机械压力机功能设计的若干计算

　　摘要　介绍大型机械压力机功能设计中的作功量、主电机功率和飞轮传动惯量的确 定，并在 研究应用小松技术的基础上，总结出简便的公式来完成这一较为复杂的运算，省时省力，可 靠实用。
　　关键词　机械压力机　作功量　主电机功率　飞轮转动惯量

　　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)。

　　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＋P_Bh_B＋P_DS/K_D(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)；
　　　P_B——外滑块的公称力，N；
　　　h_B——外滑块的压力行程，m(一般取h_B=0.006m，或由用户所需规定)；
　　　P_D——气垫力，N；
　　　K_D——气垫能力系数(一般取K_D＝6)；
　　　S——滑块行程(双动为内滑块行程)，m。
　　设计单动压力机时，按P_B＝0、h_B=0计算；不带气垫的压力机按P_D＝P/6计算；落料、修边、锻造用压力机可以按P_D=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P_D＝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P_H的确定

　　(1)交流电动机：

　　(2)

　　(2)直流电动机：

　　(3)

　　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

　　(4)

K＝2S_k－S²_k(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，%；
　　　S_k——速度变化率(电动机滑差率)，%。
　　单动压力机，取S_k=10.5%～15%，K=0.199～0.278
　　双动压力机，取S_k=15.5%～20%，K=0.286～0.36
　　S_k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S_k=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。