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伺服压力机方案与设计_赵婷婷

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伺服压力机方案与设计_赵婷婷

伺服压力机方案与设计_赵婷婷

伺服压力机的设计计算公式也不同 。按作者所推
出的电机参数 、电机轴侧总转动惯量 、起动加速时间
和制动器制动力矩等设计计算公式 , 笔者研制了样 机 。结果表明 , 采用该方案设计的伺服压力机具有结 构简单 、工作可靠 、价格经济的优点 。该设计方案和
设计方法解决了伺服压力机的设计问题 , 所研制的伺 服压力机样机达到了技术参数的要求 。
行程 700 mm; 6#公称压力 16 000 kN , 运动部分能量
280 kJ, 滑块行程 700 mm , 制动时间 014 s。电机转
速 1 500 r/m in, 按公式 ( 2) 、 ( 3) 、 ( 5) 、 ( 6) , 得
设计参数和电机轴侧数据如表 1。
表 1 压力机设计参数
编号 #
Keywords: Press; Servo; Design
压力机的工作机构有曲柄连杆机构 、螺旋机构和 肘杆机构等 , 可以进行不同工艺的加工 。伺服压力机 由伺服电机经过减速后直接驱动工作机构 , 电机的运 动受位移反馈控制 。常用的有直流伺服电机和交流伺 服电机 , 最近出现了开关磁阻伺服电机 [1 ] , 后者成本 相对较低 , 经济性好 。
工作机构 (如螺旋 、多杆 、肘杆或曲柄连杆滑 块机构等 ) 不同的伺服压力机 , 均由伺服电机 、电 机控制器 、减速传动 、制动器 、位置传感器 、可编程 控制器 、触摸屏 、工作机构 、辅助机构等组成 。减速 传动的级数由电机到工作机构的传动比决定 。曲柄连
杆机构和螺旋机构的伺服压力机结构如图 1、2所示 。
式中 : Eg 为运动部分能量 , 机械通用压力机 Eg = E0 /
η 0
= Kg Fg Sg ,
E0 为有效能量 ,
100吨伺教材服压力机设计说明书

100吨伺教材服压力机设计说明书


于工作在额定负载时的温升。 （3） 无过冲起动电流 开关磁阻伺服具有软起动特性，电机起动过程没有交流电机起动电流大于额定电流 5~7
倍的现象，而是起动电流平滑增加至所需的电流。设定的电机起动时间越长，起动电流越小。 （4） 高起动转矩，低起动电流 开关磁阻伺服起动转矩达到额定转矩的 150%时，起动电流仅为额定电流的 30%。 （5） 三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电动机 开关磁阻伺服若三相输入电源缺相或者欠功率运行或者停转，不会烧毁电机和控制器。
开始上升，以此实现对电流斩波值的限定。
图 2-3 SRD 控制器系统框图
数控方法由图 3 的控制电路实现。根据反馈的转子位置信号，确定上止点和下止点的位
置，并计算出转速反馈值 n ，根据 PID 算法使 n1 逼近 ，根据公式（5）计算电流斩波
值 i ；PLD 根据位置编码通过驱动电路控制 IGBT 的导通与关断。 2.4 开关磁阻伺服曲柄压力机的特性分析
级换代以及冲压生产节能智能化带来发展机遇。开关磁阻伺服压力机是具有感知、决 策、执行功能的智能锻压装备。智能锻压装备作为高端装备制造业的重点发展方向和 信息化与工业化深度融合的重要体现，大力培育和发展智能锻压装备产业对于加快锻 压业转型升级，提升生产效率、技术水平和产品质量，降低能源资源消耗，实现锻压 生产过程的智能化和绿色化发展具有重要意义。
电动机输入缺相只会导致电动机输出功率减小，或者有可能导致电动机无法起动。 （6） 过载能力强 开关磁阻伺服过载能力强，当负载短时大于额定负载时，转速下降，保持最大输出功率，
不出现过流现象。当负载恢复正常时，转速恢复到设定转速。 （7） 功率器件控制错误不会引起短路 开关磁阻伺服的上下桥臂功率器件和电机的绕组串联，不存在发生功率器件控制错误导
《2024年度42MPa电液伺服压力脉冲试验机的设计与研究》范文

