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
( Y1 C* C( `0 V; q4 K; w  SE4D600＋400
E4D800+500
4 G2 F. I. m) l! p" M公称力
kN
6000
' d4 h! E, o8 e( j& V# W+ L  S) j10000
  i% D8 B$ r5 `! G* T$ d内滑块外滑块
9 I2 F/ S! ?3 R  P/ y6000＋4000
6 n5 `2 X4 Z+ ~/ b: E内滑块外滑块
8000＋5000
压力行程
& \8 l" a( i1 ymm
$ x6 J  V& b4 p3 C13
13
13　　6
13　　6
最大可用
" K/ L* p+ R% b5 Y9 E% ~% H1 p作功量 J
) r3 Q0 h' t& B( M, M& G* G- s1.8×105
*3.7×105
, F+ F% J: C* {& x3.8×105
# r7 t& X4 z& g* R3 {* o2.6×105
*4×105
3.7×105
滑块行程
mm
/ E' Q9 p0 n" o, N+ r9 ]1 }' n4 y+ ~600
  o6 _% J7 F- d& B2 ~1000
4 C+ U& ^3 U0 j7 B; I- e6 D3 c$ R940　660
/ M' K1 ~2 d+ I4 ?* j940　690
4 G* R! N4 Q, `5 j行程次数
min－1
13和20
/ V- ]  h; u5 v: g% h10～16
10和15
10和15
气垫力
3 W8 k! [* j" Y7 d5 W( t  @: zkN
' W' U( R' G- M$ }' u1 L4 A3 T# u1000
1500
1000
4 m6 s$ A: N  m- N7 u+ {1500
主电机功
率　kW
: Q' R- J* H) B" e8 a: p, LAC75／50
AC132
" @0 l" Y1 S) Z* E' QAC90／60
9 E$ L/ \. r' w5 sAC132／88
3 i8 q# V2 Z# p  P0 Z) K4 C9 ^　　注：*为繁琐公式计算结果，其他项计算基本相同或相近。
% W9 M- ~! ?4 y. F9 f2 @" B4 {　　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
) u$ _) b: ]: T# K8 i2 H) hE=Ph＋PBhB＋PDS/KD　　　(1)
式中：E——压力机需产生的最大作功量，J；
& }. p; t3 R2 p; v! E1 I" |　　　P——公称力(双动为内滑块公称力)，N；
  [6 z- a5 T9 W/ \4 a2 H" j　　　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；
  y7 I: n/ s/ C; j; n# O" ]1 v　　　hB——外滑块的压力行程，m(一般取hB=0.006m，或由用户所需规定)；
9 u7 r3 ~/ K' L5 ^　　　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。
　　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。
" y8 q) n% f; z! a　　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：
, H4 l: q9 W/ {( M 　　(2)
　　(2)直流电动机：
" S) u, ]9 A" m' M: N+ T0 s" D 　　(3)
+ L5 K! |% H0 l) ?. |8 D　　8000kN压力机采用的是直流调速电机，故得：

" h' X$ v3 Z1 K* C& ]5 y: H( l. i# |　　查电机样本，选主电机功率为158kW。
- K6 E" O, P& Y  [, V8 N. F3　飞轮转动惯量GD2的确定
　　(4)
. k+ z/ I6 H$ A5 ?3 AK＝2Sk－S2k　　　(5)
8 L- V% ]( ~# A* P: v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，%；
5 Z' `3 R' k; n) o. o) a9 `　　　Sk——速度变化率(电动机滑差率)，%。
1 a# S+ Z( {- Z+ R, l' P7 \4 H$ g　　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
　　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：
: Y' l. b  k8 p( 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
　　由式(4)得出：

% Z7 R/ _) c; u/ x8 @- }! z　GD2值中包括离合器的从动件，见下图。
* c$ y3 ]$ X/ {# x0 A. J% D
5 Q, }3 }. }. W. r' W, J　　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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