簡(jiǎn)述螺旋壓力機(jī)的發(fā)展歷程

摘 要：對(duì)于壓力機(jī)的發(fā)展，各類螺旋壓力機(jī)在發(fā)展特性以及工作的現(xiàn)狀和動(dòng)向上面都各有不同。文章主要通過對(duì)螺旋壓力機(jī)的整個(gè)發(fā)展的趨向做出了分析，通過比較和論證提出大噸位的螺旋壓力機(jī)在發(fā)展上應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)氖艿较拗疲x合器壓力機(jī)以及新型的伺服驅(qū)動(dòng)的螺旋壓力機(jī)則應(yīng)當(dāng)?shù)玫较鄳?yīng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：螺旋壓力機(jī)；特點(diǎn)；發(fā)展；趨向

1 發(fā)展

壓力機(jī)的發(fā)展由來已久，從很早很早以前的歐洲就開始使用木質(zhì)的螺旋壓力機(jī)了，這種古老的設(shè)備是機(jī)械設(shè)備成型較早的一種，歷史悠久。早期的螺旋壓力機(jī)主要被用作壓制葡萄汁或者是橄欖油。十五世紀(jì)的德國人根據(jù)螺旋壓力機(jī)的原理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)揮造出了螺旋印刷機(jī)，這兩種機(jī)械就成為了后來的各種壓力機(jī)的原型。所以，在歐洲的語言中，印刷以及壓力這兩個(gè)詞語在詞根上也是彼此相同的。后來，意大利人在十六世紀(jì)使用壓力機(jī)開始制作金屬制品，諸如藝術(shù)品以及硬幣。一直到了十九世紀(jì)中期，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)才有了以蒸汽為動(dòng)力的機(jī)械壓力機(jī)。

在工業(yè)生產(chǎn)中最早使用的就是通過摩擦盤傳遞的動(dòng)力，這種摩擦壓力機(jī)是于十九世紀(jì)初被廣泛使用的，首個(gè)有關(guān)摩擦壓力機(jī)的專利是得過于1877年公布的。在工作性能上摩擦壓力機(jī)較為可靠，且在結(jié)構(gòu)上也簡(jiǎn)單便捷，所以到今天，這種機(jī)械設(shè)備還是受到人們的青睞。但是缺點(diǎn)就是效率太低，在摩擦傳動(dòng)的過程中會(huì)損失掉很多的能量，總的動(dòng)能利用率大約只有一半，而總效率則最多只能達(dá)到總能量的四分之一。所以人們一直以來都是努力的對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)想要尋求一個(gè)可以提高工作效率的辦法，改進(jìn)的主要目標(biāo)就是首先要對(duì)傳動(dòng)效率進(jìn)行改進(jìn)，降低不必要的耗能；其次，則是對(duì)設(shè)備的噸位進(jìn)行提高，這是對(duì)其工作能力的改進(jìn)；最后，則是對(duì)機(jī)械控制打擊能量上的精度以及自動(dòng)化的操作程度上。螺旋壓力機(jī)總體開始快速發(fā)展是在二十世紀(jì)，整個(gè)二十世紀(jì)的初期，液壓式的螺旋壓力機(jī)開始得到研制，人們致力于將其投入工業(yè)的生產(chǎn)中，三十年代，電動(dòng)式的螺旋壓力機(jī)開始被前蘇聯(lián)研制出來；到了四十年代末期螺旋式的壓力機(jī)被投入到工業(yè)中使用；五十年代末期，德國也開始生產(chǎn)電動(dòng)壓力機(jī)；到了七十年代的末期，德國已經(jīng)研制出了離合器式的螺旋壓力機(jī)，這種設(shè)備是由新佩坎公司研發(fā)出的。而到了二十世紀(jì)的末期，伺服驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)壓力機(jī)也由日本問世。即便是進(jìn)入到了新世紀(jì)，螺旋壓力機(jī)仍舊生機(jī)盎然，蓬勃發(fā)展，并且還在向著更多地品種和更齊全的規(guī)格以及自動(dòng)化程度更高的方向發(fā)展。其發(fā)展必然會(huì)繼續(xù)為人類社會(huì)的進(jìn)步作出更多。

2 幾種典型的螺旋壓力機(jī)

2.1 摩擦壓力機(jī)

螺旋壓力機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，主要就是以其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及低廉的價(jià)格作為主要的優(yōu)勢(shì)，其使用歷史由來已久，可以追溯到二百年前。并且其應(yīng)用行業(yè)也很廣泛，除了在鍛壓領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛之外，還能夠應(yīng)用到建材行業(yè)。摩擦壓力機(jī)在使用中的主要問題就在于電動(dòng)機(jī)在帶動(dòng)摩擦盤進(jìn)行告訴的轉(zhuǎn)動(dòng)后，飛輪會(huì)和摩擦盤之間出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由于飛輪需要在循環(huán)中改變旋轉(zhuǎn)的方向。這樣在傳動(dòng)效率上就會(huì)受到影響，并且摩擦帶也會(huì)由于打滑而出現(xiàn)磨損。這一問題的改進(jìn)從上個(gè)世紀(jì)就開始被人們關(guān)注，先后出現(xiàn)了雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)，以及三盤式的壓力機(jī)。并且在工作以及回程上，摩擦盤的速度特性不同，所以，飛輪以及摩擦盤的滑動(dòng)速度就得到了控制，設(shè)備在性能的穩(wěn)定性上有了一定的提高。但是，在結(jié)構(gòu)以及操作上就會(huì)相對(duì)的增加了復(fù)雜性，所以，制造以及維修費(fèi)用也有了一定的提高，因此應(yīng)用并未推廣。

