曲柄壓力機(jī)上主電機(jī)功率和飛輪慣量大小的確定

1、文章編號:16720121(200901001302曲柄壓力機(jī)上主電機(jī)功率和飛輪慣量大小的確定張?zhí)m軍(合肥鍛壓集團(tuán),安徽合肥230601摘要:簡述了曲柄壓力機(jī)主電機(jī)功率和一個(gè)工作循環(huán)所消耗的能量及所用時(shí)間的關(guān)系,介紹了主電機(jī)功 率的計(jì)算方法。并論述了氣墊能力和一個(gè)工作循環(huán)消耗能量的關(guān)系。對壓力機(jī)上重要的能量儲(chǔ)存單元,飛輪 及其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小的計(jì)算進(jìn)行了推導(dǎo)。關(guān)鍵詞:機(jī)械制造;主電機(jī)功率;轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;曲柄壓力機(jī)中圖分類號:TG315.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B1問題的提出曲柄壓力機(jī)的工作特點(diǎn)是一個(gè)工作循環(huán)內(nèi),在 沖壓、拉伸等工況時(shí)負(fù)荷非常大,其他大部分時(shí)間為 空行程狀態(tài),負(fù)荷又相x,-ttP常小。單獨(dú)使用電

2、機(jī)不可 能滿足工作扭矩急劇變化的需要,所以,根據(jù)這個(gè)特 點(diǎn),曲柄壓力機(jī)一般都設(shè)有飛輪。工作時(shí),飛輪通過 降低轉(zhuǎn)速輸出部分儲(chǔ)存的能量;在空行程時(shí),再由電 機(jī)加速飛輪。以恢復(fù)能量的儲(chǔ)備。飛輪輸出能量:1E1_以; (1 二式中:.卜_飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,kgm2;,飛輪的初始速度,弧度/s;2-一飛輪降低轉(zhuǎn)速后的速度,弧度/s。 在輸出能量一定的情況下,飛輪轉(zhuǎn)速的降低大 小對能量的輸出影響較大,所以從設(shè)計(jì)角度,盡量減 小飛輪的大小,通過提高轉(zhuǎn)速并盡量增大在工作時(shí) 轉(zhuǎn)速的降低來獲得需要的能量。但飛輪速度降低時(shí), 電機(jī)的轉(zhuǎn)速也跟著降低,電機(jī)的工作電流將成比例 的增加,使電機(jī)的工況惡化,容易超載。經(jīng)常在這種

3、 情況下工作,電機(jī)會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱甚至燒壞,而且對整個(gè) 電網(wǎng)的穩(wěn)定也會(huì)帶來有害的影響。那么,如何合理的 選擇電機(jī)功率的大小、飛輪慣量的大小、飛輪的轉(zhuǎn) 速、飛輪速降的大小,成了壓力機(jī)設(shè)計(jì)人員的一個(gè)難 題。本文從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),論述了該問題的解決。 2主電機(jī)功率的確定飛輪在壓力機(jī)中只起著儲(chǔ)存和釋放能量的作 用,壓力機(jī)工作所消耗的能量,歸根結(jié)底都是由電機(jī) 收稻日期:20081I-1l作者簡介:張?zhí)m軍(1974一,男,工程師,從事鍛壓機(jī)械的設(shè)計(jì)研究供給的。所以,電機(jī)的功率完全取決于壓力機(jī)在一次 行程中所消耗的能量和一次行程所需要的時(shí)間。 電機(jī)功率的計(jì)算式:形一魯 (2 式中:酲一壓力機(jī)一次行程完成工藝所需要的

4、能 量,J;礦一總機(jī)械效率;卜一次行程需要的時(shí)間,s。上式中一次行程需要的時(shí)間是很容易計(jì)算出 的?？倷C(jī)械效率的大小主要取決于從電機(jī)到滑塊的 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)(包括滑塊導(dǎo)軌、曲柄連桿、兩級齒輪 傳動(dòng)和一級皮帶傳動(dòng)及離合器制動(dòng)器。在壓力機(jī)行 程中克服滑塊導(dǎo)軌摩擦和曲柄連桿機(jī)構(gòu)摩擦需要消 耗部分能量,齒輪傳遞能量的效率很高,一級皮帶傳 動(dòng)的效率也較高,離合器制動(dòng)器在壓力機(jī)工作中會(huì) 損失較多的能量,因離合器制動(dòng)器種類繁多,具體在 此不做詳細(xì)的分析,總的來說,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),總機(jī)械效 率取75%是基本上符合實(shí)際情況的。由此可見,電機(jī) 功率計(jì)算的關(guān)鍵在于如何確定壓力機(jī)一次行程完成 工藝所需要的能量。如果壓力機(jī)的使用

