伺服曲柄压力机设计说明书.doc

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：伺服曲柄压力机设计计算目录0引言1伺服曲柄压力机技术参数2伺服曲柄压力机原理与性能设计分析3伺服曲柄压力机工艺曲线设计分析4伺服曲柄压力机负载曲线设计分析5伺服曲柄压力机电机功率设计分析6伺服曲柄压力机传动机构设计7伺服曲柄压力机工作机构设计0引言金属的锻压加工大量采用曲柄压力机也称为冲床据不完全统计我国在用的曲柄压力机冲床数量高达数百万台。目前锻压生产所用曲柄压力机由高转差率的电动机驱动由刚性离合器和摩擦离合器控制存在安全性差、能耗高、故障率高的缺陷。高转差率电动机的效率低于GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》从2012年9月1日起被强制淘汰选用高能效的电动机成为压力机换代升级的首要目标。“开关磁阻电机系统是一种机电一体化节能型调速电机系统。它由开关磁阻电动机、功率变换器及控制器组成。同传统的直流及交流电机调速系统比较具有以下优点：电机结构坚固、制造成本低；效率高不仅在额定输出状态下而且在宽广的调速范围内也能保持高效率运行；一般系统效率达80%以上；启动转矩大、启动电流小；制动性能好能实现再生制动节约电能效果显著；系统调控性能好四象限控制灵活；具有无刷结构适合于在高粉尘、高速、易燃易爆等恶劣环境下运行；可以在各行各业应用。”（摘自《中华人民共和国国家发展和改革委员会中华人民共和国科学技术部国家环境保护总局公告2005年第65号》）采用节能的开关磁阻电机替代高耗能的传统电机成为企业节能的发展方向。目前国外的伺服压力机技术采用永磁伺服技术抗冲击性能不好可靠性低、成本高没有形成对传统压力机的全面替代。1999年以来由山东科汇电力自动化有限公司研发生产的开关磁阻伺服系统在压力机领域获得广泛应用。在山东理工大学赵婷婷教授的技术支持下开关磁阻伺服压力机分别在青岛益友锻压机械有限公司、扬力集团等单位进行了研制各吨位系列的开关磁阻伺服压力机相继诞生并开始投入批量生产。实际应用证明与现有压力机比较开关磁阻伺服压力机的优势明显、特点突出特别是高效节能、智能数控自动化与高可靠性的独特优势受到广大用户的积极响应并获得一致好评。淄博市能源监测部门的监测给出了开关磁阻伺服螺旋压力机比摩擦式螺旋压力机节能67.86%的结果（引自《淄博市能源监测中心检测报告》编号J1010138）由此当地政府颁布文件用节能数控压力机强制淘汰摩擦压力机（引自淄经信节字[2011]77号）。电机能效新国标的强制执行与开关磁阻伺服电机技术的成熟为传统压力机的升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。1伺服曲柄压力机技术参数250吨伺服曲柄压力机技术参数公称压力/kN：2500公称压力行程/mm：13滑块行程/mm：315行程次数（额定值）/spm：20行程次数调速范围n/spm：10—402伺服曲柄压力机原理与性能设计分析2.1伺服曲柄压力机原理与分析伺服压力机由开关磁阻伺服电机驱动与传统机械压力机结构不同之处是没有飞轮、离合器、气动制动器及其控制系统。结构组成为：开关磁阻伺服电机经过减速驱动曲柄连杆滑块运动；电机轴设置电磁制动器电机轴与曲轴端设置位置传感器；制动器和位置传感器连接电机控制器（图2-1）。结构件的连接关系为：伺服电机输出轴键固连小带轮小带轮通过V带传动连接大带轮大带轮键固连传动轴的一端传动轴通过轴承连接机身传动轴的另一端键固连小齿轮小齿轮与大齿轮相互齿轮传动大齿轮键固连接曲柄轴的一端曲柄轴通过轴承连接机身曲柄轴的中部通过轴承连接连杆的大端连杆的另一端滑动连接滑块.图2-1伺服曲柄压力机原理图1、开关磁阻伺服电机2、角位移传感器3、制动器4、皮带传动5、传动轴6、齿轮传动7、曲轴8、连杆9、滑块10、传感器11、机身12、模具13、液压缸14、电机控制器工作原理：压力机起动时开关磁阻伺服电机以大起动转矩由零速加速旋转通过减速传动带动曲柄连杆滑块运动电机在起动加速过程提供的能量储存于系统转动惯量其能量为此能量（可由电机转速数控值决定）大于等于额定工作能量压力行程时电机全速降释放此能量实施冲压；位置传感器给出滑块上止点的位置通过电机