电动螺旋压力机

穆勒—惠加顿公司按工艺要求生产多种系列的电动螺旋压力机。各 种系列的用途如下：
PA／PS系列 用于餐具、刀、 剪、钳锻造压印 。 PS系列 螺杆直径φ100－φ480mm。 公称压力为1.6－23MN，用 于冷锻、精压。校正、弯曲 和冲压等工艺，其冷击力为 1.6Pg；
PSS系列 螺杆直径φ200－ φ630mm，公称压力为4－ 40MN，主要用于热模锻， 其冷击力为2Pg。
图是德国惠加顿公司生产的PZS系列重型电动 螺旋压力机结构图。带摩擦超载打滑装置的飞 轮作旋转运动，由固定在滑块中的螺母带动滑 块作上下直线运动。为了做到大能量、大刚度 又不致有过大的冷击力，在飞轮中设置摩擦过 载安全装置。气动式制动器制动组合飞轮外圈 的端面。该公司公称压力由44－144MN共8种 规格的巨型电动螺旋压力机，特殊的异步电动 机只有250和 350kw二种规格、按压力不同， 配备 2－6台电动机，如 PZS1000型公称压力 100MN的压力机是用六台350kw电动机并联驱 动飞轮旋转。
第三节 电动螺旋压力机
一、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。
液压超载保护系统，两根拉杆的下端设计成一油缸和活塞的结构， 油缸内的油压按压力机的规格调整到规定的压力范围。若载荷超过 了规定的数值，少量的液压油从溢流阀中溢出，达到预防压力过分 增长的目的。若油在较长时期内未超过预调值，小容量的油泵只需 补充少量泄漏油。当压力机超载后，只需经过几秒钟之后，压力机 就可重新进行锻造操作。
因此，在电力充分、工资高的国家颇受欢迎。
（二）缺点
最大缺点是每次行程要换向旋转而起动两次，下行程时电机转速由零增加到储能结束时电机转速，回 程逆转，又要从零增，每启动一次，均产生启动能量耗损。开始起动时电机的定子和转子滑差率为 100％、加速结束时为12％－15%，电流从4－4.5I（I为稳定状态电流）降低到 2－2.5I，即使具有沉 重飞轮的弧形定子电动机的电流冲击倍率成功地降低到三倍以下（普通鼠笼式电动机为4－6倍），但 起动电流仍然很大，电流峰值提高要求变压器容量增大，以避免车间其它设备的压降过大和工作的不 稳定性。对大多数企业来说，也只能安装40MN以下的压力机。中型以上压力机要有专门的变压器， 例如安装一台PZS710型电动螺旋压力机（公称压力50MN装有两台250kw的电动机），即使调至每分 钟滑块行程次数为4次时，仍需要1250kVA变压器。 理论讲电动螺旋压力机可达到较高的行程次数， 但行程次数受电机热负荷的限制。为了排除定子和转子产生的热量，在螺旋压力机的整个工作过程中， 风扇要不断的运转，因而又要考虑附加能耗，根据俄国的研究数据，电力传动的总工作时间为机器工 作周期的 0.5－0.75时，风扇电机消耗电能为传动能耗的10％。 电动螺旋压力机的总效率与锻件的变 形能量变形力有关，其值在13％－20％范围内，此效率不算高，甚至低于某些摩擦螺旋压力机。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。
锻击后飞轮反向旋转，滑块回程加速到一定的速度后由电气 制动。这时，电机处于发电动机状态，并将存储在飞轮内的 剩余能量送回电网。滑块达到上死点前短暂的一段距离内机 械制动器动作，使之停在上死点位置。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。
采用调频传动可以精确地调节压力机的打击能量，能控制整 个行程的重复精度和飞轮的角速度。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程。
以上三种系列产品都是采用 多极特殊电动机，由于受到 电机热负荷和机器超载能力 的限制，运动部分能量较小，
PSR系列 其主要的特征是： 转子一飞轮带超载保险装置， 内外圈打滑面呈锥面结构， 制动器制动外圈轮缘。调节 弹簧的变形，能得到不同的 打滑点，得到不同的冷击力 获得不同的力能特性.
