【正文】 （式 63） I軸 m rinn ???? （式 64） II軸 m in20 rinn ?? ?????? （式 65） （ 1）、定 V帶的型號(hào) 工作情況系數(shù) 查表得 AK= 計(jì)算功率 KWPKP AC ????? （式 66） 選擇 25J 型窄 V帶 小輪直徑 查表得 1D=315mm 33 大帶輪直徑 500315%)11(nn)1(2112????????? DD ? （式 67） 式中， ε 為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率；n為小帶輪轉(zhuǎn)速； 2n 為大帶輪轉(zhuǎn)速。 位移 s/mm 曲軸轉(zhuǎn)速n1/rpm 滑塊速度 v1/mm?s1 滑塊加速度 a1/mm?s2 1 0 30 0 1398 20 2 30 1267 3 60 4 90 5 120 6 150 1423 關(guān)鍵點(diǎn) Sg=13 1546 7 160 1578 8 170 1675 9 180 0 0 1708 10 210 1423 11 240 12 270 13 300 14 330 1267 15 360 0 1398 圖 39 角度、位移 加速度曲線圖 圖 310 角度、位移 加速度曲線圖 21 表 5 行程次數(shù) n=40，滑塊速度、加速度數(shù)據(jù) 序號(hào) 角度 ? /176。 曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)分析 空載狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)分析如下 . 滑塊位移與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系 圖 31 曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析圖 圖 31 中： （ 1 ） O 點(diǎn)為曲柄的回轉(zhuǎn)中心； （ 2 ） A 點(diǎn)為連桿與曲柄的連接點(diǎn)； （ 3 ） B 點(diǎn)為連桿與滑塊的連接點(diǎn)， B 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代表滑塊的運(yùn)動(dòng)（即分析時(shí)滑塊可看作點(diǎn)運(yùn)動(dòng)）； （ 4 ） OA 表示曲柄半徑 R； （ 5 ） AB 表示連桿長(zhǎng)度 L； （ 6 ） ?為曲柄與鉛垂線的夾角，順時(shí)針為正方向； 12 （ 7 ） ?曲柄旋轉(zhuǎn)的 角速度，逆時(shí)針為正方向； （ 8 ） s代表滑塊距下死點(diǎn)的距離，向上為正； （ 9 ） ?代表滑塊作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的速度，向下為正方向； （ 10） 曲軸在最高點(diǎn)為 0180 ，最低點(diǎn)為 0 度。因滑塊能量數(shù)控，在噸位儀指示下，打擊力不會(huì)超載，無(wú)需過(guò)載保護(hù)裝置。當(dāng)負(fù)載恢復(fù)正常時(shí)，轉(zhuǎn)速恢復(fù) 到設(shè)定轉(zhuǎn)速。具體數(shù)控方法如下： 7 電機(jī)定子相電流和轉(zhuǎn)子瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩及其運(yùn)動(dòng)方程為： ?? ddLiM e 2)(21? （ 22） dtdJMM Le ??? （ 23） 式中 i 相電流 (A) ? 轉(zhuǎn)子角位移 eM 電機(jī)轉(zhuǎn)矩 (N 結(jié)構(gòu)件的連接關(guān)系為：伺服電機(jī)輸出軸鍵固連小帶輪，小帶輪通過(guò) V 帶傳動(dòng)連接大帶輪，大帶輪鍵固連傳動(dòng)軸的一端，傳動(dòng)軸通過(guò)軸承連接機(jī)身，傳動(dòng)軸的另一端鍵固連小齒輪，小齒輪與大齒輪相互齒輪傳動(dòng)，大齒輪鍵 固連接曲柄軸的一端，曲柄軸通過(guò)軸承連接機(jī)身，曲柄軸的中部通過(guò)軸承連接連桿的大端，連桿的另一端滑動(dòng)連接滑塊 . 圖 21 伺服曲柄壓力機(jī)原理圖 開(kāi)關(guān)磁阻伺服電機(jī) 角位移傳感器 制動(dòng)器 皮帶傳動(dòng) 傳動(dòng)軸 齒輪傳動(dòng) 曲軸 連桿 滑塊 傳感器 1機(jī)身 1模具 1液壓缸 1電機(jī)控制器 工作原理： 壓力機(jī)起動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)磁阻伺服電機(jī)以大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩由零速加速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)減速傳動(dòng)帶動(dòng) 曲柄連桿滑塊 運(yùn)動(dòng)，電機(jī)在起動(dòng) 加速過(guò)程提供的能量?jī)?chǔ)存于系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其能量為 221eeJ?