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
* c& i2 h6 @, Y" r1 b6 KE4S600
E4S1000
E4D600＋400
$ X3 `3 [3 F- ]; VE4D800+500
" g# c- u! ^$ h6 [: x- g  w. z公称力
kN
6000
10000
( ~) D3 g+ L% H5 S) Z$ g! n内滑块外滑块
5 m+ i5 n2 k" L  Q$ i; u3 P6000＋4000
内滑块外滑块
& ~( m$ u- ]4 @# A8000＋5000
压力行程
mm
, f* x( j9 ^9 V9 e- p" X13
13
13　　6
( Y& Z" K7 l7 C* l9 P& {1 G  x13　　6
4 j8 Z  o' W9 O$ w3 u最大可用
作功量 J
1.8×105
*3.7×105
3.8×105
" Q  _- ^7 E: Z' `) @4 F) R+ [* w4 Z% c* r2.6×105
( w% H* o0 X2 V3 f& ~$ J*4×105
' l" T4 O" F% E, g5 B6 D5 w" W3.7×105
滑块行程
mm
5 i/ S; J) ]; E600
1000
940　660
940　690
( S: q" ]4 F+ ?& D( A行程次数
min－1
, H5 @: A; y( f9 U13和20
; f4 B9 B0 u" r/ p0 s10～16
10和15
10和15
0 c+ C0 f- Q$ n" j: H气垫力
kN
1000
1500
; w1 ?5 O6 e$ v# Q/ |5 e9 p% a1000
# P% W" z( w- y1500
; p8 g$ G  w) s5 W主电机功
率　kW
AC75／50
AC132
AC90／60
AC132／88
　　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。
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；
- s2 P& s. G* w! j8 Y! Z% e" p　　　P——公称力(双动为内滑块公称力)，N；
0 \1 ^( A0 |) X" q, l* p　　　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)；
6 N9 @8 c' d( ^& s6 ]9 E　　　PD——气垫力，N；
0 m8 N2 w& t4 }7 V8 S. R- \　　　KD——气垫能力系数(一般取KD＝6)；
4 q& V1 \  T2 e7 ^* W; p; R& ?6 l2 ?　　　S——滑块行程(双动为内滑块行程)，m。
8 \9 U7 X  q$ Z　　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。
  r( j) q3 T8 h. x$ I+ \　　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
# O' ]+ B0 n. F9 @- }3 b+ Y% {　　(1)交流电动机：
　　(2)
% _% l/ J  O! a* x　　(2)直流电动机：
5 a2 A# |5 g! I4 v/ S4 A 　　(3)
6 @* K0 J  n3 ]  k6 d' l　　8000kN压力机采用的是直流调速电机，故得：

　　查电机样本，选主电机功率为158kW。
) R8 X" `  V; o2 M9 C  ^3　飞轮转动惯量GD2的确定
0 A2 g& U4 \4 |, b. U, e, M 　　(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)；
( H  R8 ^8 W3 c　　　N——飞轮转数，r/min；
　　　K——飞轮的能量释放率，%；
: p+ F' e  ^: y7 \　　　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
- ^: D! Q4 r( ]+ Y1 U　　双动压力机，取Sk=15.5%～20%，K=0.286～0.36
1 R0 i# x! o' a; f　　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。
* d/ z; @( V' {4 V　　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：
+ Z# v1 t" Z4 d: e$ H4 y  s; p' e　　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：

+ v2 G& R; B9 l. i　GD2值中包括离合器的从动件，见下图。

' U' _+ T0 ^( S8 e" P0 G1 b: Z　　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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