《2024年度42MPa电液伺服压力脉冲试验机的设计与研究》范文

《42MPa电液伺服压力脉冲试验机的设计与研究》篇一一、引言随着工业技术的不断发展，对于各种材料和产品的性能测试需求日益增长。

其中，压力脉冲试验是评估材料和产品耐压性能的重要手段之一。

为了满足高精度、高效率的压力脉冲测试需求，本文提出了一种新型的42MPa电液伺服压力脉冲试验机设计与研究。

二、设计背景与目的设计该试验机的背景是工业生产中对高精度压力测试的需求日益增加，特别是在液压、气动等行业中，对材料和产品的耐压性能要求越来越高。

设计目的在于通过电液伺服技术，实现对压力脉冲的精确控制与测试，以满足不同行业对压力测试的需求。

三、设计与技术原理（一）设计思路该试验机采用电液伺服技术，以高精度、高效率为设计目标，通过计算机控制系统实现对压力脉冲的精确控制与记录。

（二）主要构成部分1. 压力源：采用高精度的液压泵作为压力源，确保输出压力的稳定性和准确性。

2. 控制系统：采用计算机控制系统，通过电液伺服阀实现对压力的精确控制。

3. 试验台：采用高强度材料制作，确保在高压测试过程中不会发生形变或损坏。

4. 数据采集系统：用于实时采集压力、时间等数据，为后续分析提供依据。

（三）技术原理该试验机采用电液伺服技术，通过计算机控制系统发出指令，控制电液伺服阀的动作，从而实现对液压泵输出压力的精确控制。

在测试过程中，通过数据采集系统实时采集压力、时间等数据，并对数据进行处理和分析，以得出测试结果。

四、具体设计与研究内容（一）压力源设计选用高精度的液压泵作为压力源，通过调整液压泵的输出压力，实现不同压力范围的测试需求。

同时，为了保证压力的稳定性和准确性，还需对液压泵进行相应的调校和检测。

（二）控制系统设计控制系统采用计算机控制系统，通过电液伺服阀实现对压力的精确控制。

在控制系统中，需要设置相应的控制算法和程序，以确保在测试过程中能够实时调整和控制压力。

此外，还需对控制系统进行相应的调试和优化，以提高其稳定性和响应速度。

开关磁阻数控压力机开发与应用

开关磁阻数控压力机开发与应用


３
开 关 磁 阻数 控 压 力 机
利 用 开关 磁 阻动 力 系 统取 代 现有 的驱 动 系统 ，
２
开 关 磁 阻 动 力 系 统 开 关 磁 阻 动 力 系 统 由 电 机 及 控 制 器 两 大 部 分 组
成 。 关 磁 阻 电 机 与 传 统 电 机 差 别 很 大 ， 双 凸 极 结 开 为
摘 要 ： 前 压 力 机 多 数 采 用 交 流 异 步 电 机 驱 动 ， 于 压 力 机 的工 作 特 性 ， 力 机 往 往 处 于 “ 马 拉 小 车 ” 目 由 压 大
工 作 状 态 ， 能 很 大 ， 难 达 到 数 字 化 控 制 的 目 的 。 文 章 介 绍 了 开 关 磁 阻 驱 动 系 统 具 有 效 率 高 、 控 调 速 范 耗 也 数 围 宽 、 启 动 转 矩 、 频 繁 起 停 及 正 反 转 切 换 及 四 象 限 运 转 、 载 能 力 强 等 特 点 。 系 统 在 各 类 压 力 机 上 的 应 高 可 过 用 ， 将取 得 显著技 术经 济效果 。 必 关 键 词 ： 床 技 术 ； 关 磁 阻 电 机 ； 力 机 ； 用 机 开 压 应
维普资讯
文 章 编 号 ：６ ２ ０ ２ （０ ７ ０ — ０ ０ １ ７ — １ １ ２ ０ ）３ ０ ３ — ３ １
开 关 磁 阻 数 控 压 力 机 开 发 与 应 用
赵 婷 婷 。 贾 明 全 ｆ． 东 理 工 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 东 １山 山 ２山 东 科 汇 电 气 股 份 有 限 公 司 ， 东 ． 山 淄 博 ２ ５ ２； ５ ０１ 淄博 ２ ５ ８ ） ５ ０ ７
收 稿 日期 ：ｏ ７ ０ — ０ ２ ０ ＿ ３ １
伺服曲柄压力机的刚性连接分析

