伺服曲柄压力机的刚性连接分析

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1、第8期赵婷婷等：伺服曲柄压力机的刚性连接分析213现代电机技术、电力电子、微电子、检测技术与计算机技术、自动电机轴转动陨量包括电机转子、联轴器、主动轮(kg·mz)，当用化控制与信息处理技术和软件技术，是适合大功率数控伺服系统摩擦联轴器连接时为电机轴转动惯量只包括电机转子。的机电一体化产品。开关磁阻系统在机械驱动[31尤其是螺旋压力3实例分析机上的应用已获得非常好的效果。以200吨伺服曲柄压力机为例，分析如下。压力机参数为：公笔者用开关磁阻伺服电机驱动曲柄压力机l7'81，研制_『样机并称压力Fg

2、=2000kN，公称压力行程Sg~-6mm，公称压力角滑块行程进行了实验。在研制过程中，发现当电机轴与齿轮刚性连接时，在长度s=180mm，行程次数额定值ng=75spm，曲轴支承颈直径d滑块打击瞬间，存在过载现象，具体分析如下。：220mIll，曲轴曲柄颈直径da=240mm，连杆球头直径为dB=2伺服压力机在刚性连接时的负载分析160mm，摩擦系数=0．05，曲轴到电机的传动比i-，运伺服曲柄压力机结构，如图1所示，公称压力为，公称压力动系统折算到电机轴侧的转动惯量==kgm，高速级齿轮轴角为

3、Ol，曲柄半径为R，连杆长度为，

4、，连杆长度系数为A=R／L；曲轴支承颈直径为d。，曲轴曲柄颈直径为，连杆球头直径为d，转动惯量=0．1994kgm，，联轴器转动惯量止=0．076kgm。，，开关摩擦系数为，曲轴到电机的传动比为i。磁阻电机功率=37kW，电机额定转速ne=750rpm，电机额定转矩=471Nm，电机转子转动惯量。=kgm。由公式(2)得，=122794Nm。当刚性连接时，。+Ji十=O．6979kgm。由(8)式得轴伸受冲击负载扭矩为Me，=1852Nm，是电机额定转矩471．4

5、Nm的4倍。当M,v=0时，轴伸受冲击负载扭矩为Me，=2323Nm，是电机额定转矩的5倍。当采用摩擦安全联轴器时，=0．4225kgm，电机轴伸的负载扭矩为Me，=936Nm，是电机额定转矩的2倍。当v=0时，，=1407Nm电机冲击负载扭矩是电机额定转矩的3倍。图1伺服压力机结构曲柄压力机专用的开关磁阻电机允许在额定转矩的3倍下当压力机在％受力时，若不考虑摩擦，不考虑曲轴速度的正常工作，电机伸出轴在标准机座号基础上选用强度较高的材料变化，曲轴受扭矩为35CrMo代替45号钢，使强度符合要求。=

6、(sin％+sin2)(1)4结论当压力机在受力时，若考虑摩擦，不考虑轴速度的变伺服曲柄压力机由伺服电机驱动，没有离合器和大转动惯量的飞轮，具有极高的性能优势，是传统曲柄压力机的换代产品。化，曲轴受扭矩为当电机经齿轮减速传动连接曲柄连杆滑块时，电机轴伸受冲+=Fe(R(sin％+Asin2))(2)击载荷较大，是额定转矩的5倍。解决方案是设置摩擦安全联轴当压力机在受力时，若考虑摩擦，考虑曲轴速度的变器，同时电机轴选用强度较高的35CrMo代替45号钢。在减少负化，曲轴速降角加速度为，曲轴侧的动力学

7、方程为载扭矩的同时，增加材料的受冲击强度。采用上述措施后，研制的MMj￡3、压力机没有出现轴仲疲劳断裂问题。本文的研究结果对伺服压力式中：一曲轴动力扭矩；j]1一曲轴负载扭矩；_，一曲轴侧系统折机的设计制造具有重要的指导意义。算转动惯量；s一曲轴角加速度。参考文献令，(3)式写为：1周超，顾慧萍，王丽．基于DSP的焊接进给工作台伺服控制系统的研究_J]．=Je(4)机械设计与制造，2008(3)：142~1442张海伟，李陇梅．x—Y数控平台伺服系统的建模与仿真[J]_机械设计与制当转动惯量时，=

8、(JO+Jl(5)造，2008(7)：68,-69(4)式，可以写为：：}(6)3赵婷婷，贾明全．开关磁阻调速数控通风机的方法⋯．矿山机械，2006，34I(8)：45．-46式中：一电机轴侧系统转动惯量，—传动比，8一曲轴速降时的4赵婷婷，贾明全．螺旋力机的传动及其数控比较研究Ⅲ．机械传动，角加速度。电机轴角加速度=i，电机轴转动限量。电机2007。31(4)：85～86轴侧动力学方程为：5赵婷婷，贾明全．开关磁阻凋速式数控螺旋压力机[J1．锻压技术，2007，32(3)：85～88MeF=矗s

9、=Jo(7)6赵婷婷，贾明全，王浩．数控伺服螺旋压砖机驱动系统设计⋯．机械设计与由(6)和(7)式，得电机轴伸受力：制造，2009，：(8)7赵婷婷，贾明全．开关磁阻调速数控成形设备方案与设计[J1．制造技术与机床，2007(3)：72-74式中：一电机轴侧总转动惯量；—传动比；，一电机轴的瞬时8赵婷婷，贾明全，姜则东．新开关磁阻伺服压力机传动系统设计[J]．锻压冲击负载扭矩(N·in)；一曲轴许用扭矩(N)；刚性连接时为技术，2008，33(1)：112～115