的压力行程，m(一般取hB=0.006m，或由用户所需规定)；
/ V6 Z0 y# B5 F" S- z　　　PD——气垫力，N；
　　　KD——气垫能力系数(一般取KD＝6)；
7 I( r0 h; T! J; U+ Q5 E" V3 n　　　S——滑块行程(双动为内滑块行程)，m。
& A( J% U" M% P  ~" c, Z1 i2 c　　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。
　　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。
) X/ J/ I. d: l/ v　　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：
  r2 w4 @3 U7 V0 Z$ G. C- o- A! M 　　(2)
　　(2)直流电动机：
　　(3)
　　8000kN压力机采用的是直流调速电机，故得：

& L* N0 k1 C* }9 g% I, @3 T3 k. e4 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
  K1 {8 C# A" B 　　(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)，%。
　　单动压力机，取Sk=10.5%～15%，K=0.199～0.278
+ C  C- F+ G. X0 h1 n( }　　双动压力机，取Sk=15.5%～20%，K=0.286～0.36
" i8 r; J& |: a  P　　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
) `/ a: a, N- D3 [$ d. E  u+ K　　由式(4)得出：

　GD2值中包括离合器的从动件，见下图。
! W8 m+ `. |- _0 d6 G. a8 n5 C
2 A3 p- T( g6 T6 w  t% u　　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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