PSH系列 是该公司运动部分能量最大的新型电动螺旋压力机， 主要特征是采用调频电动机和带液压过载保护装置。
环形定子电动机的输人电频率是一个调速因素，电动机采用 变频调速，电动机的调速特性最大限度地与螺杆—滑块系统 的加速过程一致，可以进一步提高压力机的经济性。这种传 动以恒扭矩工作，在电动机接通的瞬时，不会出现峰值电流。 加速时，电动机的工作电压和频率成比例地变化。也就是说， 用较低的电压和频率启动电机，加速到额定值时，这两值达 到很高的数值。电动机的转差率始终保持在5％－7％之内， 电机的能耗降到最小。
四、电动螺旋压力机的优缺点
（一）优点
1）传动方式简单，除PZS系列以外，直接传动的电动螺旋压力机定子和转子（带飞轮）之间不负 接接触，无机械磨损，因此，检修工作量（包括备件的更换量）很小，节约劳动力和维修费用
2）便于电控，力能参数调节方便可靠，动作平稳，传动噪声很小。
3）传动链短，部件少，结构简单，设备体积小，外形美观，一般无传动部件暴露于机器外
JD58－100 公称压力为1000kN电动螺旋
压力机结构图。特点为：
（l ）为使特殊设计的多极低速电机具有高 起动性能，转子采用双鼠笼型结构，起动时 转子电阻较大，起动电流小，仅为额定电流 的2.5倍。并增大了最初起动转矩，因而，起 动速度快，转子只旋转l．5－2转即达到额定 速度，能满足电机在非稳定状态下工作的性 能要求，
长铁磁体实心转子（飞轮）、螺杆作螺旋运动的 新型电动螺旋压力机。 特点是起动转矩大、起动 电流小，短路功率因数高，起动时间短、发热量 小、温升低、特别适合于正、反起动、制动频繁 的非稳态过程。实心转子电机的结构简单、加工 方便，转子的机械强度．还便于对现有老式摩擦 压力机进行改造。具有我国特色电动螺旋压力机， 在辽阳和郑州市锻压机床厂生产。
电动机转子直接与压力机的主螺杆相连，做旋 转运动或螺旋运动，其定子部分与普通鼠笼电机 完全相似。为减少实心转子表面附合损耗，定子 尽可能采用半闭口槽或用磁性槽楔。选用M－S 曲线较“软”的光滑型转子。转子材料以导磁率 较低比电阻较小的铜铁合金最好，熔时容易产生 偏折，可选用普通碳素钢材，如 ZG270－500铸 钢
两根拉杆的液压缸必须互相连通以防止单方面的油缸压力增加。 在承受偏心打击时，可使两根拉杆的预紧程度一起改变，机身立柱 有少量的弹性恢复，使上横梁有少量均衡地升高。
由德国多年的使用实践表明：这种液压超载保护系统性能优良， 又不会引起机械损失，目前已用于螺杆直径为480－560mm的PSH系 列电动螺旋压力机上。
（二）、弧形走子式电动螺旋压力机
f——交流电频率（HZ）； P——定子的极对数； β——弧形定子包角（rad）
采用弧形定子电机，改变定子包 角p能方便地降低定子磁场的角 速度。 图为前苏联奇姆肯特工厂生产的 电动螺旋压力机结构图。两个弧 形定子3对称地安放在机架横梁 的支架上。
弧形定子结 构
每块弧形定 子1均由外壳 2、定子铁芯 3、嵌在定子 槽中的绕组4、 扇形压铁5及 其固定零件 组成。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。
三、电动机机械传动式电动螺旋压力机的结构和参数
电机大于 500kw时，结构庞大，造价高，压力机的设计用 电机直接传动的固定定子式有很大困难。所以，当电动螺 旋压力机的公称压力等于或大于40MN后，采用电机一齿 轮传动。由一台或几台异步电机，通过小齿轮带动有大齿 圈的飞轮。此时飞轮不再作为电动机的转子，象通常的飞 轮一样，只起传动和储能作用。
（二）、电动机机械传动式
特殊电动机的功率大于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。
二、电动机直接传动式电动螺旋压力机的结构和参数
（2）当滑块空程上下时，飞轮、螺旋副、 滑块以其自重悬挂支承在机身顶部的推力滚 动轴承上；当滑块接触锻件时，锻击力推动 螺杆向上，使螺杆中段的环形轴肩上支承面 与踵块接触 在其间产生高比压的相对摩擦滑 动，并将锻击力传至机身的上横梁。为了在 空程时能使润滑油进人轴肩支承面和踵块之 问以减少锻击时的摩擦损失，并在滑块换向 时减少上、下止推轴承间冲击，螺杆轴肩和 踵块间必须保持有合适的间隙值。螺杆上端 的连接螺母必须要有良好的防松措施。先将 螺母旋紧，使轴肩和睦片间的间隙为零，然 后按已知的螺距将连接螺母旋松一定的角度， 使间隙达到规定值将防松螺钉和止动销装紧。
（ 一）、环形定子式电动螺旋压力机
传动环节少、结构简单、打击能量恒定、操作维修方便，甚受用户 欢迎。以德国穆勒—惠加顿公司水平最高，产品的品种和产量在世 界上名列前矛。我国西安红旗机械厂已进了公称压力为4000、7000 和1100kN型号分别为PSS22、PSS265和PSS325共三个规格五台该公 司的产品用于航空发动机叶片精锻，此外，还有德国贝歇（Beche） 公司、哈森公司和美国国民公司都有电动螺旋压力机产品进入国际 市场。华中理工大学与辽阳锻压机械厂等厂合作研制成功公称压力 由630－2500kN多种型式的电动螺旋压力机.
（3）制动器采用外闸瓦 式，由气动装置操纵， 由弹簧和压缩空气作用 在气缸活塞上产生的压 力，使闸瓦制动飞轮外 缘。其优点是制动力臂 大，动作灵敏可靠，能 使滑块停在任意位置， 摩擦材料更换方便。
（4）为了使电动机能 良好地通风和散热，在 转子一飞轮上加工出多 种形式的通风孔，组成 合理的风道，并设置抽 风式冷却风扇，使电机 温升保持在允许的范围 内。