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摩擦压力机跟电动螺旋压力机的区别

 

螺旋压力机概述

螺旋压力机是一种定能量的加工设备,按动力形式分类,目前国内有摩擦压力机(第一代),离合器式(高能)螺旋压力机和电动螺旋压力机(第二代)三种类型。摩擦压力机是电机通过摩擦盘和操纵缸改变飞轮旋转方向的螺旋压力机;离合器式螺旋压力机是电机通过离合器和回程缸改变飞轮旋转方向的螺旋压力机;电动螺旋压力机是电机通过齿轮传动或皮带传动改变飞轮旋转方向的螺旋压力机。
螺旋压力机有着特殊的力能关系,存在着多余能量问题。即当飞轮提供的有效能量大于锻件实际需要的变形能时,这部分能量将转化为机器载荷,因此,螺旋压力机的允许最大公称力一般是公称力的1.5倍左右。
目前电动螺旋压力机有开关磁阻电机驱动和交流异步电机变频驱动系统两种主要方案。由于这两种电机及驱动方式存在固有的缺陷,虽然电动螺旋压力机在提高性能及可靠性方面取得了很大进步,电动螺旋压力机已经成为了螺旋压力机行业的主力军,但在高柔性、高精度、高可靠的方面还有很大的提升空间。


电动螺旋压力机的传动方式及电机驱动 

(一)、传动方式
电动螺旋压力机按电机传动特征曾出现过多种形式,但在工业上得到应用的主要有两类:电机直接传动方式和电机机械传动方式。
1、电机直接传动方式
直接传动形式中,电机的转子与螺杆轴连为一体。采用专用低速大扭矩电机,直接安装在主机顶部,电机转子为螺旋压力机飞轮的组成部分(如图1所示)。如德国舒勒(SCHULER)公司的PA/PAR、PSM/PSH系列;LASCO公司的SPR/SPP系列电动螺旋压力机均采用电机直接传动方式,如图2、3所示。这一方案的特点是采用低速、大扭矩电机,传动环节少。

schuler电动螺旋压力机.jpg

图1 SCHULER公司电机直接传动示意图  

舒乐电动螺旋压力机.jpg

图2 SCHULER公司直驱产品 

lasco螺旋压力机.jpg

图3 Lasco公司直驱产品
            
2、电机机械传动方式
多台电机经齿轮或皮带传动带动螺杆的形式。安阳锻压公司J58K系列(如图4所示)、Lasco公司(如图5所示)ENOMOTO皮带传动(如图6所示)的电动螺旋压力机采用这一方案。这一方案的特点是电机转速较高,转矩较小。 

安阳锻压电动螺旋压机.jpg

图4 安阳锻压齿轮传动示意图  

螺旋压力机齿轮传动.jpg

图5 Lasco齿轮传动示意图 

螺旋压力机皮带传动.jpg

图6 ENOMOTO皮带传动示意图
目前国内电动螺旋压力机大多采用齿轮或联组三角皮带的机械传动方式,采用联组三角皮带、钢制齿轮、胶木复合齿轮传动各有特点(对比见表1),各有优劣。
联组三角皮带加开关磁阻电机方式靠皮带的伸缩或打滑释放电机的惯性能,传动效率不高,寿命不长,并且只适合小吨位产品;钢制齿轮加开关磁阻电机方式是齿轮和电机轴硬联结,靠电机轴变形释放电机的惯性能,电机轴要加粗,还要另加润滑装置,噪音大,对飞轮的齿面磨损大;胶木复合齿轮加交流异步变频电机方式中,小齿轮由高分子材料制造,小齿轮与驱动电机轴采用摩擦联接,通过摩擦打滑装置来卸能。由于异步电机惯量大,导致要释放的惯性能较大,所以在使用过程中,摩擦片会严重发热,引起胶木齿轮发热炭化,寿命较低。
表1 传动方式比较
螺旋压力机传动方式对比表.jpg
 
(二) 电机驱动
电机及驱动是螺旋压力机最核心的部件,处于频繁的正反向工作,其频繁正反转次数有时多于每分钟30次,并承受剧烈的冲击和震动载荷。特别要求电机具有防护等级高,转子强度高、惯量小,承受3倍额定转矩以上的瞬时冲击,长期运行不发热等特性。另外由于飞轮和滑块惯量很大,滑块行程有限,就要求电机起动转矩大,加速性能好,并且起动电流要小,避免对电网冲击。
目前国内电动螺旋压力机主要采用开关磁阻电机和交流异步变频电机两种驱动方式。
    1)开关磁阻电机
开关磁阻电机系双凸极可变磁阻电动机,其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组。
优点是起动电流小,转子惯量小、不发热。
缺点是电机定转子均开有少数的齿槽,电机转动时齿槽效应较大,电机震动较大、噪声大;低速转矩脉动大;电机功率密度低,低于传统的异步电机,更低于永磁电机。另外很难做到伺服级,限制了其应用到高精度的场合。
     2)交流异步变频电机
交流异步变频电机是目前在国内大量使用的鼠笼式感应异步电动机的改进型。为了适应螺旋压力机的工况,在基座强度、防护等级、通风散热等方面做了改进,其定子、转子结构特性实质上与三相鼠笼感应异步电动机一样,定子上装有对称三相绕组,而在圆柱体的转子采用铸铝结构,依靠电磁感应作用产生电磁转矩。
优点是感应异步电动机在国内大量使用,维修方便。
缺点是起动电流较大、转子惯量大,并有电流通过。在频繁正反转的情况下易发热,在长期使用过程中有可能会导致绝缘层损坏,电机出现故障。

综上所述,采用开关磁阻电机加控制器的驱动方式,速度控制不准确,打击能量不准、波动大。采用异步电机加变频器驱动方式,异步电机转动惯量大,对频繁骤停的传动系统而言冲击载荷大,使其传动系统中最薄弱的环节小齿轮寿命低,但由于小齿轮成本低,更换方便,因此该方案在电动螺旋压力机中广为采用。

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