5、單位明確提 出了該項(xiàng)要求,給出了具體數(shù)值,則電機(jī)的功率很容 易算出。那么,在設(shè)計(jì)通用型壓力機(jī)時(shí),如何確定該 能量的數(shù)值,使之能符合絕大多數(shù)用戶生產(chǎn)的 呢?先來分析壓力機(jī)一次行程完成工藝所消耗 量:E2=PS+Po奇式中:P一壓力機(jī)公稱力,N;.s礦一壓力機(jī)公稱力行程,mm;.s-一壓力機(jī)的滑塊行程,mm;乃一壓力機(jī)的氣墊力,N;KD_一氣墊能力系數(shù)。由上式可見,要確定層:的大小,由技術(shù)參數(shù)壓 力機(jī)的公稱力、滑塊行程和氣墊力已知,公稱力行程 一般取13mm(小噸位沖裁壓力機(jī)可以取7ram左 右,剩下的關(guān)鍵是氣墊能力系數(shù)應(yīng)該取多72合適。 一般來說,通用壓力機(jī)既可以沖裁,也可以進(jìn)行淺拉 深,根據(jù)經(jīng)

6、驗(yàn)K。取6是可以基本滿足通用壓力機(jī)的 要求的。另外,這一數(shù)值設(shè)計(jì)人員還可根據(jù)實(shí)際情況 進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,偏向拉深的壓力機(jī)可以取小一些。現(xiàn) 以一臺(tái)雙點(diǎn)2500kN閉式壓力機(jī)為例,計(jì)算一下其 主電機(jī)功率的大小。已知:公稱力2500kN,公稱力行程13ram,滑塊 行程400mm,氣墊力500kN,行程次數(shù)25min。這里 取Ko=6,則經(jīng)計(jì)算得Ez=65.8kJ。滑塊一次行程時(shí)間 為2.4s,帶人式(2可得到電機(jī)的功率W=36.6kW。 圓整后取37kW。當(dāng)然在電機(jī)功率計(jì)算出后,還要根 據(jù)扭矩、飛輪轉(zhuǎn)速的恢復(fù)情況進(jìn)行校核。一般來說, 只要合理的選用飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)速和速降率,計(jì)算 出的電機(jī)功率是可以滿

7、足要求的。3飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小的確定根據(jù)上面的計(jì)算得到的結(jié)果是否就一定滿足要 求了呢?不一定,它的大小還跟飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大 小、飛輪轉(zhuǎn)速及速降的大小有關(guān)系。飛輪速降率: s=.壘塵型2(4 1壓力機(jī)主電機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)飛輪,飛輪的速降 率基本上等于電機(jī)的速降率。根據(jù)電機(jī)的特性曲線, 電機(jī)的轉(zhuǎn)速在下降開始時(shí),工作電流和扭矩都跟著 增大,這將促使飛輪迅速恢復(fù)轉(zhuǎn)速,這是理想狀況。 但當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過一定的限度,工作電流迅速增 大,扭矩下降,這種情況就意味著電機(jī)開始超載了, 在這種工況下,電機(jī)極易發(fā)熱而導(dǎo)致?lián)p壞。所以,飛 輪的速降率必須控制在一定范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn),壓力機(jī)主電機(jī)的速降率可以取0,1

8、4左右。那 么根據(jù)式(1,在能量一定的情況下,要確定飛輪轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量的大小,首先要確定好飛輪的轉(zhuǎn)速。飛輪轉(zhuǎn)速 的平方和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成反比,飛輪轉(zhuǎn)速越高,飛輪 就可以做的越小。但是飛輪的轉(zhuǎn)速過高,將會(huì)引起噪 聲、振動(dòng)、發(fā)熱等不利情況,也會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器的工作 狀況惡化。所以,飛輪的轉(zhuǎn)速盡量控制在250Nmin 350r/min左右,具體轉(zhuǎn)速可根據(jù)制動(dòng)器的性能和傳 動(dòng)比的要求確定。例如上例雙點(diǎn)2500kN閉式壓力 機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速可根據(jù)傳動(dòng)比和制動(dòng)器的性能,確定 為300r/min,則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:扛具;-tO;-6D2=(1-0.14cDl將飛輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為角速度,后,可以得到飛 輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=51