摩擦壓力機(jī)的噸位不大，并且效率不高打擊力度的控制無法做到很精確，但是在造價(jià)上具有著別的設(shè)備無法達(dá)到的優(yōu)勢(shì)，所以，一般在中小噸位的機(jī)械應(yīng)用中十分受到人們的青睞，目前中小噸位的壓力機(jī)仍是摩擦壓力機(jī)壓力機(jī)作為主導(dǎo)。

2.2 液壓螺旋壓力機(jī)

與摩擦傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)有更高的效率。油泵的總效率在70%～80%左右，而柱塞泵更可達(dá)到90%（以上，還可利用蓄能器儲(chǔ)存減速制動(dòng)時(shí)的能量。人們?cè)谏鲜兰o(jì)20年代就開始研制液壓螺旋壓力機(jī)，以求發(fā)展更大噸位的設(shè)備。1984年美國公司研制成功6300KN樣機(jī)，1972年德國公司制造了當(dāng)時(shí)世界最大的6300KN壓力機(jī)，設(shè)計(jì)噸位則達(dá)到250000KN。液壓螺旋壓力機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式有兩種-液壓缸驅(qū)動(dòng)（推缸式）和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)（副螺桿式）。液壓螺旋壓力機(jī)的效率大大提高，其加速傳動(dòng)效率可達(dá)60%～70%。此外，系統(tǒng)工作壽命大大提高，據(jù)德國公司40000KN壓力機(jī)連續(xù)工作6年，沒換過油泵和馬達(dá)，沒出現(xiàn)過故障。但與摩擦壓力機(jī)相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修成本也更高些。

2.3 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

直接用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子來代替飛輪，或通過齒輪或皮帶帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，去除了低效率的摩擦傳動(dòng)，具有最短的傳動(dòng)鏈和較高的效率。前蘇聯(lián)學(xué)者基于這一想法，在1933年研制了電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的2000KN螺旋壓力機(jī)試驗(yàn)機(jī)。但由于電機(jī)長(zhǎng)期處于正-反轉(zhuǎn)和啟動(dòng)-停止工作狀態(tài)，發(fā)熱十分嚴(yán)重，溫升達(dá)120度。

2.4 離合器式螺旋壓力機(jī)

具有很大慣性飛輪的頻繁正反轉(zhuǎn)是螺旋壓力機(jī)效率不高的主要原因，因?yàn)樵诩铀贉p速及制動(dòng)過程中會(huì)消耗大量能量。如果能像曲柄壓力機(jī)一樣，飛輪無需換向，效率就可以大大提高了。基于這一思想，德國辛佩坎公司在1979年研制成功離合器式螺旋壓力機(jī)，在飛輪與螺桿之間靠離合器來連接，與曲柄壓力機(jī)相似。飛輪在工作過程中始終向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，無須停止和反向，其尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可遠(yuǎn)大于普通摩擦壓力機(jī)。

3 螺旋壓力機(jī)的新進(jìn)展

交流伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

近20多年來，交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)步入了工業(yè)應(yīng)用階段，與直流伺服驅(qū)動(dòng)相比，表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。上世紀(jì)末，發(fā)達(dá)工業(yè)國家開始將這一技術(shù)應(yīng)用于成形設(shè)備。日本公司在不久前聲稱在世界上首次開發(fā)成功交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋壓力機(jī)。它有兩種傳動(dòng)方式，一種是將扁平型伺服電機(jī)直接安裝在螺桿上；另一種則是通過皮帶帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)。由于采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，它具有更加優(yōu)越的工作性能：（1）節(jié)能可達(dá)50%；（2）可獲得更高的控制和鍛造精度；（3）適應(yīng)性廣，一種設(shè)備可完成從小到大的多種鍛件的壓制，更適應(yīng)小批量多品種的柔性化生產(chǎn)。該產(chǎn)品獲得2001，年日本第31屆新機(jī)械技術(shù)獎(jiǎng)，目前的最大噸位為16000KN，安裝有兩臺(tái)100KW的伺服電機(jī)。

4 結(jié)束語

高能耗的摩擦式壓力機(jī)雖然在控制上精度不算很高，但是由于其造價(jià)低并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以在我國的機(jī)械制造業(yè)中還是應(yīng)用十分廣泛的，并且市場(chǎng)前景仍舊很好。但是同目前提倡的節(jié)能口號(hào)有些不相適應(yīng)，所以對(duì)其發(fā)展應(yīng)當(dāng)給予相應(yīng)的控制，尤其是對(duì)于噸位較大的摩擦壓力機(jī)，由于噸位的原因，其能耗會(huì)更高。離合器式的螺旋壓力機(jī)在目前來說能夠解決一些摩擦壓力機(jī)能耗高一級(jí)噸位的問題，在效率上較高，并且打擊力度較大，且精度也較容易控制等等，這些優(yōu)點(diǎn)是目前市場(chǎng)上所使用的大噸位的壓力機(jī)所要發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。并且目前來說，電子電氣以及計(jì)算機(jī)和電機(jī)科技的發(fā)展，使得螺旋壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)也有了很大的改變，并且發(fā)展的空間更大，不但可以更加精確的對(duì)其精度予以控制，更能在離合器以及制動(dòng)器的能耗上有所突破，因?yàn)檫@些部件的去除使得能耗進(jìn)一步的減少。所以其發(fā)展的前景很好，會(huì)得到社會(huì)的關(guān)注。并且在螺旋壓力的自動(dòng)化發(fā)展上會(huì)進(jìn)一步，使得在更加精準(zhǔn)的前提先，提高打擊的的力度、速度以及位置。使得設(shè)備的使用更加的方便，這就是螺旋壓力機(jī)在今后的方向。