伺服曲柄压力机的刚性连接分析

机 的设 计 制 造 具 有重 要 的指 导 意 义 。
式中： 一曲轴动力扭 矩； 一 曲轴负载扭矩 ；一 曲轴侧系统折 ｊ １ ］ ＿ ， 算转动惯量 ； 一曲轴角加速度。 ｓ
令 ，３式 写 为 ： （）
＝
参 考 文 献
（） ４
Ｊ ｅ
当转 动 惯量 时 ， ＝（ ＋ ｌ Ｊ Ｊ Ｏ （ ） ， 以写 为 ： ｝ ４式 可 ：
矩 ＝ ７ Ｎ 电机 转 子 转 动惯 量 。ｋ ｍ 。 ４ １ ｍ， ＝ｇ
由公 式 （ ） ， ＝ ２ ７ ４ ｍ。 ２得 １２ ９ Ｎ
当 刚性 连 接 时 ，
。Ｊ ＝ ．９ ９ ｇ 由（ ） ＋ ｉ Ｏ ７ ｋ ｍ 。 ８ 式得 轴 伸 受 冲 十 ６
击负 载 扭 矩 为 Ｍｅ＝ ８ ２ ｍ，是 电机 额 定 转 矩 ４ １ Ｎ 的 ４倍 。 ， １５ Ｎ ７． ｍ ４
当压力机在 受力 时 ， 若考虑摩擦 ， 不考虑 轴速度 的变
化， 曲轴 受 扭矩 为
＋ ＝ ｅＲ ｓ ％＋Ａ ｓ ２ ） Ｆ（ （ｉ ｎ ｉ ） ｎ （） ２
当电机经齿轮减速传动连接曲柄连杆滑块 时， 电机轴伸受冲
击 载荷 较 大 ， 额 定 转矩 的 ５倍 。解 决 方 案 是 设 置摩 擦 安 全 联 轴 是
Ｉ
（） ５
１ 周超 ， 顾慧萍， 王丽． 基于 ＤＳ Ｐ的焊接进给工作台伺服控制系统的研究＿］ Ｊ． 机械 设 计与制 造 ，０ ８３ ：４￣ ４ ２ ０ （ ）１ ２ １４ ２张海伟， 李陇梅． — ｘ Ｙ数控平 台伺服系统的建模与仿真 ［］机械设计与制 Ｊ＿
＝
３ ＣＭｏ ５ ｒ 代替 ４ ５号钢 ， 使强度符合要求。
（） １
《锻压装备与制造技术》2011年总目次

《锻压装备与制造技术》2011年总目次


伺服驱动液压机浅析
３０ｋ ０ ０ Ｎ板材充液成形液压机可靠性分析
李 贵闪（— ７ ６ １）
何景 晖（— ９ ６ １）
４ ／０ ５５ ＭＮ快锻油压机本体结构设计分析 范玉林 ， （— ４ 等 ４２ ） 折弯机参数 化建模及优化 肘杆式伺服压力机 的运动分析 潘志华 ， （— ６ 等 ４２ ） 朱新武 ， （— ９ 等 ４２ ）
综 述
浅谈数控节能复合型伺服 压力 机研 发 胡亚 民， １９ 等（ － ） 潘 品李 ， （— ３ 等 １ １） 胡 亚民 ， （— １ 等 ２ １） 多工位压力机在汽车 冲压 生产 中的应用 Ｊ２— ３ Ｇ １ ６ Ａ开式 压力机机身设计与分析 三辊横轧机轧辊箱 改造设 计
我 国摆 动辗压技术现状及 展望 （ ） 一 大型核 电主管道 制造 技术 的发展 我 国摆动辗压技 术现状及展望 （ ） 二
一
胡明杰 ， １２ ） 等（—５
一
１Ｍ ０ Ｎ万 吨摩擦螺旋压力机研 究开发 ０
庄 云霞 ， ３２ ） 等（—５
杨 静 ， ３２ ） 等（— ７ 俊 ， ３３ ） 等（ — １
种用 于制 造活性炭棒料 的专 用四柱液压机
武新柱 ， １ ２ ） 等（ — ９
种用 于汽车 ｕ型梁切割的激光机器人系统
Ｄ ｖｃｎｔ ｅｉｅｅ 现场总线在压力机 中的应用
我 国锻压机 械行 业现状概况
我 国锻压行业近况及前景 浅析
刘 振堂（ — ） ４ ９
于晓红 （— ４ ５ １）
邓玉 山， （— ４ 等 ２４ ） 秦 剑（— ７ ２４ ）
断 电保护式压力 机用安全控制双联 阀
荣 防 （ — ０ ６ １）
全 国塑性 工程理事换届大会 、 国塑性工程学 术年会暨第 四 全 届全球华 人塑性加工技术研讨会在重庆 召开 ２ １ 上海 中国国际金属成形 展览会举 办 ０１ （— ） ４ ２ （— ） ４４
开关磁阻电机驱动螺旋压力机能量系统设计

