曲柄压力机电机-飞轮系统设计计算

安 华

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司 设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

压力机的电机－飞轮系统设计是一台压力机设计计算的基础，以往许多文献对此均有论述。但它们给出的计算公式中存在许多系数，且计算结果与实际情况有相当大的出入，不具备可操作性。本文作者在总结世界上各压力机主要生产厂家计算方法的基础上，从分析压力机一个工作循环的能量消耗入手，得出了一套压力机－飞轮系统设计计算的行之有效的方法。本公式对于公称力2000kN以上、滑块行程400～1000mm的闭式四点单动、双动和多连杆机械压力机均可适用。通过对不同类型的小松压力机有关参数如工程力、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表明，计算结果与实际情况相符。

在压力机设计中，一般都是根据用户的要求进行。对于做功量参数，有的用户直接做了规定，计算时就按规定值进行算。

1 压力机做功量的计算

式中：E——压力机需产生的最大做功量，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），一般取h=0.013～0.015m，或由用户所需规定，m；

PB——外滑块的公称力，N；

hB——外滑块的压力行程，一般取hB=0.006m，或由用户所需规定，m；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。

以我厂生产的1000kN闭式四点单动多连杆机械压力机为例，公称力P=1000kN，压力行程h=13mm，滑块行程S=1000mm，气垫力PD=2000kN，行程次数10～18min－1，得：

2 主电机功率PH的确定

（1）交流电动机

（2）直流电动机

10000kN压力机采用的是直流调速电机，故得：

3 飞轮转动惯量GD2的确定

式中：GD2——飞轮转动惯量，包括离合器从动件，

一般取 GD2的 15%左右，kg·m2；

N——飞轮转数，r/min；

K——飞轮的能量释功率，%；

Sk——速度变化率（电动机滑差率），%。

通常，对于单动压力机，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。

用变速电机驱动飞轮时，如果要求低速、高速都有相同的做功量，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。

10000kN压力机采用的是直流调速电机，滑差率高，满足低速时做功量的飞轮转动惯量计算如下：

低速行程次数14min－1时，飞轮转数为N=212.6r/min，选 Sk=18%，K=0.328。

由式（4）得：GD2=716×4.6×105/212.6×0.328=2.24×104（kg·m2）

GD2值中包括离合器的从动件，如图1所示。

图1 结构原理图

4 结语

本文提出的上述算法经多台压力机的校核计算，结果与实际情况完全吻合。但鉴于曲柄压力机在一个工作循环的能量消耗涉及因素太多，很难准确计算。因此在实际设计时一方面可按上述公式计算，另一方面要根据现在压力机采用的电机功率和飞轮转动惯量并结合设计对象的具体参数，用途和结构进行比较设计，最后确定方案。

[1] 何德誉，主编.曲柄压力机.北京：机械工业出版社，1983.

[2] 中日裕康.压力机理论与实践（日文版）.1973.

[3] 小松式压力机设计资料.齐齐哈尔二机床（集团）有限公司内部资料.1987.

[4] 师后龙，何光军，鹿新建，等.曲柄压力机的传动系统及发展趋势.锻压装备与制造技术，2010，45（4）.

[5]沈阳矿山机器厂工人大学曲柄压力机设计小组.曲柄压力机电机功率的简化计算方法.锻压机械，1976，11（3）.