電動螺旋壓力機的結構特點

文/田江濤·淄博桑德機械設備有限公司

雷蕾·中國鍛壓協會

電動螺旋壓力機的結構特點

文/田江濤·淄博桑德機械設備有限公司

雷蕾·中國鍛壓協會

電動螺旋壓力機作為我國鍛造行業的主要成形設備，提升了我國鍛造裝備的水平。但在使用過程中也出現了很多問題，為了幫助大家更好地認識、了解電動螺旋壓力機，本文介紹了其結構形式、傳動結構、導向方式、驅動電機等方面。

電動螺旋壓力機的結構形式

目前，國內外電動螺旋壓力機的結構形式主要有電機直驅式電動螺旋壓力機和機械傳動式電動螺旋壓力機兩種。

電機直驅式電動螺旋壓力機將電機安裝在壓力機機架的頂部，電機的轉子就是壓力機的飛輪或飛輪的一部分，定子驅動轉子作頻繁正反轉運動，定子和轉子之間有間隙，主要傳動部件之間通過無接觸傳遞能量。該壓力機具有結構簡單、傳動鏈短、故障率低等特點。國外40MN以下壓力機多采用這種結構設計。

傳動結構

目前，國內多采用機械傳動式電動螺旋壓力機，傳動方式主要有齒輪傳動和聯組三角帶傳動。用一臺或多臺電機共同驅動壓力機的飛輪作頻繁正反轉運動。這種傳動方式帶來一個問題，當滑塊打擊到工件停止運轉時，這時電機的速度達到最大設置速度600r/min。以630t電動螺旋壓力機配75kW電機為例，開關磁阻調速電機的轉子自身能量為5.13kJ，變頻電機為9.78kJ（表1）。

表1 兩種電機自身轉子能量表

電機的自身能量如何釋放，如何保護好傳動機構（電機軸、底座），成為壓力機設計者需要解決的問題。目前，國內壓力機廠家采用膠木復合齒輪、鋼制齒輪或聯組三角帶傳動。這三種傳動方案的優缺點見表2。由表2可知，1600t以下壓力機可以選用聯組三角帶傳動方式，1600t以上壓力機則選用鋼制齒輪、復合膠木齒輪的傳動方式為好。

機身結構

壓力機的機身結構主要有整體式鑄鋼結構和分體式結構兩種。整體式機身采用鑄鋼整體鑄造而成，機身結構簡單，整體性好。但在過載情況下容易出現機身斷裂的問題，造成壓力機報廢，給用戶造成極大的損失。分體式機身根據未斷先分的原理，將上橫梁、立柱、底座分別鑄造加工，采用鍛造合金鋼預應力拉桿將其組合成一個整體。如果出現過載造成拉桿斷裂，可以更換拉桿，不至于造成設備報廢。

滑塊的導向方式主要有復合導向(X形導軌導向+圓軌導柱導向)和單純的X形導軌導向兩種。表3以630t壓力機為例，將兩種壓力機的導向系數進行比較。

表2 三種傳動方案性能比較

表3 630t壓力機導向系數比較

從表3的比較數據可以看出，采用X形導軌導向+圓導柱導向方式的壓力機抗偏載能力要大，導向精度高。同時，該結構具有良好的密封性能，在上橫梁內形成密封的油池，將螺桿、螺母浸泡在油池中，很好的解決了螺桿螺母的潤滑問題，提高了螺桿螺母的使用壽命。

電機結構

電機是電動螺旋壓力機的核心部件，可長期頻繁正反轉，要求每分鐘的頻繁正反轉的次數大于30次。電機轉子強度高、慣量小，打擊工件時，電機轉子需要承受5倍額定轉矩以上的沖擊。在頻繁的沖擊下，轉子不得出現異常。

電機的起動轉矩大，過載能力強，起動電流小，壓力機的飛輪與滑塊的慣量很大，要求在很短的時間內加速到一定的速度，因此要求電機的起動轉矩大，過載能力強，同時起動電流要小，減小對電網的沖擊。

目前，國內主要采用變頻調速電機、開關磁阻調速電機兩種驅動電機，表4將兩種電機在四個方面的性能進行比較。開關磁阻電機轉子采用硅鋼片疊壓而成，采用凸極結構，結構堅固，轉動慣量小，轉子上無電流，發熱小。而變頻電機轉子采用鑄鋁結構，轉子上有電流，發熱大，轉子轉動慣量大。

從表4可以看出，開關磁阻電機具有轉子結構堅固，轉子上沒有繞組發熱量小，轉動慣量小，而表現出無可比擬的優勢，適合電動螺旋壓力機使用。目前國內70%的壓力機選用開關磁阻調速電機。

表4 兩種電機的性能比較表

結束語

近年來，隨著我國汽車工業、高速鐵路及航空制造業的快速發展，對鍛件的精度提出了越來越高的要求，摩擦壓力機作為國內主要的模鍛成形設備已經不適應形勢發展的需要，逐步被市場淘汰。隨著我國在電機及控制技術方面的發展，電動螺旋壓力機以其結構簡單、能量控制精確、產品精度高、節能、價格便宜等優勢迅速得到了發展和推廣。