，此能量（可由電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)控值決定）大于等于額定工作能量 gE ，壓力行程時(shí)，電機(jī)全速降，釋放此能量，實(shí)施沖壓；位置傳感器給出 滑塊 上止點(diǎn)的位置，通過(guò)電機(jī)控制器傳給伺服電機(jī)。目前，鍛壓生產(chǎn)所用曲柄壓力機(jī)由高轉(zhuǎn)差率的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由剛性離合器和摩 擦離合器控制，存在安全性差、能耗高、故障率高的缺陷。 智能鍛壓 裝備作為高端裝備制造業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向和信息化與工業(yè)化深度融合的重要體現(xiàn)，大力培育和發(fā)展智能 鍛壓裝備產(chǎn)業(yè)對(duì)于加快 鍛壓 業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升生產(chǎn)效率、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源資源消耗，實(shí)現(xiàn) 鍛壓生產(chǎn) 過(guò)程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要意義。 SRD 控制器包括嵌入式微處理器、 PLD 可編程邏輯器件、 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路、光電隔離、通信接口、顯示屏、鍵盤(pán) 、電力電子器件及軟件（圖 23）。 （ 5） 三相輸入電源缺相或控制器輸出缺相不燒電動(dòng)機(jī) 開(kāi)關(guān)磁阻伺服若三相輸入電源缺相或者欠功率運(yùn)行或者停轉(zhuǎn)，不會(huì)燒毀電機(jī)和控制器。 (7) 通用性提高 現(xiàn)有壓力機(jī)根據(jù)工藝不同而種類(lèi)繁多 ， 開(kāi)關(guān)磁阻數(shù)控壓力機(jī)可依工藝調(diào)節(jié) ， 而滿足不同工藝的需求 ， 使同一臺(tái)壓力機(jī)工作在不同工況。 開(kāi)關(guān)磁阻伺服 曲柄壓力機(jī)的高效節(jié)能、智能數(shù)控性能優(yōu) 越，能夠逐步替代現(xiàn)有的交流電機(jī)和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各種曲柄壓力機(jī)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。 位移 s/mm 曲軸轉(zhuǎn)速n1/rpm 滑塊速度 v1/mm?s1 滑塊加速度 a1/mm?s2 1 0 10 0 2 30 3 60 4 90 5 120 6 150 關(guān)鍵點(diǎn) Sg=13 7 160 8 170 9 180 0 0 10 210 11 240 12 270 13 300 14 330 15 360 0 圖 33 角度、位移 速度曲線圖 17 圖 34 角度、位移 加速度曲線圖 表 2 行程次數(shù) ng=15，滑塊速度、加速度數(shù)據(jù) 序號(hào) 角度 ? /176。 選定電機(jī) 選擇開(kāi)關(guān)磁阻伺服電機(jī)，型號(hào)： ,額定功率 110KW，額定轉(zhuǎn)速750r/min，額定轉(zhuǎn)矩 1401 mN?。 齒間載荷分配系數(shù)?FK 查表得 ?FK= 齒向載荷分配系數(shù)? ???? )(160/ hb? 取?FK= 載荷系數(shù) ????? ? ?? FFVA KKKKK （式 638） 齒形系數(shù)FaY 取 21 ?? FaFa YY ， 應(yīng)力修正系數(shù)Sa 取 21 ?? SaSa YY ， 彎曲疲勞極限 limF? 查表得 aFaF MPMP 7 1 0,7 2 0 2lim1lim ?? ?? 39 彎曲最小安全系數(shù) minFS 查表得 ?FS 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LN 6271 ???? LL NN ， 彎曲壽命次數(shù)NY 查表得 , 21 ?? NN YY 尺寸系數(shù) X 查表得 X=1 許用彎曲應(yīng)力? ?F? ? ?aFXNFFMPSYY lim11lim1????? ?? （式 639） ? ?aF XNFF MPS YY 22lim2 ????? ?? 驗(yàn)算： ? ?111111 4 1 3 2 21 2FaSaFaFMPYYYmbd KT?? ???????? ???? （式 640） ? ?2112212 FaSaFaSaFaFF MPYYYY ??? ????? ? （式 641） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 安全 。 [6] 趙婷婷，賈明全，李時(shí)云 .開(kāi)關(guān)磁阻無(wú)閥伺服液壓系統(tǒng)及其數(shù)控方法 [J]．液壓與氣動(dòng)， 2021，（ 9）： 46. [7] 趙婷婷，賈明全，姜?jiǎng)t東 .