曲柄壓力機電機-飛輪系統(tǒng)設計計算

安 華

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司 設計院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

壓力機的電機－飛輪系統(tǒng)設計是一臺壓力機設計計算的基礎，以往許多文獻對此均有論述。但它們給出的計算公式中存在許多系數(shù)，且計算結果與實際情況有相當大的出入，不具備可操作性。本文作者在總結世界上各壓力機主要生產(chǎn)廠家計算方法的基礎上，從分析壓力機一個工作循環(huán)的能量消耗入手，得出了一套壓力機－飛輪系統(tǒng)設計計算的行之有效的方法。本公式對于公稱力2000kN以上、滑塊行程400～1000mm的閉式四點單動、雙動和多連桿機械壓力機均可適用。通過對不同類型的小松壓力機有關參數(shù)如工程力、滑塊行程、壓力行程、氣墊力和主電機功率等參數(shù)的分析計算表明，計算結果與實際情況相符。

在壓力機設計中，一般都是根據(jù)用戶的要求進行。對于做功量參數(shù)，有的用戶直接做了規(guī)定，計算時就按規(guī)定值進行算。

1 壓力機做功量的計算

式中：E——壓力機需產(chǎn)生的最大做功量，J；

P——公稱力（雙動為內(nèi)滑塊公稱力），N；

h——壓力行程（雙動為內(nèi)滑塊壓力行程），一般取h=0.013～0.015m，或由用戶所需規(guī)定，m；

PB——外滑塊的公稱力，N；

hB——外滑塊的壓力行程，一般取hB=0.006m，或由用戶所需規(guī)定，m；PD——氣墊力，N；

KD——氣墊能力系數(shù)，一般取KD=6；

S——滑塊行程（雙動為內(nèi)滑塊行程），m。

設計單動壓力機時，按PB=0，hB=0計算；不帶氣墊的壓力機按PD=P/6計算，落料、修邊、鍛造用壓力機可以按PD=0計算。

以我廠生產(chǎn)的1000kN閉式四點單動多連桿機械壓力機為例，公稱力P=1000kN，壓力行程h=13mm，滑塊行程S=1000mm，氣墊力PD=2000kN，行程次數(shù)10～18min－1，得：

2 主電機功率PH的確定

（1）交流電動機

（2）直流電動機

10000kN壓力機采用的是直流調(diào)速電機，故得：

3 飛輪轉(zhuǎn)動慣量GD2的確定

式中：GD2——飛輪轉(zhuǎn)動慣量，包括離合器從動件，

一般取 GD2的 15%左右，kg·m2；

N——飛輪轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；

K——飛輪的能量釋功率，%；

Sk——速度變化率（電動機滑差率），%。

通常，對于單動壓力機，取Sk=10.5%～15%，K=0.199～0.278；雙動壓力機，取 Sk=15.5%～20%，K=0.286～0.36。

用變速電機驅(qū)動飛輪時，如果要求低速、高速都有相同的做功量，則需加大低速時的速度變化率，同時減少每分鐘工作行程次數(shù)。

10000kN壓力機采用的是直流調(diào)速電機，滑差率高，滿足低速時做功量的飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算如下：

低速行程次數(shù)14min－1時，飛輪轉(zhuǎn)數(shù)為N=212.6r/min，選 Sk=18%，K=0.328。

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

GD2值中包括離合器的從動件，如圖1所示。

圖1 結構原理圖

4 結語

本文提出的上述算法經(jīng)多臺壓力機的校核計算，結果與實際情況完全吻合。但鑒于曲柄壓力機在一個工作循環(huán)的能量消耗涉及因素太多，很難準確計算。因此在實際設計時一方面可按上述公式計算，另一方面要根據(jù)現(xiàn)在壓力機采用的電機功率和飛輪轉(zhuǎn)動慣量并結合設計對象的具體參數(shù)，用途和結構進行比較設計，最后確定方案。

[1] 何德譽，主編.曲柄壓力機.北京：機械工業(yè)出版社，1983.

[2] 中日裕康.壓力機理論與實踐（日文版）.1973.

[3] 小松式壓力機設計資料.齊齊哈爾二機床（集團）有限公司內(nèi)部資料.1987.

[4] 師后龍，何光軍，鹿新建，等.曲柄壓力機的傳動系統(tǒng)及發(fā)展趨勢.鍛壓裝備與制造技術，2010，45（4）.

[5]沈陽礦山機器廠工人大學曲柄壓力機設計小組.曲柄壓力機電機功率的簡化計算方法.鍛壓機械，1976，11（3）.