文/田江濤·淄博桑德機械設(shè)備有限公司

雷蕾·中國鍛壓協(xié)會

電動螺旋壓力機的結(jié)構(gòu)特點

文/田江濤·淄博桑德機械設(shè)備有限公司

雷蕾·中國鍛壓協(xié)會

電動螺旋壓力機作為我國鍛造行業(yè)的主要成形設(shè)備，提升了我國鍛造裝備的水平。但在使用過程中也出現(xiàn)了很多問題，為了幫助大家更好地認(rèn)識、了解電動螺旋壓力機，本文介紹了其結(jié)構(gòu)形式、傳動結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向方式、驅(qū)動電機等方面。

電動螺旋壓力機的結(jié)構(gòu)形式

目前，國內(nèi)外電動螺旋壓力機的結(jié)構(gòu)形式主要有電機直驅(qū)式電動螺旋壓力機和機械傳動式電動螺旋壓力機兩種。

電機直驅(qū)式電動螺旋壓力機將電機安裝在壓力機機架的頂部，電機的轉(zhuǎn)子就是壓力機的飛輪或飛輪的一部分，定子驅(qū)動轉(zhuǎn)子作頻繁正反轉(zhuǎn)運動，定子和轉(zhuǎn)子之間有間隙，主要傳動部件之間通過無接觸傳遞能量。該壓力機具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、故障率低等特點。國外40MN以下壓力機多采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計。

傳動結(jié)構(gòu)

目前，國內(nèi)多采用機械傳動式電動螺旋壓力機，傳動方式主要有齒輪傳動和聯(lián)組三角帶傳動。用一臺或多臺電機共同驅(qū)動壓力機的飛輪作頻繁正反轉(zhuǎn)運動。這種傳動方式帶來一個問題，當(dāng)滑塊打擊到工件停止運轉(zhuǎn)時，這時電機的速度達(dá)到最大設(shè)置速度600r/min。以630t電動螺旋壓力機配75kW電機為例，開關(guān)磁阻調(diào)速電機的轉(zhuǎn)子自身能量為5.13kJ，變頻電機為9.78kJ（表1）。

表1 兩種電機自身轉(zhuǎn)子能量表

電機的自身能量如何釋放，如何保護(hù)好傳動機構(gòu)（電機軸、底座），成為壓力機設(shè)計者需要解決的問題。目前，國內(nèi)壓力機廠家采用膠木復(fù)合齒輪、鋼制齒輪或聯(lián)組三角帶傳動。這三種傳動方案的優(yōu)缺點見表2。由表2可知，1600t以下壓力機可以選用聯(lián)組三角帶傳動方式，1600t以上壓力機則選用鋼制齒輪、復(fù)合膠木齒輪的傳動方式為好。

機身結(jié)構(gòu)

壓力機的機身結(jié)構(gòu)主要有整體式鑄鋼結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)兩種。整體式機身采用鑄鋼整體鑄造而成，機身結(jié)構(gòu)簡單，整體性好。但在過載情況下容易出現(xiàn)機身斷裂的問題，造成壓力機報廢，給用戶造成極大的損失。分體式機身根據(jù)未斷先分的原理，將上橫梁、立柱、底座分別鑄造加工，采用鍛造合金鋼預(yù)應(yīng)力拉桿將其組合成一個整體。如果出現(xiàn)過載造成拉桿斷裂，可以更換拉桿，不至于造成設(shè)備報廢。

滑塊的導(dǎo)向方式主要有復(fù)合導(dǎo)向(X形導(dǎo)軌導(dǎo)向+圓軌導(dǎo)柱導(dǎo)向)和單純的X形導(dǎo)軌導(dǎo)向兩種。表3以630t壓力機為例，將兩種壓力機的導(dǎo)向系數(shù)進(jìn)行比較。

表2 三種傳動方案性能比較

表3 630t壓力機導(dǎo)向系數(shù)比較

從表3的比較數(shù)據(jù)可以看出，采用X形導(dǎo)軌導(dǎo)向+圓導(dǎo)柱導(dǎo)向方式的壓力機抗偏載能力要大，導(dǎo)向精度高。同時，該結(jié)構(gòu)具有良好的密封性能，在上橫梁內(nèi)形成密封的油池，將螺桿、螺母浸泡在油池中，很好的解決了螺桿螺母的潤滑問題，提高了螺桿螺母的使用壽命。

電機結(jié)構(gòu)

電機是電動螺旋壓力機的核心部件，可長期頻繁正反轉(zhuǎn)，要求每分鐘的頻繁正反轉(zhuǎn)的次數(shù)大于30次。電機轉(zhuǎn)子強度高、慣量小，打擊工件時，電機轉(zhuǎn)子需要承受5倍額定轉(zhuǎn)矩以上的沖擊。在頻繁的沖擊下，轉(zhuǎn)子不得出現(xiàn)異常。

電機的起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，起動電流小，壓力機的飛輪與滑塊的慣量很大，要求在很短的時間內(nèi)加速到一定的速度，因此要求電機的起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，同時起動電流要小，減小對電網(wǎng)的沖擊。

目前，國內(nèi)主要采用變頻調(diào)速電機、開關(guān)磁阻調(diào)速電機兩種驅(qū)動電機，表4將兩種電機在四個方面的性能進(jìn)行比較。開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子采用硅鋼片疊壓而成，采用凸極結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)堅固，轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)子上無電流，發(fā)熱小。而變頻電機轉(zhuǎn)子采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上有電流，發(fā)熱大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量大。

從表4可以看出，開關(guān)磁阻電機具有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)堅固，轉(zhuǎn)子上沒有繞組發(fā)熱量小，轉(zhuǎn)動慣量小，而表現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢，適合電動螺旋壓力機使用。目前國內(nèi)70%的壓力機選用開關(guān)磁阻調(diào)速電機。

表4 兩種電機的性能比較表

結(jié)束語

近年來，隨著我國汽車工業(yè)、高速鐵路及航空制造業(yè)的快速發(fā)展，對鍛件的精度提出了越來越高的要求，摩擦壓力機作為國內(nèi)主要的模鍛成形設(shè)備已經(jīng)不適應(yīng)形勢發(fā)展的需要，逐步被市場淘汰。隨著我國在電機及控制技術(shù)方面的發(fā)展，電動螺旋壓力機以其結(jié)構(gòu)簡單、能量控制精確、產(chǎn)品精度高、節(jié)能、價格便宜等優(yōu)勢迅速得到了發(fā)展和推廣。