伺服式热模锻压力机关键技术的探讨(二)

伺服式热模锻压力机关键技术的探讨(二)

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伺服式热模锻压力机关键技术的探讨(二)

2022-03-08

交流伺服电机的控制速度和位置精度非常准确,通过控制电压信号来控制电机的转矩和转速。伺服电机的抗过载能力强,非常适合应用于有转矩波动或快速起动的场合。

伺服电机的响应速度快[ 24 ]

发热少、噪声低、工作稳定[ 25 ] 但伺服电机目前也存在价格高等缺点,尤其是大功率的伺服电机,造价非常高。

目前的伺服压力机多采用交流伺服电机作为动力源,在伺服压力机领域,日本的小松、天田和会田,德国的舒勒等公司生产的伺服压力机处于世界领先水平。

2· 2伺服式热模锻压力机工作机构的研究

伺服式热模锻压力机的发展受限于伺服电机驱动技术的发展,但是目前大功率交流伺服驱动技术还不完善。

如图2所示,在伺服式热模锻压力机上采用增力效果更好的增力机构,可以弥补交流伺服电机输出扭矩不足的缺

以4 000 kN热模锻压力机为例,根据计算得出,采用曲柄连杆机构的4 000 kN压力机在锻压时的最高扭矩可高达176 000 N · m,这样就需要大功率的电机来驱动。

而采用了肘杆机构的压力机在锻压时的最高扭矩为120佣0 N · m,相比于曲柄连杆机构要低很多。

因此采用肘杆机构的伺服式热模锻压力机的伺服电机的功率也比曲柄连杆机构小。

2.3伺服式热模锻压力机传动方案的研究

热模锻压力机的吨位一般比较大,在这种大吨位的热模锻压力机上采用伺服驱动方式,对传动方案提出了新的要求,要求传动机构能够传递大扭矩,且转动惯量小、质量小。

为了满足大吨位热模锻压力机伺服驱动的要求,可采取的传动方案有多电机驱动、多齿轮分散传动和多套传动机构同步方案等。

多电机驱动即采用多台电机分别驱动多套传动系统带动同一个滑块完成锻压工作。

大吨位的伺服式热模锻压力机需要大功率的伺服电机,但受限于伺服电机技术的发展,伺服电机的功率很难做的非常大。

即便是那些大功率的伺服电机,价格也非常昂贵

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为了降低单个电机的功率,可以采用多边布局,采用多电机进行驱动的方案,这将显著降低伺服式热模锻压力机的成本。

如图3所示的SE4-2000伺服压力机采用了4台电机进行驱动的方案,能够同时运转驱动滑块运动多齿轮分散传动方式可显著降低传动部分的质量和转动惯量大中型机械压力机所需的减速比高达390,甚至上百,当采用普通的齿轮减速方式(一级齿轮减速比最多7、9)时需要将齿轮做的很大导致减速的齿轮传动系统体积庞大,质量大,惯性大,且大尺寸的齿轮切削加工费用高消耗材料多,不利于装配和运输等。

而如果多齿轮分散传动方案,则会大大降低传动部分的质量,降低传动机构在工作时的转动惯量。如图4所示,采用4个齿轮分散驱动中心齿轮,有利于实现传动过程中的多齿啮合,提高传递扭矩和传动平稳性,降低质量和转动惯量。

为了实现多套传动机构的同步,可以在传动齿轮间加过桥齿轮,从而使传动机构能够实现同步工作,保证滑块在运动过程中不产生偏转和倾覆。

如图5所示为在两套传动机构间安装的过桥齿轮

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3结论

传统热模锻压力机必须带有所谓的心脏部件一一离合器和制动器能量利用率低。

伺服式热模锻压力机省去了离合器等部件,不再需要压缩空气等

在滑块停止时,伺服电机也停止,不存在飞轮空转的能量损耗。伺服式热模锻压力机具有能量利用率高、节能环保、滑块行程次数高、结构简单、滑块运动数字伺服、柔性高等优点

在伺服式热模锻压力机驱动电机的选择上,伺服电机具有优良的性能,是未来伺服式热模锻压力机驱动电机的重要发展方向。

变频调速电机在热模锻压力机上也将会有很多应用。开关磁阻电机目前已在电动螺旋压力机上获得了很多应用,也将是伺服式热模锻压力机驱动电机的不错选择。

伺服式热模锻压力机等工作机构必须具备良好的增力效果,肘杆机构在增力上具有显著的效果,可以应用在热模锻压力机上。

为了降低伺服式热模锻压力机单台电机的功率,可以采用多电机、多齿轮的传动方案,为了实现多套传动系统的同步,在伺服式热模锻压力机的传动机构间加过桥齿轮。参考文献:

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