簡述螺旋壓力機的發展歷程

摘 要：對于壓力機的發展，各類螺旋壓力機在發展特性以及工作的現狀和動向上面都各有不同。文章主要通過對螺旋壓力機的整個發展的趨向做出了分析，通過比較和論證提出大噸位的螺旋壓力機在發展上應當適當的受到限制，而離合器壓力機以及新型的伺服驅動的螺旋壓力機則應當得到相應的發展。

關鍵詞：螺旋壓力機；特點；發展；趨向

1 發展

壓力機的發展由來已久，從很早很早以前的歐洲就開始使用木質的螺旋壓力機了，這種古老的設備是機械設備成型較早的一種，歷史悠久。早期的螺旋壓力機主要被用作壓制葡萄汁或者是橄欖油。十五世紀的德國人根據螺旋壓力機的原理，在此基礎上進行改進和發揮造出了螺旋印刷機，這兩種機械就成為了后來的各種壓力機的原型。所以，在歐洲的語言中，印刷以及壓力這兩個詞語在詞根上也是彼此相同的。后來，意大利人在十六世紀使用壓力機開始制作金屬制品，諸如藝術品以及硬幣。一直到了十九世紀中期，蒸汽機的出現才有了以蒸汽為動力的機械壓力機。

在工業生產中最早使用的就是通過摩擦盤傳遞的動力，這種摩擦壓力機是于十九世紀初被廣泛使用的，首個有關摩擦壓力機的專利是得過于1877年公布的。在工作性能上摩擦壓力機較為可靠，且在結構上也簡單便捷，所以到今天，這種機械設備還是受到人們的青睞。但是缺點就是效率太低，在摩擦傳動的過程中會損失掉很多的能量，總的動能利用率大約只有一半，而總效率則最多只能達到總能量的四分之一。所以人們一直以來都是努力的對其進行改進想要尋求一個可以提高工作效率的辦法，改進的主要目標就是首先要對傳動效率進行改進，降低不必要的耗能；其次，則是對設備的噸位進行提高，這是對其工作能力的改進；最后，則是對機械控制打擊能量上的精度以及自動化的操作程度上。螺旋壓力機總體開始快速發展是在二十世紀，整個二十世紀的初期，液壓式的螺旋壓力機開始得到研制，人們致力于將其投入工業的生產中，三十年代，電動式的螺旋壓力機開始被前蘇聯研制出來；到了四十年代末期螺旋式的壓力機被投入到工業中使用；五十年代末期，德國也開始生產電動壓力機；到了七十年代的末期，德國已經研制出了離合器式的螺旋壓力機，這種設備是由新佩坎公司研發出的。而到了二十世紀的末期，伺服驅動的電動壓力機也由日本問世。即便是進入到了新世紀，螺旋壓力機仍舊生機盎然，蓬勃發展，并且還在向著更多地品種和更齊全的規格以及自動化程度更高的方向發展。其發展必然會繼續為人類社會的進步作出更多。

2 幾種典型的螺旋壓力機

2.1 摩擦壓力機

螺旋壓力機在現代工業中的應用非常廣泛，主要就是以其簡單的結構以及低廉的價格作為主要的優勢，其使用歷史由來已久，可以追溯到二百年前。并且其應用行業也很廣泛，除了在鍛壓領域中應用廣泛之外，還能夠應用到建材行業。摩擦壓力機在使用中的主要問題就在于電動機在帶動摩擦盤進行告訴的轉動后，飛輪會和摩擦盤之間出現打滑現象，這種現象是由于飛輪需要在循環中改變旋轉的方向。這樣在傳動效率上就會受到影響，并且摩擦帶也會由于打滑而出現磨損。這一問題的改進從上個世紀就開始被人們關注，先后出現了雙電機驅動的壓力機，以及三盤式的壓力機。并且在工作以及回程上，摩擦盤的速度特性不同，所以，飛輪以及摩擦盤的滑動速度就得到了控制，設備在性能的穩定性上有了一定的提高。但是，在結構以及操作上就會相對的增加了復雜性，所以，制造以及維修費用也有了一定的提高，因此應用并未推廣。

摩擦壓力機的噸位不大，并且效率不高打擊力度的控制無法做到很精確，但是在造價上具有著別的設備無法達到的優勢，所以，一般在中小噸位的機械應用中十分受到人們的青睞，目前中小噸位的壓力機仍是摩擦壓力機壓力機作為主導。