9、3kgm2(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的國際標(biāo)準(zhǔn)單 位,該轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小即為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小。 當(dāng)然這個(gè)數(shù)值也包括了與飛輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的其他零件 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,但其他零件的慣量與飛輪相比很小,基 本上可以忽略不計(jì)。4結(jié)論壓力機(jī)每一次行程做功是一定的,以上幾項(xiàng)內(nèi) 容的計(jì)算是否合理,也就決定了一臺(tái)壓力機(jī)的工作 能力和適用范圍。所以在曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算中, 主電機(jī)功率的大小、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速的大小的 計(jì)算是非常關(guān)鍵的。有關(guān)這方面的計(jì)算,不同的廠家 還有不同的計(jì)算方法。本文從生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)出發(fā), 對這方面的計(jì)算進(jìn)行了一下總結(jié),不足之處,也請各 位專家批評指正?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】【1徐灝,主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版

10、社,200408. 【2何德譽(yù).曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1978.The Determination of Main Motor Power and Flywheel Inertia of Crankshaft Press ZHANG Lanjunofpressand flywheel with its inertia has been 曲柄壓力機(jī)上主電機(jī)功率和飛輪慣量大小的確定作者:張?zhí)m軍 , ZHANG Lanjun作者單位:合肥鍛壓集團(tuán),安徽,合肥,230601刊名:鍛壓裝備與制造技術(shù)英文刊名:CHINA METALFORMING EQUIPMENT & MANUF

11、ACTURING TECHNOLOGY年,卷(期:2009,44(1被引用次數(shù):0次參考文獻(xiàn)(2條1. 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 20042. 何德譽(yù) 曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì) 1978相似文獻(xiàn)(3條1.學(xué)位論文 鄭乾 套圈溝道磨削狀態(tài)多參數(shù)監(jiān)測與質(zhì)量分析系統(tǒng)研究 2010套圈溝道加工質(zhì)量直接影響到滾動(dòng)軸承的工作性能和使用壽命。目前,對于保證套圈溝道質(zhì)量的重要工序溝道磨削,許多軸承制造企業(yè)仍存在 質(zhì)量一致性差、質(zhì)量檢測手段原始等不足,這給產(chǎn)品質(zhì)量控制與生產(chǎn)管理帶來了不便。 為此,本文研究開發(fā)了套圈溝道磨削狀態(tài)多參數(shù)監(jiān)測與質(zhì)量分析系統(tǒng),通過監(jiān)測磨削過程中的砂輪橫向進(jìn)給量、主電機(jī)功率、砂輪振動(dòng)以及磨削區(qū)AE等 四

12、個(gè)信號,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接建立這些信號特征與磨削質(zhì)量的映射模型,準(zhǔn)確地解決了磨削質(zhì)量的識別問題。該系統(tǒng)的應(yīng)用能顯著提高套圈溝道磨削 質(zhì)量監(jiān)測的自動(dòng)化水平以及精度,為軸承生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制提供有力支持。 論文的主要章節(jié)和內(nèi)容如下: 第一章:提出課題研究的背景,綜述磨削技術(shù)以及磨削狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,指出現(xiàn)階段套圈溝道磨削狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)存在的不足 ,提出了本文主要研究內(nèi)容。 第二章:討論目前深溝球軸承套圈加工的關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)分析溝道磨削過程中磨削質(zhì)量的影響因素。在此基礎(chǔ)上,闡述本文系統(tǒng)的監(jiān)測策略,為后續(xù)搭 建系統(tǒng)提供理論依據(jù)。 第三章:基于對測試系統(tǒng)總線技術(shù)的討論,建立本文系統(tǒng)

13、基于PCDAQ架構(gòu)的總體方案。在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹本文系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)。 第四章:分析本文質(zhì)量分析系統(tǒng)的功能需求,介紹其軟件開發(fā)環(huán)境及主要技術(shù),詳細(xì)說明系統(tǒng)主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法及其理論基礎(chǔ),包括信號采集存 儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理分析以及狀態(tài)判斷識別等。 第五章:應(yīng)用系統(tǒng)對一組實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析,優(yōu)選信號特征,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立信號特征與溝道磨削粗糙度的映射關(guān)系模型,并通過驗(yàn)證該關(guān) 系模型的有效性說明本文系統(tǒng)的可用性和可靠性。 第六章:總結(jié)全文,并對今后的進(jìn)一步研究工作予以展望。 關(guān)鍵詞:套圈溝道,磨削狀態(tài)監(jiān)測,砂輪橫向進(jìn)給量,主電機(jī)功率,砂輪振動(dòng),聲發(fā)射,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.學(xué)位論文 嚴(yán)思晗 軸承

