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第七章 螺旋压力机
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螺旋压力机
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加工1000吨压力机螺杆 4
7.1 螺旋压力机的工作原理及工作特性 一、工作原理:螺旋副
(以惯性螺旋压力机为例进行说明) 1) 惯性螺旋压力机的共同特征是采用一
个惯性飞轮;
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2) 打击前传动系统输送的能量以动能形 式暂时存放在打击部分(包括飞轮和直线运动 质量),飞轮处于惯性运动状态;
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由于螺旋压力 机行程次数低, 不适于做拔长 和滚挤、在模 具增加单独动 力的分模机构, 可在螺旋压力 机进行分模模 锻。利用工作 台的中间孔和 可倾式工作台, 可锻长杆的法 兰。这方向已 经有利用摩擦 螺旋压机镦锻 汽车半轴的工 业实例。先用 电热镦机聚料。 螺旋压力机没 有固定下死点, 用作无飞边模 锻和精整的工 序也比较适合。
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1) 打击力增大到给定数值时,摩擦离合 器打滑,螺杆很快停止运动。打击力可通过控 制离合器缸的油压来设定;
2) 滑块行程达到给定数值时,位移传感 器发出信号控制杠杆系统使离合器脱开。
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3、 特点 1) 从动件惯性小,冷击时不会产生惯性
螺旋压力机那样的冷击力; 2) 向下空程速度快,打击过程以飞轮同
因而降低了螺旋压力机的总效率和使用寿命。 1) 电动机直接传动式 选用M-S曲线较“软”的光滑型转子。 这样的制动方式,降低了机械制动的负荷,在不损害压力机可靠性的同时,大大地减小了制动损耗。
打击结束时,滑块速度为零,打击能量转 4mm,达到国内最佳水平,设备结构先进、性能优良。
打击力可通过控制离合器缸的油压来设定;
程。 当前:第7章
惠加顿公司研制的 PSH和 PZS系列电动螺旋压力机,采用变频装置直接传动是降低损失的有效途径。 公称压力为25-40MN,运动部分能量为 20-700kJ,公称压力为16MN的液压螺旋压力机的总体结构和滑块如图。 通过使弧形定子绕组的电流改换相序,来使滑块获得不同的运动方向。 o 打击时踵块的作用; 2)螺旋压力机特有的力能特性,有可能满足多种工艺的要求。
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2、 摩擦螺旋压力机的类型和主要技术参数
1) 按摩擦传动机构分 双盘、三盘、双锥盘
2) 主要技术参数 公称压力、运动部分能量、滑块行程、滑
块行程次数
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3、 J53-400 型双盘摩擦压力机结构简介
1)传动部分 2)运动部分 3)机身部分 4)附属装置 5)操纵系统
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注意:
1) 飞轮的驱动、离合、换向 2) 打滑(影响传动效率) ● 环向
1) 液压马达式 ● 对比电机直接传动 ● 液压马达的转动(受力分析) ● 液压马达转子可以直接和螺杆连接, 也可通过齿轮传动机构和螺杆连接。
2) 缸推式
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2、 结构简介 1) 液压马达式
o 转子直接和螺杆连接 o 转子通过齿轮传动机构和螺杆连接
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ห้องสมุดไป่ตู้
2) 缸推式
注意: o 和液压机的区别; o 和液压机相比,谁更能实现大吨位? o 螺杆转速及打击速度问题; o 打击能量的控制; o 主副螺杆同步旋转,受力是否相同?主 副螺杆为何不做成一个整体? o 联轴器为何用尼龙?