开关磁阻电机驱动螺旋压力机能量系统设计

开关磁阻电机驱动螺旋压力机能量系统设计
赵婷婷;贾明全;王浩
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】2009(34)3
【摘要】开关磁阻数控伺服电机驱动的螺旋压力机存在能量系统设计问题。

以电机呈双峰三角形功率输出为依据,提出开关磁阻数控伺服电机功率的计算方法,说明电机轴等效总转动惯量的设计计算公式,并给出2.5～100MN吨位的能量系统设计数据。

试验和应用表明,该设计方法解决了此设备的能量系统设计问题,对设备生产制造起重要指导作用。

【总页数】3页(P110-112)
【关键词】螺旋压力机;开关磁阻电机;数控;伺服
【作者】赵婷婷;贾明全;王浩
【作者单位】山东理工大学机械工程学院,山东淄博255049;山东科汇电气股份有限公司,山东淄博255087
【正文语种】中文
【中图分类】TG315.6
【相关文献】
1.开关磁阻电机驱动控制系统设计 [J], 王永艳;刘武发
2.开关磁阻电机数控系统驱动压力机技术原理与特点(二) [J], 赵婷婷;朱亦军;贾明全
3.开关磁阻电机数控系统驱动压力机技术原理与特点(一) [J], 赵婷婷;朱亦军;贾明全
4.开关磁阻电机驱动螺旋压力机控制系统 [J], 葛广军;杨帆;张晓杰
5.机器人关节外转子开关磁阻电机驱动系统设计 [J], 赵传放; 蒋伟; 杨恒
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开关磁阻电机数控系统驱动压力机技术原理与特点(二)

开关磁阻电机数控系统驱动压力机技术原理与特点(二)

文 章 编 号 ：６ ２ ０ ２ （０ １Ｏ 一 ０ ８ ０ １７ — １ １２ １ ） ｌ ０ １ — ３
开 关 磁 阻 电机 数 控 系统 驱动压 力机技术原理与特点 （ ） 二
赵婷婷 － 。朱 亦 军 ： ，贾 明 全 ｚ
（． １山东 理 工 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 东 淄 博 ２ ５ ４ 山 ５ ０ ９； ２ 山东 科 汇 电 力 自动 化 有 限 公 司 ， ． 山东 淄 博 ２ ５ ８ ） ５ ０ ７
优 势 ， 别 适 合 曲柄 压 力 机 、 旋 压 力 机 、 压 系 统 及 其 液 压 机 的 特 性 需 求 ， 压 力 机 的理 想 驱 动 系统 。 开 关 特 螺 液 是
磁 阻 电机 及 其 数 控 系 统 的 应 用 ， 促 使 压 力 机 技 术 产 生 巨大 的 进 步 。 将
选 用 带 屏 蔽 层 的 ３芯 通 讯 电 缆 。
８
比较优 势
２０ ０ ５年 以来 ， 关 磁 阻 电 机 及 其 数 开 控 系 统 在 螺 旋 压 力 机 、 柄 压 力 机 和 液 曲 压 系 统 及 液 压 机 上 获 得 广 泛 应 用 ， 用 应 证 明 ， Ｃ相 比 传 统 交 流 或 直 流 电 机 ， ＫＳ 在 具 备 频 繁 瞬 时 大 范 围 速 降 性 能 的 同
Ｆ０ Ｏ ９进 行 设 定 。 （ ） 部 控 制 ３外 当控 制 器成 为柜体 中的 一个 组件
时 为 可 ④ ０ ， 方 便 操 作 ， 以通 过 外 部 按 钮 控 ０ ０ ０ ０ ０ ④ ④ ０ 制 电 机 的 正 启 、 启 与 停 止 。 ８的 １ 反 ＸＳ 、
大导 线 的截 面积 。控
制 器 主控 板 控 制 口 ，
21451313