2.2 液壓螺旋壓力機

與摩擦傳動相比，液壓傳動有更高的效率。油泵的總效率在70%～80%左右，而柱塞泵更可達到90%（以上，還可利用蓄能器儲存減速制動時的能量。人們在上世紀20年代就開始研制液壓螺旋壓力機，以求發展更大噸位的設備。1984年美國公司研制成功6300KN樣機，1972年德國公司制造了當時世界最大的6300KN壓力機，設計噸位則達到250000KN。液壓螺旋壓力機按驅動方式有兩種-液壓缸驅動（推缸式）和液壓馬達驅動（副螺桿式）。液壓螺旋壓力機的效率大大提高，其加速傳動效率可達60%～70%。此外，系統工作壽命大大提高，據德國公司40000KN壓力機連續工作6年，沒換過油泵和馬達，沒出現過故障。但與摩擦壓力機相比，結構復雜，維修成本也更高些。

2.3 電動螺旋壓力機

直接用電動機轉子來代替飛輪，或通過齒輪或皮帶帶動飛輪旋轉，去除了低效率的摩擦傳動，具有最短的傳動鏈和較高的效率。前蘇聯學者基于這一想法，在1933年研制了電動機直接驅動的2000KN螺旋壓力機試驗機。但由于電機長期處于正-反轉和啟動-停止工作狀態，發熱十分嚴重，溫升達120度。

2.4 離合器式螺旋壓力機

具有很大慣性飛輪的頻繁正反轉是螺旋壓力機效率不高的主要原因，因為在加速減速及制動過程中會消耗大量能量。如果能像曲柄壓力機一樣，飛輪無需換向，效率就可以大大提高了?；谶@一思想，德國辛佩坎公司在1979年研制成功離合器式螺旋壓力機，在飛輪與螺桿之間靠離合器來連接，與曲柄壓力機相似。飛輪在工作過程中始終向一個方向旋轉，無須停止和反向，其尺寸和轉動慣量可遠大于普通摩擦壓力機。

3 螺旋壓力機的新進展

交流伺服驅動電動螺旋壓力機

近20多年來，交流伺服驅動技術步入了工業應用階段，與直流伺服驅動相比，表現出極大的優越性。上世紀末，發達工業國家開始將這一技術應用于成形設備。日本公司在不久前聲稱在世界上首次開發成功交流伺服電機驅動的螺旋壓力機。它有兩種傳動方式，一種是將扁平型伺服電機直接安裝在螺桿上；另一種則是通過皮帶帶動飛輪旋轉。由于采用交流伺服驅動，它具有更加優越的工作性能：（1）節能可達50%；（2）可獲得更高的控制和鍛造精度；（3）適應性廣，一種設備可完成從小到大的多種鍛件的壓制，更適應小批量多品種的柔性化生產。該產品獲得2001，年日本第31屆新機械技術獎，目前的最大噸位為16000KN，安裝有兩臺100KW的伺服電機。

4 結束語

高能耗的摩擦式壓力機雖然在控制上精度不算很高，但是由于其造價低并且結構簡單，所以在我國的機械制造業中還是應用十分廣泛的，并且市場前景仍舊很好。但是同目前提倡的節能口號有些不相適應，所以對其發展應當給予相應的控制，尤其是對于噸位較大的摩擦壓力機，由于噸位的原因，其能耗會更高。離合器式的螺旋壓力機在目前來說能夠解決一些摩擦壓力機能耗高一級噸位的問題，在效率上較高，并且打擊力度較大，且精度也較容易控制等等，這些優點是目前市場上所使用的大噸位的壓力機所要發展的一個趨勢。并且目前來說，電子電氣以及計算機和電機科技的發展，使得螺旋壓力機的結構也有了很大的改變，并且發展的空間更大，不但可以更加精確的對其精度予以控制，更能在離合器以及制動器的能耗上有所突破，因為這些部件的去除使得能耗進一步的減少。所以其發展的前景很好，會得到社會的關注。并且在螺旋壓力的自動化發展上會進一步，使得在更加精準的前提先，提高打擊的的力度、速度以及位置。使得設備的使用更加的方便，這就是螺旋壓力機在今后的方向。