機械壓力機移動工作臺電機功率的計算

郭永鹍，黃 穎

（1.齊齊哈爾二機床集團有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.齊齊哈爾和平重工集團有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

在壓力機生產(chǎn)線中，移動工作臺是提高生產(chǎn)效率的一個重要獨立部件。它既承受壓力機工作時的負荷，又負責快速更換模具。更為重要的是需要與底座保持精確定位。通過一套行走裝置，移動工作臺可以從壓力機底座上方移出到壓力機外側(cè)，使模具裝卸更加方便。若配置兩個移動工作臺，便可實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)與換模同時進行，互不干擾，顯著提高生產(chǎn)效率。并且可以針對產(chǎn)品與模具的特點，靈活設(shè)計為不同的型式，以滿足不同的生產(chǎn)線及廠房布置需求。由于工作臺行走速度和行走重量直接關(guān)系到電機的選擇及行走控制方式，所以合理確定移動工作臺行走電機功率及行走控制方式是大型壓力機研制中的一個重要課題。本文以我司生產(chǎn)制造的已在客戶公司安全運行數(shù)年的25000kN 多工位壓力機移動工作臺為實例進行電機功率計算。移動工作臺如圖1 所示。

圖1 壓力機移動工作臺

1 移動工作臺主要技術(shù)參數(shù)

2 移動工作臺傳動形式

電機、減速機相連接，可布置在工作臺的左側(cè)或右側(cè)，其輸出軸與車輪輪軸之間采用萬向軸相連接傳遞扭矩，驅(qū)動本側(cè)的車輪轉(zhuǎn)動。如圖2 所示。

圖2 傳動方案示意圖

3 驅(qū)動電機及減速機計算

3.1 安全制約條件

（1）啟動輸出功/電機輸出功≤230% ；

（2）行走輸出功/電機輸出功≤100% ；

（3）減速機輸出扭矩為：974×電機輸出（kW）×減速機效率/電機轉(zhuǎn)速×減速比≤減速機輸出軸需用扭矩。

3.2 電機功率計算

行走功率

啟動功率

式中：wr為水平行走阻力，N；Fr為斜面行走阻力，N；Fa為2s 之間0→v/min 加速力，N；Fz為行走時阻力（用其最大值），N；η1為減速機效率0.8；η2為傳動系統(tǒng)效率0.92；v 為行走速度，m/s。

根據(jù)本臺壓力機參數(shù)計算得

平面行走阻力Wr

式中：W為行走質(zhì)量，120000kg；R為車輪半徑，16cm；d 為軸承內(nèi)外徑的平均值，15cm；μ 為軸與軸承間摩擦系數(shù)，樣本為0.05，考慮到裝配時的離散，取0.01；fr為車輪與軌道之間的滾動摩擦系數(shù)，文獻為0.05，但考慮到粗糙度的離散等，取0.1。

斜面行走阻力Fr

式中：θ1為行走重量引起的軌道撓角,=0.025783099°；δ為軌道撓曲，0.18mm；L 為軌道跨度，800mm；θ2為軌道安裝精度引起的傾斜角及軌道制造時的彎曲而產(chǎn)生的傾斜角的合計角度，設(shè)每1000mm 在2mm 以內(nèi),則θ2=tg-1×

加速力Fa

式中：g 為重力加速度；V 為行走速度，2～12m/min；t為加速所需時間，2s。

起動時開出軌道凹窩所需力Fs

式中：fs為軌道凹窩長度×1/2，cm。

用赫茲公式求得

式中：E 為縱向彈性系數(shù)，2.1×106kg/cm2；b 為四個車輪的有效寬度，36cm。

行走所需功率Q行

如按承重90t 計算，行走功率為3.2kW。

式中：η1為減速機效率，0.8；η2為驅(qū)動系統(tǒng)效率，0.92。

啟動所需功率Q啟

如按承重90t 計算，起動功率為7.3kW。

起動電機功率

如按承重90t 計算，電機功率為3.17kW。

行走電機功率

如按承重90t，計算電機功率為3.2kW。

減速機輸出扭矩5910N·m。

工作臺行走速度=12×320π/1000=12.1（m/min）

根據(jù)計算，確定一款電機，此電機額定轉(zhuǎn)速12 r/min,電機功率7.5kW,速比117.94。此電機可快速停止，定位準確，滿足設(shè)計要求。

4 行走控制方式

根據(jù)工作臺行走重量和行走速度及電機功率，按照標準將工作臺行走控制方式分為三種：N 方式、P 方式和C 方式。

（1）N 方式為低速度行走，采用普通電機帶制動器，啟動停止方式為低速啟動，制動方式為電機電磁制動器制動，減速距離為30mm。

（2）P 方式為中速度行走，采用變頻電機帶制動器，啟動停止方式為中速啟動加低速停止，制動方式為電機電磁制動器制動，減速距離為160mm。

（3）C 方式為高速度行走，采用普通電機加制動控制裝置，啟動停止方式為高速啟動加低速停止，制動方式為電機電磁制動器制動，減速距離為200mm。本壓機移動工作臺選擇P 方式，每個工作臺安裝兩個接近開關(guān)，分別控制電機的減速與停止。

5 結(jié)語

本多工位機械壓力機已在客戶單位安裝使用多年。此移動工作臺經(jīng)生產(chǎn)實踐驗證穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高。