21451313

＝
（２＋２Ｘ４ ） １０ ｍ， ２ ０ ｍｍ ０ ｍ Ｌ＝（ ９＋２Ｘ４ ） １ ０ ｍｍ
１０ ０ ｍｍ。凹模周 界为 Ｌ×Ｂ＝１０ ０ ｍｍ，如 图 ６ ０ ｍｍ Ｘ１０ 所示 。
●
０ 、 Ｊ
Ｊ
厂
—
；
＝ ＿ ９—— ＿】 『 ＋ “ｌ ａ
功设阶 能 计 段１
、
ｆ 拟 冲ｌ 方 定 压艺 案 工
Ｉ
确 定排样 与材料 利 用率
式中
ｓ ——冲裁步距 ，ｒｍ； ａ ｆ ——沿条料送进 方向 （ 定为 方 向）工 件的 Ｊ … 设 最大尺寸 ，ｍｉ； ｌ ｌ Ｑ——工件间搭边值 ，ＩＩ Ｉ ＩＩ １Ｉ
— —
所示 的凸、凹摸基础上 ，修改相应尺寸 （ 见图 ８ 。 ）
凹模横 向长度 ，ｍ ｍ；
Ｅ —— 凹模 壁厚 ，ｍ ｍ；
Ｂ —— 沿凹模纵 向工件最大宽度 ，ｍｍ；
— —
一
沿凹模横 向工件最大长度 ，ｍ ｍ。
由冲件 料厚 １ ｍ 和冲件 料宽 ２ｍ ｍ ５ ｍ查 《 冲模设 计 手册》 得 凹模壁厚 Ｅ＞ ２ ２ｍ 取 Ｅ＝ ０ ｍ ， ２ ～ ８ ｍ， ４ｒ 。则 Ｂ ａ
图７ 模架库的三维冲模实体模型
ｔ ｌ０ ０
—
～
图 ６ 凹模周界
选 用冲模滑动导向后侧导 柱模架 １０ ０ １ ０ １０ １ Ｘ Ｘ Ｘ ０ １０Ｇ ／ ８１３ ｌ９ ．冷 冲模 弹压 卸料 横 向送料 典 ３ Ｂ Ｔ２５ ．一 ９Ｏ
Ｉ ０ 第期 ２ ６ ３ ０年
板ｌ 热 工 加
维普资讯
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Ｆ ｓ——卸料力 ，ｋ Ｎ； Ｆ ｓ——推 件力 ，ｋ Ｎ；
数控节能伺服螺旋压力机[实用新型专利]

数控节能伺服螺旋压力机[实用新型专利]

专利名称：数控节能伺服螺旋压力机专利类型：实用新型专利
发明人：赵婷婷
申请号：CN200920351087.1
申请日：20091224
公开号：CN201604299U
公开日：
20101013
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：数控节能伺服螺旋压力机，属于材料成型设备领域，具体涉及一种数控节能伺服螺旋压力机。

其特征在于：在螺旋压力机主体(1)一侧设置调整滑板(5)，电机机座(4)安装在调整滑板(5)上，电机机座(4)上安装开关磁阻电机(3)，调整滑板(5)下端连接活塞杆(7)，活塞杆(7)通过液压控制系统控制运动，螺旋压力机螺杆(13)顶端设有皮带轮，开关磁阻电机(3)输出轴与螺杆(13)通过皮带(2)传动连接。

该结构直接针对传统螺旋压力机改造，操作方便，工作效率高，节能效果好。

申请人：山东理工大学
地址：255086 山东省淄博市高新技术产业开发区高创园D座1012室
国籍：CN
代理机构：淄博佳和专利代理事务所
代理人：王立芹
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一种改进的伺服压力机[实用新型专利]

一种改进的伺服压力机[实用新型专利]

专利名称：一种改进的伺服压力机专利类型：实用新型专利
发明人：戴书琴
申请号：CN201420484972.8申请日：20140826
公开号：CN204020049U
公开日：
20141217
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种改进的伺服压力机，包括安装平台，安装平台的中心放置有压座，压座的两侧对称的分布有一对立柱，立柱的下端固定于安装平台上，压座的上方设有移动横梁，移动横梁的两端活动套装于立柱上，移动横梁和立柱之间设有滑动机构，移动横梁的下端面固定有压头，压座和压头的中段设有冷却机构，移动横梁的上端设有压动基座，压动基座外套有连接支座，移动横梁的上方设有顶梁，顶梁的两端固定于立柱的顶部，顶梁的上端安装有压动装置，压动装置的压杆朝下伸入到连接支座中。

优点是：增加了滑动机构，使得移动横梁和立柱之间能顺畅的滑动，提高了工作效率；压座和压头之间还分别设有了冷却机构，能对压座和压头进行及时的冷却，保证质量。

申请人：泰州市众擎金属制品有限公司
地址：225300 江苏省泰州市兴化市周庄镇工业集中区双蝶大道南侧
国籍：CN
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基于三维CAD的求解压力和压力中心的通用算法

