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)。
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| 参 数
| E4S600
| E4S1000
| E4D600+400
| E4D800+500
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| 公称力kN
| 6000
| 10000
| 内滑块外滑块6000+4000
| 内滑块外滑块8000+5000
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| 压力行程mm
| 13
| 13
| 13 6
| 13 6
|
| 最大可用作功量 J
| 1.8×10
5
| *3.7×10
53.8×10
5
| 2.6×10
5
| *4×10
53.7×10
5
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| 滑块行程mm
| 600
| 1000
| 940 660
| 940 690
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| 行程次数min
-1
| 13和20
| 10~16
| 10和15
| 10和15
|
| 气垫力kN
| 1000
| 1500
| 1000
| 1500
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| 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,?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;
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);
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。
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:
(2)直流电动机:
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。
3 飞轮转动惯量GD2的确定
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
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:
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:
GD2值中包括离合器的从动件,见下图。
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。