飞轮转速)。
对大型设备(有能量调节装置): ● 控制滑块位移;控制滑块速度; ● 时间控制。
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7.4 螺旋压力机的技术参数及使用
一、技术参数
o 公称压力 o 运动部分能量 o 滑块行程 o 滑块行程次数
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二、使用
螺旋压力机大多数结构允许以1.25-1.6倍 公称压力长期工作,允许以 2倍公称压力短期 工作。在公称压力使用时有效能量不低于60%。
3) 模具安装调试方便,不需调整封闭高 度或导轨间隙;
4) 滑块速度较低(0.6-1.5m/s);适合 各种钢和合金的锻造,模具所受应力较小(设 备刚性较小)。
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7.2 螺旋压力机的典型结构
一、摩擦压力机(摩擦螺旋压力机、螺旋锤) 兼有锤和压力机的某些特性
1、 特点 1)工艺万能性强; 2)结构简单操作方便、制造使用成本低; 3)模具结构简单、安装调整方便; 4)传动效率低(打滑); 5)行程速度低,生产率不高。
3) 打击过程中,飞轮的惯性力矩经螺旋 副转化成打击力使毛坯产生变形,对毛坯作变 形功;
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4) 打击部件受到毛坯的变形抗力阻抗, 速度下降,释放动能,直到动能全部释放停止 运动,打击过程结束;
5) 惯性螺旋压力机每次打击,都需要重 新积累动能,打击后所积累的动能完全释放;
6) 每次打击的能量是固定的,这是惯性 螺旋压力机的基本工作特征。
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第三节 电动螺旋压力机
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电动螺旋压力机的工作原理和种类
电动螺旋压力机是利用可逆式电动机不断作正反方向的换向转动, 带动飞轮和螺杆旋转,使滑块作上下运动。按其传动特征分两类。
一、电动机直接传动式
这种电动螺旋压力机无单独的电动机,定子固定在压力机机架的 顶部,电动机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部分,利用定子 的旋转磁场,在转子(飞轮)外缘表面产生感应电动势和电流,由 此产生电磁力矩。驱动飞轮、螺杆转动。定子与飞轮间有空气间隙, 主要传动部件之间是无接触传递能量,所以称为无接触式传动。
注意: 该设备行程次数低,不适合拔长、滚压; 不适合预锻; 模具打靠,锻件尺寸精度较高。
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上一章 带摩擦衬垫的从动盘4,它通过渐开线花键装在螺杆6上;
在下降行程中,在螺杆带动下液压马达起油泵作用,输出高压油以回收能量。 3) 打滑时间短,换向速度快,闷模时间短(为10-20ms); 1 螺旋压力机的工作原理及工作特性 JB57-630型6300kN液压螺旋压力机早已批量生产,广泛地用于军工、工具、汽轮机和航空发动机叶片、齿轮等锻件的生产。 对需要大行程、小打击能量的金属成形过程,例如校正、压印等工序,这种调节技术可以产生一个与产生最大打击能量相同的启动过
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图d 为轴座,同样应用上述设备锻造,在 无砧锤须锻打10-15次、而用螺旋压力机一次 完成。
图e为饼形件,重115kg。毛坯为方坯275x 275x 200mm。在56MN HSPRZ-750 M液压螺旋压 力j机锻造。使用能量 1900kJ,一次打击成形, 完成时间仅用 0.125min。同一个锻件在 320kJ 无砧锤上需要打击8-10次,花费时间2.5min。 大型现代螺旋压力机的工作性能。
设备运动部分的动能:飞轮、螺杆、滑块 电动螺旋压力机是利用可逆式电动机不断作正反方向的换向转动,带动飞轮和螺杆旋转,使滑块作上下运动。
的能量刚好满足工艺要求): 实践证明,这种连接方式,孔的加工要求很低,浇铸玻璃钢销的工艺也很简便。
的平动动能+飞轮、螺杆的转动动能。 2)飞轮与驱动装置分离后,运动部分能量必须一次消耗完,若能量选择不当,多余部分的能量消耗在机器受力零件的变形和摩擦上,
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二、螺旋压力机的工作特性
1) 工艺适应性好,锻造同样的零件可选 用公称压力比热模锻压力机小25-50%的螺旋压 力机。多数螺旋压力机的允许压力为公称压力 的 1.6倍,配上摩擦过载 装置,允许在这个 压力下长期工作;
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2) 滑块位移不受运动学上的限制,终锻 可以一直进行到上下模打靠为止。与热模锻曲 柄压力机相比,锻件在垂直方向上的尺寸精度 高;
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三、工作能力和工艺适应性 现代螺旋压力机公积压力从0.4MN 到140MN。
125MN的液压螺旋压力机和80MN电动螺旋压力机 已在工业中应用多年。在现代螺旋压力机上生 产的锻件重量从几十充到250kg、国内应用的最 大的螺旋压力机液压传动的为40MN(引进), 摩擦传动的为25 MN(国产)。惯性螺旋压力机 长期可使用的压力为公积压力的1.6倍,因此最 大使用压力可达224MN。对一次锻造的总能量而 言,最高达到75MJ。在公称压力使用时有效能 量不低于60%。所以,在工作能力方面现代螺 旋压力机已超过厂热模锻压力机。
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2) 电动机机械传动式 由于特殊电机成本高,公称压力超过4000
吨后,通常采用电机—齿轮传动。
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三、液压螺旋压力机 (油马达是什么东西?工作原理?) 相对于摩擦和电动螺旋压力机,液压螺旋
压力机具有高效节能的优点。易于实现工作能 力大型化,公称压力4000 -14000吨。
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1、 分类
化为:工件变形功、设备及模具弹性变形功、
摩擦功。
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从图中可以看出: 1) 螺旋压力机具有较好的工艺力能性(变形
力大、变形力小都能适应); 2) 绝对禁止在全能量下进行冷击(滑块压力
越大,用于锻件变形的能量越小);
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3) 螺旋压力机能量的调节(希望锻造时给出 的能量刚好满足工艺要求):
中小型设备: ● 工作台加垫板;减小滑块行程(减小
采用特殊电动机,电动机的转子就是压力 机的飞轮或飞轮的一部分。传动环节少,结构 简单,打击能量恒定,操作维修方便。
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螺杆固定,螺 母和滑块一起上下 运动。为什么不让 螺杆动呢?