基于三维CAD的求解压力和压力中心的通用算法
赵婷婷
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2005(000)006
【摘要】分析了冲压工艺的冲裁、弯曲、拉深、翻边和整形等工序压力的共性与特点,提出了基于三维CAD的力实体线和力实体面的概念,并推出了各工序压力和压力中心的通用算法.利用Pro/engineer组件模块中的模型分析功能,对该算法进行了实际应用.这种方法简单易行,不需要复杂计算,与冲模结构设计参数一致,是非常实用的冲压工艺计算新方法.
【总页数】3页(P20-22)
【作者】赵婷婷
【作者单位】山东理工大学机械工程学院,255049
【正文语种】中文
【中图分类】TG286.2
【相关文献】
1.三维CAD环境下压力中心的快速求解 [J], 汤廷孝;贾志欣
2.结合CAD技术模拟悬挂法精确求解冲裁模压力中心 [J], 刘友成
3.利用AutoCAD快速求解压力中心 [J], 刘应忠;许树勘;张晓燕;张宏亮
4.AutoCAD2004在模具压力中心求解中的应用 [J], 龚冬梅;许锋
5.利用AutoCAD求解冲裁模压力中心的探讨 [J], 闵旭光;夏卫华;杨文;熊中侃
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伺服压力机方案与设计

伺服压力机方案与设计
赵婷婷;王浩;贾明全
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2010(038)008
【摘要】伺服压力机的工作原理与传统压力机不同.在总结其特点的基础上,提出不同工作机构伺服压力机的共同点及其技术方案和结构设计方法,利用恒转矩系统积蓄能量理论,推出伺服电机参数、电机轴侧总转动惯量、起动加速时间、制动器制动力矩的设计计算公式,并进行了曲柄、螺旋伺服压力机的设计与研制.结果表明,采用该设计方案的伺服压力机具有结构简单、工作可靠、价格较低的优点.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】赵婷婷;王浩;贾明全
【作者单位】山东理工大学机械工程学院,山东淄博,255049;山东理工大学机械工程学院,山东淄博,255049;山东科汇电气股份有限公司,山东淄博,255087
【正文语种】中文
【中图分类】TG315;TG385
【相关文献】
1.多连杆伺服压力机实验平台的设计 [J], 陈修龙;李跃文;姜帅;宋浩
2.基于全电伺服压力机及多层箱式加热炉的热冲压成形生产线整体解决方案 [J], 方昕
3.几种伺服压力机传动结构方案的分析与比较 [J], 苏敏;王隆太
4.机械液压混合伺服压力机的方案设计与研究 [J], 陈成;朱灯林;徐坤;梅志千
5.4000kN伺服压力机传动系统优化设计 [J], 赵鹏
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SRD伺服螺旋压力机动力系统设计及编程

SRD伺服螺旋压力机动力系统设计及编程王浩;赵婷婷【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】2页(P60-61)【作者】王浩;赵婷婷【作者单位】山东理工大学机械工程学院,淄博,255049;山东理工大学机械工程学院,淄博,255049【正文语种】中文螺旋压力机是重要的金属压力加工设备之一。

长期以来，摩擦式螺旋压力机是主要机型，其缺点是人工操作、力能误差大、摩擦能耗大。

电动螺旋压力机存在的缺陷是电动机发热严重，难以数字化精确控制。

近期，日本Enomoto公司用交流伺服电动机驱动螺旋压力机，产品获得日本第31届新机械技术奖，但其价格昂贵。

随着电力电子技术、计算机技术、数字化控制技术的发展，新型开关磁阻驱动系统（SwitehedReluetanee Driver，简称SRD）开始在各行各业得到应用。

新开发的SRD伺服电动机驱动的螺旋压力机，在制件质量、力能数控、自动化与信息化、节能等方面取得了重大进展，比摩擦压力机节能70%；同时，解决了压力加工领域长期以来难以解决的许多技术难题，对制造业节能降耗、数控化和信息化具有重要意义。

1.设计原理SRD伺服螺旋压力机机型之一结构如图1所示。

电动机连接小齿轮，大齿轮固定连接螺杆。

电动机通过大齿轮（飞轮）带动螺杆转动，螺母与滑块一起上下往复运动，对工件实施打击。

图1压力机在电动机起动过程中驱动滑块运动。

设滑块最大打击速度为vm，则螺杆转速ns、电动机转速n为：式中 i——传动比；h——螺杆螺纹导程；vm——滑块最大打击速度；ns——螺杆转速；n——电动机转速。

考虑打击时SRD电动机全速降，螺旋压力机运动部分的打击能量E为：式中 J0——运动部分折算到电动机轴侧转动惯量；ω——电动机角速度。

由式（3）可知，电动机转速为n的全能量Eg打击时，运动部分折算到电动机轴侧转动惯量Je为：考虑电动机轴转动惯量，设计飞轮时，其转动惯量J应为：式（6）中，Me为电动机额定转矩；P为电动机额定功率；ωe为电动机额定角速度。