14、套圈溝道磨削的進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測及其工藝試驗(yàn)研究 2008套圈的溝道是滾動(dòng)軸承使用時(shí)承受負(fù)荷的工作表面,溝道加工質(zhì)量的好壞直接影響到軸承使用時(shí)的工作性能和壽命。目前許多軸承制造企業(yè)在套圈 溝道磨削工序中存在質(zhì)量不穩(wěn)定、效率低等問題,并缺乏在線監(jiān)測手段。為此,本文首先研究軸承套圈溝道磨削進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)檢測與分析系統(tǒng),并以此 為基礎(chǔ),通過工藝試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,研究套圈溝道磨削過程中的進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)對磨削質(zhì)量的影響規(guī)律,為軸承套圈溝道磨削工序的在線監(jiān)測提供依據(jù)。 論文的主要章節(jié)和內(nèi)容如下:第一章:提出課題研究的背景,闡述智能監(jiān)測在我國現(xiàn)代制造業(yè)中的重要意義,綜述磨削狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,總

15、結(jié)軸承套 圈溝道磨削在監(jiān)測手段上存在的不足,提出了本文的研究目標(biāo)和主要研究內(nèi)容。第二章:研究目前典型的球軸承套圈溝道磨削工藝系統(tǒng)和產(chǎn)品的主要質(zhì)量指標(biāo)及其影響因素;在理論分析的基礎(chǔ)上,給出了選擇砂輪的橫向進(jìn)給位 移和主電機(jī)功率作為磨削過程中監(jiān)測信號的原因。第三章:介紹了磨削進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)檢測與分析系統(tǒng):闡述了進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)檢測系統(tǒng)的功能特點(diǎn)和軟、硬件設(shè)計(jì)等。闡述進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)分析系統(tǒng)的功 能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)界面實(shí)現(xiàn)方法以及基本的數(shù)據(jù)分析方法等。最后介紹檢測系統(tǒng)和分析系統(tǒng)之間的通信協(xié)議設(shè)計(jì)。第四章:對溝道磨削過程中的進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)和粗糙度、溝形誤差進(jìn)行了理論分析。通過工藝試驗(yàn),研究套圈溝道表面粗糙度和溝形誤差的

16、變化規(guī)律 ,分析進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)的特征值與溝道表面粗糙度的關(guān)系,分析進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)的特征值與溝形誤差的關(guān)系。第五章:對進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)和磨后套圈溝道圓度進(jìn)行了理論分析。通過工藝試驗(yàn),分析不同波段溝道圓度值的相關(guān)性,分析進(jìn)給狀態(tài)參數(shù)的特征值與 磨后溝道圓度的關(guān)系,利用進(jìn)給位移曲線和功率曲線的關(guān)系計(jì)算不同工件的磨削量,分析磨削量對磨后溝道圓度的影響。第六章:總結(jié)本文主要的研究成果及結(jié)論和本文的主要貢獻(xiàn),并指出今后需要進(jìn)一步開展的研究工作。3.學(xué)位論文 項(xiàng)文君 磨床進(jìn)給參數(shù)檢測系統(tǒng)及其應(yīng)用 2005最優(yōu)化磨削加工不僅對被加工零件的質(zhì)量具有重要意義,而且對于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及企業(yè)的競爭力也至關(guān)重要。為了研究磨

17、床進(jìn)給參數(shù)對套圈 加工質(zhì)量的影響規(guī)律,提高磨削加工設(shè)備智能化質(zhì)量監(jiān)控水平,優(yōu)化軸承套圈磨削加工的工藝參數(shù),結(jié)合企業(yè)的實(shí)際問題,提出了磨床進(jìn)給參數(shù)檢測系 統(tǒng)及其應(yīng)用的研究。全文共分為六章進(jìn)行探討:第一章,本章介紹了磨削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢,綜述了磨削檢測技術(shù)對磨削加工發(fā)展的重要意義、磨削 檢測技術(shù)的應(yīng)用以及檢測技術(shù)本身的發(fā)展現(xiàn)狀,并在闡述了論文所需完成的工作的基礎(chǔ)上對論文的內(nèi)容安排作了介紹。第二章,首先分析系統(tǒng)應(yīng)該具備的功能,從功能的角度出發(fā)確定系統(tǒng)的總體框架,合理的劃分系統(tǒng)軟、硬件任務(wù)。接著進(jìn)行系統(tǒng)硬件方面進(jìn)行設(shè)計(jì) ,具體包括前向通道及模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、人機(jī)對話通道設(shè)計(jì)、通信接口設(shè)計(jì)以及其他一些方面的設(shè)計(jì)。第三章,本章進(jìn)行系統(tǒng)的軟件開發(fā)。首先根據(jù)軟件的任務(wù)合理的劃分功能模塊,然后為各個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能頁面;其次進(jìn)行主程序的設(shè)計(jì) ,從而將各個(gè)功能模塊進(jìn)行整合;最后對軟件設(shè)計(jì)中所涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行描述。第四章,用測量系統(tǒng)分析