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注意前图:
o 哪个件上下运动?滑块和谁相连? o 空程上下时,飞轮、螺旋副、滑块重量的支
承; o 打击时踵块的作用; o 电机散热问题。
阶段,打击性质同惯性螺旋压力机一样,但允 许释放的能量不同;
2) 离合器打滑阶段和具有打滑飞轮的惯 性螺旋压力机打滑阶段的情形一样,打滑阶段 很短促,仅形成一个过渡;
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7.3 螺旋压力机的力能关系
一、螺旋压力机工作时的能量转化
电动螺旋压力机的工作原理和种类 该公司将此种结构用于大、重型螺旋压力机,公称压力范围31. 实验表明,这种材料有良好的耐磨性和足够的强度,使传动部件结构简单、制造容易、使用寿命长、维修方便、不受外购件供应的限 制等优点。
3) 离合器接合后,飞轮转速逐渐下降, 当飞轮转速降到一定数值时离合器脱开,飞轮 继续沿原方向旋转,并逐渐恢复速度;
4) 打击完成后,液压回程缸推动滑块上 行,完成一个工作循环。
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2、 打击力的控制 高能螺旋压力机一次打击能量不是飞轮的
全部动能,通常设计为飞轮转速降12.5%时所 释放的能量。该种螺旋压力机属于压力限定型 设备,当出现下列情况时打击过程将结束:
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胶木副螺母能 储存微量润滑油, 自润滑性能好,传 动效率95%以上。
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四、离合器式高能螺旋压力机 高能螺旋压力机采用复合传动形式,利用
液压缸回程。高能螺旋压力机和惯性螺旋压力 机的区别:飞轮的工作方式完全不同。
1、 工作过程
1) 飞轮由电动机通过皮带驱动,总朝一 向个方向旋转;
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2)向下行程时,由液压推动离合器接合, 带动螺杆转动,通过固定在滑块上的螺母使滑 块向下运动,进行打击;
步速度快速完成; 3) 打滑时间短,换向速度快,闷模时间
短(为10-20ms);
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4) 打击能量高,能保证在任意位置的能 量发挥;
5) 根据螺旋副力矩与力的关系,螺杆上 的作用力与打滑力矩相对应。离合器出现打滑 时,打击过程即告结束。
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4、 打击过程的三个阶段 1) 离合器出现打滑之前是它的主要工作
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图a 为曲轴,在63MN HSPRZ-800型液压螺 旋压力机上锻造。重量130kg,从预制坯经2次 打击锻成。
图b 为叶片,长1300mm,宽度310mm,材料 为钛合金,在140MN HSPRZ-1180型液压螺旋压 力锻造,一次成形。
图c 为半球座,重80kg,毛坯为φ180x 240mm,材料为优质奥氏体钢,在63MN HSPRZ800M液压螺旋压锻造.打击2次成形。
打击行程:飞轮从静止开始加速,滑动较 小
返回行程:打滑剧烈,回程困难 ―┐ 大型设备配备平衡缸 ←┘
● 径向:也存在相对滑动
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二、电动螺旋压力机 利用可逆式电动机不断做正反方向的换向
转动,带动飞轮和螺杆旋转,使滑块上、下运 动。
1、 分类 1)电动机直接传动式 2)电动机机械传动式
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2、 结构简介 1) 电动机直接传动式
二、电动机机械传动式
特殊电动机的功率大于 500kw时,结构庞大,造价高,当电动螺 旋压力机公称压力大于40MN后,采用电机—齿轮传动,由一台或 几台异步电动机通过小齿轮7带动有大齿圈的飞轮旋转,飞轮只起 传动和蓄能作用,飞轮和螺杆只作旋转运动,通过装在滑块上的螺 母,使滑块作上下直线运动。
下一章 o 转子直接和螺杆连接
几乎在滑块的任意位置上都能充分发挥出规定的能量输出值和最大锻击力。 离合器式螺旋压力机最早德国辛佩坎普(SiempelKamp)公司研制成功,产品型号为NPS型,德国SMS哈森公司、奥穆科 (Eumuco)、贝歇(beche)和拉斯科(Lasco)公司研制出各自特色的离合器式螺旋压力机。 5)行程速度低,生产率不高。
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