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摩擦壓力機跟電動螺旋壓力機的區別

 

螺旋壓力機概述

螺旋壓力機是一種定能量的加工設備,按動力形式分類,目前國內有摩擦壓力機(第一代),離合器式(高能)螺旋壓力機和電動螺旋壓力機(第二代)三種類型。摩擦壓力機是電機通過摩擦盤和操縱缸改變飛輪旋轉方向的螺旋壓力機;離合器式螺旋壓力機是電機通過離合器和回程缸改變飛輪旋轉方向的螺旋壓力機;電動螺旋壓力機是電機通過齒輪傳動或皮帶傳動改變飛輪旋轉方向的螺旋壓力機。
螺旋壓力機有著特殊的力能關系,存在著多余能量問題。即當飛輪提供的有效能量大于鍛件實際需要的變形能時,這部分能量將轉化為機器載荷,因此,螺旋壓力機的允許最大公稱力一般是公稱力的1.5倍左右。
目前電動螺旋壓力機有開關磁阻電機驅動和交流異步電機變頻驅動系統兩種主要方案。由于這兩種電機及驅動方式存在固有的缺陷,雖然電動螺旋壓力機在提高性能及可靠性方面取得了很大進步,電動螺旋壓力機已經成為了螺旋壓力機行業的主力軍,但在高柔性、高精度、高可靠的方面還有很大的提升空間。


電動螺旋壓力機的傳動方式及電機驅動 

(一)、傳動方式
電動螺旋壓力機按電機傳動特征曾出現過多種形式,但在工業上得到應用的主要有兩類:電機直接傳動方式和電機機械傳動方式。
1、電機直接傳動方式
直接傳動形式中,電機的轉子與螺桿軸連為一體。采用專用低速大扭矩電機,直接安裝在主機頂部,電機轉子為螺旋壓力機飛輪的組成部分(如圖1所示)。如德國舒勒(SCHULER)公司的PA/PAR、PSM/PSH系列;LASCO公司的SPR/SPP系列電動螺旋壓力機均采用電機直接傳動方式,如圖2、3所示。這一方案的特點是采用低速、大扭矩電機,傳動環節少。

schuler電動螺旋壓力機.jpg

圖1 SCHULER公司電機直接傳動示意圖  

舒樂電動螺旋壓力機.jpg

圖2 SCHULER公司直驅產品 

lasco螺旋壓力機.jpg

圖3 Lasco公司直驅產品
            
2、電機機械傳動方式
多臺電機經齒輪或皮帶傳動帶動螺桿的形式。安陽鍛壓公司J58K系列(如圖4所示)、Lasco公司(如圖5所示)ENOMOTO皮帶傳動(如圖6所示)的電動螺旋壓力機采用這一方案。這一方案的特點是電機轉速較高,轉矩較小。 

安陽鍛壓電動螺旋壓機.jpg

圖4 安陽鍛壓齒輪傳動示意圖  

螺旋壓力機齒輪傳動.jpg

圖5 Lasco齒輪傳動示意圖 

螺旋壓力機皮帶傳動.jpg

圖6 ENOMOTO皮帶傳動示意圖
目前國內電動螺旋壓力機大多采用齒輪或聯組三角皮帶的機械傳動方式,采用聯組三角皮帶、鋼制齒輪、膠木復合齒輪傳動各有特點(對比見表1),各有優劣。
聯組三角皮帶加開關磁阻電機方式靠皮帶的伸縮或打滑釋放電機的慣性能,傳動效率不高,壽命不長,并且只適合小噸位產品;鋼制齒輪加開關磁阻電機方式是齒輪和電機軸硬聯結,靠電機軸變形釋放電機的慣性能,電機軸要加粗,還要另加潤滑裝置,噪音大,對飛輪的齒面磨損大;膠木復合齒輪加交流異步變頻電機方式中,小齒輪由高分子材料制造,小齒輪與驅動電機軸采用摩擦聯接,通過摩擦打滑裝置來卸能。由于異步電機慣量大,導致要釋放的慣性能較大,所以在使用過程中,摩擦片會嚴重發熱,引起膠木齒輪發熱炭化,壽命較低。
表1 傳動方式比較
螺旋壓力機傳動方式對比表.jpg
 
(二) 電機驅動
電機及驅動是螺旋壓力機最核心的部件,處于頻繁的正反向工作,其頻繁正反轉次數有時多于每分鐘30次,并承受劇烈的沖擊和震動載荷。特別要求電機具有防護等級高,轉子強度高、慣量小,承受3倍額定轉矩以上的瞬時沖擊,長期運行不發熱等特性。另外由于飛輪和滑塊慣量很大,滑塊行程有限,就要求電機起動轉矩大,加速性能好,并且起動電流要小,避免對電網沖擊。
目前國內電動螺旋壓力機主要采用開關磁阻電機和交流異步變頻電機兩種驅動方式。
    1)開關磁阻電機
開關磁阻電機系雙凸極可變磁阻電動機,其定、轉子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉子既無繞組也無永磁體,定子極上繞有集中繞組。
優點是起動電流小,轉子慣量小、不發熱。
缺點是電機定轉子均開有少數的齒槽,電機轉動時齒槽效應較大,電機震動較大、噪聲大;低速轉矩脈動大;電機功率密度低,低于傳統的異步電機,更低于永磁電機。另外很難做到伺服級,限制了其應用到高精度的場合。
     2)交流異步變頻電機
交流異步變頻電機是目前在國內大量使用的鼠籠式感應異步電動機的改進型。為了適應螺旋壓力機的工況,在基座強度、防護等級、通風散熱等方面做了改進,其定子、轉子結構特性實質上與三相鼠籠感應異步電動機一樣,定子上裝有對稱三相繞組,而在圓柱體的轉子采用鑄鋁結構,依靠電磁感應作用產生電磁轉矩。
優點是感應異步電動機在國內大量使用,維修方便。
缺點是起動電流較大、轉子慣量大,并有電流通過。在頻繁正反轉的情況下易發熱,在長期使用過程中有可能會導致絕緣層損壞,電機出現故障。

綜上所述,采用開關磁阻電機加控制器的驅動方式,速度控制不準確,打擊能量不準、波動大。采用異步電機加變頻器驅動方式,異步電機轉動慣量大,對頻繁驟停的傳動系統而言沖擊載荷大,使其傳動系統中最薄弱的環節小齒輪壽命低,但由于小齒輪成本低,更換方便,因此該方案在電動螺旋壓力機中廣為采用。

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