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·2·
机床与液压
第 38卷
动惯量中 ,
其能量为
1 2
J
ω2
ee
,
此能量
(可由电机转速
决定 ) 大于等于额定工作能量 Eg。压力行程时 , 电 机全速降 , 释放此能量 , 实施压力加工 ; 回程时 , 电
机加速 (螺旋工作机构为电机反向加速 ) , 位置传感
器确认滑块上止点的位置 , 通过 PLC传给伺服电机 ;
式中 : Eg 为运动部分能量 , 机械通用压力机 Eg = E0 /
η 0
= Kg Fg Sg ,
E0 为有效能量 ,
η 0
为压力机效率
,
Fg
为公称压力 ( kN ) ; Sg 为公称压力行程 ( mm ) , Kg
为工作能量系数 ; Ke 为电机起动转矩安全过载倍数 ,
Ke
= KSRD , KP
工作轴转动惯量 ( kg·m2 ) ; i为总传动比 , i = i1 i2;
i1 为第一级传动比 ; i2 为第二级传动比 。
当 Je ≥Jeg时 , 电机打击角速度小于额定速度 ,
也能提供打击能量 ; 当 Je ≤Jeg时 , 电机打击角速度
大于额定速度 , 才能提供打击能量 。
213 起动加速时间
以伺服电机取代传统电机驱动压力机 , 可以大大提 高成形装备的自动化、数字化和智能化水平 , 改善工作 性能和操作安全性 , 对于压力机行业 , 具有重大意义。 参考文献 : 【1】赵婷婷 ,贾明全 ,周秀成. 开关磁阻调速式车床主轴及其
数控方法 [ J ]. 机床与液压 , 2007, 35 (7) : 45 - 47. 【2】熊晓红 ,卢怀亮 ,黄树槐. 重载数字化机械驱动单元研究
8 mm, 行程次数 50次 , 制动时间 012 s。螺旋压力机
3#～6#的技术参数分别为 : 3#公称压力 2 500 kN, 运
动部分能量 12 kJ, 滑块行程 300 mm; 4 #公称压力
4 000 kN , 运动部分能量 36 kJ, 滑块行程 400 mm;
5#公称压力 10 000 kN , 运动部分能量 160 kJ, 滑块
KSRD为电机起动转矩过载倍数 ,
KP 为电机
安全系数 ; η为机械传动效率 ; αeg为电机起动加速转
(π
-
α g
)
i,
J = 1～4
角
( rad) ,
α eg
=
2πS i, J = 5
h
, J 为机械通用
压力机 的 组 号 ,
i为总传动比 ,
α g
为
额
定
压
力
角
,
co sαg
=1
+
C2λ - 2C 2 ( 1 +λ - Cλ)
[ J ]. 机床与液压 , 2003 (2) : 33 - 34. 【3】盛兵 ,陈柏金 ,熊晓红. 基于伺服电机直接驱动的折弯机
≥Eg ,
则电机轴侧总转
动惯量额定值为
J eg
=
2Eg ω2
(3)
e
电机轴侧总转动惯量设计值为
Je = J0 + J1 + J2 / i21 + J3 / i2
(4)
式中 : J0 为电机转子转动惯量 ; J1 为主动轮转动惯
量 ( kg·m2 ) ; J2 为传动轴转动惯量 ( kg·m2 ) ; J3 为
伺服压力机的设计计算公式也不同 。按作者所推
出的电机参数 、电机轴侧总转动惯量 、起动加速时间
和制动器制动力矩等设计计算公式 , 笔者研制了样 机 。结果表明 , 采用该方案设计的伺服压力机具有结 构简单 、工作可靠 、价格经济的优点 。该设计方案和
设计方法解决了伺服压力机的设计问题 , 所研制的伺 服压力机样机达到了技术参数的要求 。
(11山东理工大学机械工程学院 , 山东淄博 255049; 21山东科汇电气股份有限公司 , 山东淄博 255087)
摘要 : 伺服压力机的工作原理与传统压力机不同 。在总结其特点的基础上 , 提出不同工作机构伺服压力机的共同点及 其技术方案和结构设计方法 , 利用恒转矩系统积蓄能量理论 , 推出伺服电机参数 、电机轴侧总转动惯量 、起动加速时间 、 制动器制动力矩的设计计算公式 , 并进行了曲柄 、螺旋伺服压力机的设计与研制 。结果表明 , 采用该设计方案的伺服压力 机具有结构简单 、工作可靠 、价格较低的优点 。
Keywords: Press; Servo; Design
压力机的工作机构有曲柄连杆机构 、螺旋机构和 肘杆机构等 , 可以进行不同工艺的加工 。伺服压力机 由伺服电机经过减速后直接驱动工作机构 , 电机的运 动受位移反馈控制 。常用的有直流伺服电机和交流伺 服电机 , 最近出现了开关磁阻伺服电机 [1 ] , 后者成本 相对较低 , 经济性好 。
