电动螺旋压力机的结构特点

文/田江涛·淄博桑德机械设备有限公司

雷蕾·中国锻压协会

电动螺旋压力机的结构特点

文/田江涛·淄博桑德机械设备有限公司

雷蕾·中国锻压协会

电动螺旋压力机作为我国锻造行业的主要成形设备，提升了我国锻造装备的水平。但在使用过程中也出现了很多问题，为了帮助大家更好地认识、了解电动螺旋压力机，本文介绍了其结构形式、传动结构、导向方式、驱动电机等方面。

电动螺旋压力机的结构形式

目前，国内外电动螺旋压力机的结构形式主要有电机直驱式电动螺旋压力机和机械传动式电动螺旋压力机两种。

电机直驱式电动螺旋压力机将电机安装在压力机机架的顶部，电机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部分，定子驱动转子作频繁正反转运动，定子和转子之间有间隙，主要传动部件之间通过无接触传递能量。该压力机具有结构简单、传动链短、故障率低等特点。国外40MN以下压力机多采用这种结构设计。

传动结构

目前，国内多采用机械传动式电动螺旋压力机，传动方式主要有齿轮传动和联组三角带传动。用一台或多台电机共同驱动压力机的飞轮作频繁正反转运动。这种传动方式带来一个问题，当滑块打击到工件停止运转时，这时电机的速度达到最大设置速度600r/min。以630t电动螺旋压力机配75kW电机为例，开关磁阻调速电机的转子自身能量为5.13kJ，变频电机为9.78kJ（表1）。

表1 两种电机自身转子能量表

电机的自身能量如何释放，如何保护好传动机构（电机轴、底座），成为压力机设计者需要解决的问题。目前，国内压力机厂家采用胶木复合齿轮、钢制齿轮或联组三角带传动。这三种传动方案的优缺点见表2。由表2可知，1600t以下压力机可以选用联组三角带传动方式，1600t以上压力机则选用钢制齿轮、复合胶木齿轮的传动方式为好。

机身结构

压力机的机身结构主要有整体式铸钢结构和分体式结构两种。整体式机身采用铸钢整体铸造而成，机身结构简单，整体性好。但在过载情况下容易出现机身断裂的问题，造成压力机报废，给用户造成极大的损失。分体式机身根据未断先分的原理，将上横梁、立柱、底座分别铸造加工，采用锻造合金钢预应力拉杆将其组合成一个整体。如果出现过载造成拉杆断裂，可以更换拉杆，不至于造成设备报废。

滑块的导向方式主要有复合导向(X形导轨导向+圆轨导柱导向)和单纯的X形导轨导向两种。表3以630t压力机为例，将两种压力机的导向系数进行比较。

表2 三种传动方案性能比较

表3 630t压力机导向系数比较

从表3的比较数据可以看出，采用X形导轨导向+圆导柱导向方式的压力机抗偏载能力要大，导向精度高。同时，该结构具有良好的密封性能，在上横梁内形成密封的油池，将螺杆、螺母浸泡在油池中，很好的解决了螺杆螺母的润滑问题，提高了螺杆螺母的使用寿命。

电机结构

电机是电动螺旋压力机的核心部件，可长期频繁正反转，要求每分钟的频繁正反转的次数大于30次。电机转子强度高、惯量小，打击工件时，电机转子需要承受5倍额定转矩以上的冲击。在频繁的冲击下，转子不得出现异常。

电机的起动转矩大，过载能力强，起动电流小，压力机的飞轮与滑块的惯量很大，要求在很短的时间内加速到一定的速度，因此要求电机的起动转矩大，过载能力强，同时起动电流要小，减小对电网的冲击。

目前，国内主要采用变频调速电机、开关磁阻调速电机两种驱动电机，表4将两种电机在四个方面的性能进行比较。开关磁阻电机转子采用硅钢片叠压而成，采用凸极结构，结构坚固，转动惯量小，转子上无电流，发热小。而变频电机转子采用铸铝结构，转子上有电流，发热大，转子转动惯量大。

从表4可以看出，开关磁阻电机具有转子结构坚固，转子上没有绕组发热量小，转动惯量小，而表现出无可比拟的优势，适合电动螺旋压力机使用。目前国内70%的压力机选用开关磁阻调速电机。

表4 两种电机的性能比较表

结束语

近年来，随着我国汽车工业、高速铁路及航空制造业的快速发展，对锻件的精度提出了越来越高的要求，摩擦压力机作为国内主要的模锻成形设备已经不适应形势发展的需要，逐步被市场淘汰。随着我国在电机及控制技术方面的发展，电动螺旋压力机以其结构简单、能量控制精确、产品精度高、节能、价格便宜等优势迅速得到了发展和推广。