曲柄压力机电机_飞轮系统设计计算

率高，满足低速时做功量的飞轮转动惯量计算如下：
低 速 行 程 次 数 14min -1 时 ， 飞 轮 转 数 为 N =
212.6r/min，选 Sk=18％，K=0.328。
由式（4）得：GD2=716×4.6×105/212.6×0.328=2.24×
104（kg·m2）
离合器从动件
图 1 结构原理图
通常，对于单动压力机，取 Sk=10.5％~15％，K= 0.199~0.278；双动压力机，取 Sk=15.5％~20％，K=
0.286~0.36。
用变速电机驱动飞轮时，如果要求低速、高速都
有相同的做功量，则需加大低速时的速度变化率，同
时减少每分钟工作行程次数。
10000kN 压力机采用的是直流调速电机，滑差
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装装 备备 EQUIPMENT
以我厂生产的 1000kN 闭式四点单动多连杆机 械压力机为例，公称力P=1000kN，压力行程 h=13mm， 滑块行程 S=1000mm，气垫力 PD=2000kN，行程次数 10~18min-1，得：
E=10000×103×0.013+2000×103×1/6 =4.6×105 （J）
4 结语 本文提出的上述算法经多台压力机的校核计
算，结果与实际情况完全吻合。但鉴于曲柄压力机在 一个工作循环的能量消耗涉及因素太多，很难准确 计算。因此在实际设计时一方面可按上述公式计算， 另一方面要根据现在压力机采用的电机功率和飞轮 转动惯量并结合设计对象的具体参数，用途和结构 进行比较设计，最后确定方案。
Qiqihar 161005,Heilongjiang China） Abstract:By research of energy consumption for one operating cycle of the press in the text, the calculation method of main motor power, inertia of flywheel and one stroke has been derived. The calculation on many sets of Komatsu press shows that the calculation results fit the fact well. Keywords:Crank press; Work amount; Main motor power; Moment of inertia of flywheel
GD2 值中包括离合器的从动件，如图 1 所示。 飞轮
2 主电机功率 PH 的确定
（1）交流电动机
PH=E×最高行程次数×1.1/45 （W）
（2）
（2）直流电动机
PH=E×最高行程次数 （W）
（3）
10000kN 压力机采用的是直流调速电机，故得：
PH=4.6×105×18/45=1.847×105 （W）
3 飞轮转动惯量 GD2 的确定
GD2=716E/N2 （kg·m2）
（4）
K=2Sk-Sk2
（5）
式中：GD2— — —飞轮转动惯量，包括离合器从动件，
一般取 GD2 的 15％左右，kg·m2；
N— ——飞轮转数，r/min；
K— — —飞轮的能量释功率，％；
Sk— — —速度变化率（电动机滑差率），％。
关键词：机械设计；曲柄压力机；做功量；主电机功率；飞轮转动惯量
中图分类号：TG315.5
文献标识码：A
压力机的电机-飞轮系统设计是一台压力机设 计计算的基础，以往许多文献对此均有论述。但它们 给出的计算公式中存在许多系数，且计算结果与实 际情况有相当大的出入，不具备可操作性。本文作者 在总结世界上各压力机主要生产厂家计算方法的基 础上，从分析压力机一个工作循环的能量消耗入手， 得出了一套压力机-飞轮系统设计计算的行之有效 的方法。本公式对于公称力 2000kN 以上、滑块行程 400~1000mm 的闭式四点单动、双动和多连杆机械 压力机均可适用。通过对不同类型的小松压力机有 关参数如工程力、滑块行程、压力行程、气垫力和主 电机功率等参数的分析计算表明，计算结果与实际 情况相符。
机功率的简化计算方法.锻压机械，1976，11（3）.
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Design and calculation of motor-flywheel system of crank press
AN Hua （Design Department of Qiqihar No.2 Machine Tool（Group）Co.,Ltd.,
在压力机设计中，一般都是根据用户的要求进 行。对于做功量参数，有的用户直接做了规定，计算
收稿日期：2013-02-04 作者简介：安 华（1965-），女，工程师，设计员，从事压力机设计
时就按规定值进行算。
1 压力机做功量的计算
E=Ph+
式中：E— ——压力机需产生的最大做功量，J；
LIANG Jintao 1, ZHAO Shengdun 1, XIE Jia 2, ZHAO Yongqiang1,3 （1.School of Mechanical Engineering,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049,Shanxi China; 2.College of Engineering Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306,China; 3.School of Mechanical Engineering,Shanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shanxi China） Abstract:The topological structure and operating principle of flux switching permanent magnet motor have been introduced in the text. The design and optimum method of flux switching permanent magnet motor for mechanical press have been put forward. Keywords:Mechanical press; Servo direct driving; Flux switching permanent magnet motor; Finite element analysis; Response surface method
【参考文献】 [1] 何德誉，主编.曲柄压力机.北京：机械工业出版社，1983. [2] 中日裕康.压力机理论与实践（日文版）.1973. [3] 小松式压力机设计资料.齐齐哈尔二机床（集团）有限公司内部
资料.1987. [4] 师后龙，何光军，鹿新建，等.曲柄压力机的传动系统及发展趋势.
锻压装备与制造技术，2010，45（4）. [5] 沈阳矿山机器厂工人大学曲柄压力机设计小组. 曲柄压力机电
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EQUIPMENT 装 备
文章编号：1672－0121（2013）06－0027－02
曲柄压力机电机-飞轮系统设计计算
安华 （齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司 设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）
摘要：本文从研究压力机一个工作循环的能量消耗着手，导出了压力机主电机功率、飞轮转动惯量及一
次行程的计算方法。多台小松压力机的计算表明，计算结果同实际情况完全吻合。
设计单动压力机时，按 PB=0，hB=0 计算；不带气
垫的压力机按 PD=P/6 计算，落料、修边、锻造用压力 机可以按 PD=0 计算。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Design and optimization of flux switching permanent magnet motor for servo direct driving mechanical press
P— — —公称力（双动为内滑块公称力），N；
h— ——压力行程 （双动为内滑块压力行程），一
般取 h=0.013~0.015m，或由用户所需规
定，m；
PB— — —外滑块的公称力，N； hB— — —外滑块的压力行程，一般取 hB=0.006m，
或由用户所需规定，m；
PD— — —气垫力，N； KD— ——气垫能力系数，一般取 KD=6； S— — —滑块行程（双动为内滑块行程），m。