图 1 伺服曲柄压力机 当伺服压力机在预设起动位置起动 , 伺服电机恒 转矩由零加速旋转 , 通过减速传动带动工作机构运 动 , 电机在起动加速过程中提供的能量储存于系统转
收稿日期 : 2009 - 04 - 13 基金项目 : 山东省科技攻关项目 (2007GG10004019) 作者简介 : 赵婷婷 (1962—) , 女 , 硕士 , 副教授 , 主要从事机械设备的教学与研究 。电话 : 13395337698, E - mail: zhaott
-
α g
/π)
,
J = 1～4。
2S / h, J = 5
212 电机轴侧总转动惯量
电机在起动加速过程中提供的能量储存于系统转
动惯量中 , 设电机轴侧总转动惯量为 Jeg , 打击时电
机角速度
为
ω e
,
有
Ee
=ηαeg KeM e
=
1 2
J egω2e成 立
,
由
全速降释放能量
Ee
=
1 2
ω J 2 eg e
21Kehui Electric Corporation, Zibo Shandong 255087, China)
Abstract: The work p rincip les of servo p resses are different from the traditional p resses. The technical solutions and the structur2 al design methods of servo p resses were p roposed. Based on the theory of constant torque and deposited energy system , the design cal2 culation formulas of servo motor parameters, the rotated inertia on motor shaft side, starting time, the braking torque of brake were deduced. Crank and screw servo p resses were developed. The result indicates that the developed servo p ress is simp le in structure, reliable in work, low in p rice.
,
C 为行程系数 ,
C = Sg , S /2
λ为连杆系数 , λ = S /2, L 为连杆长度 , S 为滑块空 L
行程 , h为螺杆导程 ; n 为曲柄滑块行程次数或螺杆
转速 ( r·m in - 1 ) ; Pe 为电机额定功率 (W ) , Kα 为行
程角位移系数 ,
α
Kα
=
eg
πi
=
(1
α e
分别为
:
ts =ηωKeeMJe e
(5)
α e
=
J
ω2
ee
2ηKeM
e
(6)
把式 ( 6) 与式 ( 1) 、 (3) 比较 , 可以看出 , 当
Je
= Jeg时 ,
α e
=αeg。
214 制动器设计
设电机轴侧制动器制动力矩为 M p , 系统制动时
间为
tp ,
则电机轴侧制动过程有 Me
+Mp
根据表 1 的参数 , 设计的伺服压力机已获得应 用 。应用证明 , 采用上述方案设计完成的伺服压力机 具有结构简单 、工作可靠 、价格经济的优点 。
4 结论 伺服压力机的工作原理不同于传统压力机 。电机
在起动加速过程中提供的能量储存于系统转动惯量
中 , 由电机转速数控值决定能量的大小 , 工件成形 时 , 电机全速降释放能量实施压力加工 。
起动时 , 开关磁阻伺服电机以恒转矩 KeM e 由 0
加速旋 转 , 考虑 机械 结 构传 动 效 率 , 电 机 轴 侧 有
ηKeM e
= Je
d2α成 d t2
立
,
则角速度 ω =ηKeM e t, Je
角位移
α =ηKeM e t2 , 得电机起动加速到额定转速 , 所用时间 2Je
ts
和加速转角
当滑块需要停在上止点时 , 伺服电机减速 , 制动器实
施断电制动 , 滑块停在上至点 , 完成一个工作循环 。
图 2 伺服螺旋压力机
2 设计原理
211 伺服电机转矩与功率
伺服压力机在电机起动过程中驱动滑块运动 。若
电机额定转矩为 M e , 起动转矩安全过载倍数为 Ke ,
则电机以恒转矩 KeM e 由 0 加速旋转 , 在滑块接触工