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

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

《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

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：６２０２（０７０ — ００１７ — １１２０）３０３ — ３１
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２５２；５０１淄博２５８）５０７
收稿日期：ｏ７０ — ０２０＿３１

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ｊ１］＿，算转动惯量；一曲轴角加速度。ｓ
令，３式写为：（）
＝
参考文献
（）４
Ｊｅ
当转动惯量时，＝（＋ｌＪＪＯ（），以写为：｝４式可：
矩＝７Ｎ电机转子转动惯量。ｋｍ。４１ｍ，＝ｇ
由公式（），＝２７４ｍ。２得１２９Ｎ
当刚性连接时，
。Ｊ＝．９９ｇ由（）＋ｉＯ７ｋｍ。８式得轴伸受冲十６
击负载扭矩为Ｍｅ＝８２ｍ，是电机额定转矩４１Ｎ的４倍。，１５Ｎ７．ｍ４
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
＋＝ｅＲｓ％＋Ａｓ２）Ｆ（（ｉｎｉ）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ＤＳＰ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，０８３：４￣４２０（）１２１４２张海伟，李陇梅． — ｘＹ数控平台伺服系统的建模与仿真［］机械设计与制Ｊ＿
＝
３ＣＭｏ５ｒ代替４５号钢，使强度符合要求。
（）１

《锻压装备与制造技术》2011年总目次

伺服驱动液压机浅析
３０ｋ００Ｎ板材充液成形液压机可靠性分析
李贵闪（— ７６１）
何景晖（— ９６１）
４／０５５ＭＮ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１１）胡亚民，（— １等２１）多工位压力机在汽车冲压生产中的应用Ｊ２— ３Ｇ１６Ａ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
１Ｍ０Ｎ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，１２）等（ — ９
种用于汽车ｕ型梁切割的激光机器人系统
Ｄｖｃｎｔｅｉｅｅ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（ — ）４９
于晓红（— ４５１）
邓玉山，（— ４等２４）秦剑（— ７２４）
断电保护式压力机用安全控制双联阀
荣防（ — ０６１）
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２１上海中国国际金属成形展览会举办０１（— ）４２（— ）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
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)

文章编号：６２０２（０１Ｏ一０８０１７ — １１２１）ｌ０１ — 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２５４山５０９；２山东科汇电力自动化有限公司，．山东淄博２５８）５０７
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
２００５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
Ｆ０Ｏ９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０００００ 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

＝
（２＋２Ｘ４）１０ｍ，２０ｍｍ０ｍＬ＝（９＋２Ｘ４）１０ｍｍ
１００ｍｍ。凹模周界为Ｌ×Ｂ＝１００ｍｍ，如图６０ｍｍＸ１０所示。
●
０、Ｊ
Ｊ
厂
—
；
＝＿９—— ＿】『＋ “ｌａ
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；ａｆ ——沿条料送进方向（定为方向）工件的Ｊ … 设最大尺寸，ｍｉ；ｌｌＱ——工件间搭边值，ＩＩＩＩＩ１Ｉ
— —
所示的凸、凹摸基础上，修改相应尺寸（见图８。）
凹模横向长度，ｍｍ；
Ｅ —— 凹模壁厚，ｍｍ；
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，ｍｍ。
由冲件料厚１ｍ和冲件料宽２ｍｍ５ｍ查《冲模设计手册》得凹模壁厚Ｅ＞２２ｍ取Ｅ＝０ｍ，２～８ｍ，４ｒ。则Ｂａ
图７模架库的三维冲模实体模型
ｔｌ００
—
～
图６凹模周界
选用冲模滑动导向后侧导柱模架１００１０１０１ＸＸＸ０１０Ｇ／８１３ｌ９．冷冲模弹压卸料横向送料典３ＢＴ２５．一９Ｏ
Ｉ０第期２６３０年
板ｌ热工加
维普资讯
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Ｆｓ——卸料力，ｋＮ；Ｆｓ——推件力，ｋＮ；

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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@ sdut1edu1cn。
·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

伺服压力机方案与设计_赵婷婷

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