新型開(kāi)關(guān)磁阻伺服壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].鍛壓技術(shù)，2021， 33（ 1） :130133 [8] 趙婷婷 , 賈明全 , 王浩 .開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋壓力機(jī)能量系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].鍛壓技術(shù) , 2021, 34(3): 112115. [9] 趙婷婷 , 王浩 . 壓力機(jī)與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)剛性傳動(dòng)的連接分析 [J].鍛壓技術(shù) , 2021, 34(4): 112115. [10]趙婷婷 , 王浩 .多擊式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)結(jié)構(gòu)方案分析與能耗實(shí)驗(yàn)研究 [J].鍛壓技術(shù) , 2021, 34(5): 112115. [11]趙婷婷，田江濤，楊思一 .數(shù)控式螺旋壓磚機(jī) [J].耐火材料， 2021， 43（ 4）： 316317. [12]趙婷婷，王浩，楊思一，田江濤 .數(shù)控多擊式螺旋壓力機(jī)的研制 [J].制造技術(shù)與機(jī)床， 2021，（ 11）： 7981. [13]趙婷婷，賈明全 . 曲柄壓力機(jī)調(diào)速問(wèn)題分析 與改進(jìn)方法 [J].鍛壓技術(shù)， 2021， 35（ 2）： 98101.. [14]趙婷婷，賈明全，王浩 . 數(shù)控伺服螺旋壓磚機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2021， (2):178180. [15]趙婷婷 , 王浩 , 賈明全 .伺服壓力機(jī)方案與設(shè)計(jì) [J].機(jī)床與液壓， 2021， 38（ 8）：13. [16]陳金琨，趙婷婷，楊思一 . 變頻液壓屑餅機(jī)效率研究 [J] .。 得： mmfezB )14(2)1( ????????? 齒輪傳動(dòng)計(jì)算 采用開(kāi)式標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 241HB~286HB，表面淬火 HRC 50?55；大齒輪用 ZG35CrMnSi，正火處理，硬度為 169HB~229HB，表面淬火 HRC50?55。 圖 15 角度、位移 滑塊速度、加速度、許用負(fù)荷圖 31 5 伺服曲柄壓力機(jī)電機(jī)功率設(shè)計(jì)分析 伺服曲柄壓力機(jī)的能量設(shè)計(jì)分析 最大有效能量 0A ： 210 AAA ?? 1A 為工件變形功 。 2 ）滑塊的行程只是在上下止點(diǎn)間循環(huán)滑動(dòng)，不可隨意的剛性縮短或增長(zhǎng)。 （ 15） 不會(huì)悶車(chē) 當(dāng)故障停車(chē)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)回程，不會(huì)發(fā)生悶車(chē)現(xiàn)象。 (2) 生產(chǎn)率高 可以根據(jù)工況和自動(dòng)化連線的需要 ， 在較大范圍內(nèi)數(shù)字設(shè)定滑塊行程次數(shù) ， 其寬范圍調(diào)速功能 ， 可以有效提高生產(chǎn)率，徹底解決了“不能用連續(xù)行程壓延較大較深的零件 ”的難題。 開(kāi)關(guān)磁阻伺服曲柄壓力機(jī)的特性分析 開(kāi)關(guān)磁阻伺服 系統(tǒng) 與其它系統(tǒng)相比 有以下優(yōu)點(diǎn) ： （ 1） 系統(tǒng)效率高 開(kāi)關(guān)磁阻伺服在其寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)，整體效率比其它調(diào)速系統(tǒng)高出至少 10%。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 22 所示。 3 1999 年以來(lái)，由 山東科匯 電力自動(dòng)化 有限公司 研發(fā)生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)磁阻伺服 系統(tǒng)，在壓力機(jī)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。 目前，國(guó)外的伺服壓力機(jī)技術(shù)采用永磁伺服技術(shù)，抗沖擊性能不好，可靠性低、成本高，沒(méi)有形成對(duì)傳統(tǒng)壓力機(jī)的全面替代。轉(zhuǎn)子上既無(wú)繞組也無(wú)永磁體，定子的相繞組為集中繞組。根據(jù)反饋的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，確定上止點(diǎn)和下止點(diǎn)的位置，并計(jì)算出轉(zhuǎn)速反饋值 n? ，根據(jù) PID 算法使 1?n? 逼近 ? ，根據(jù)公式（ 5）計(jì)算電流斬波值 i ； PLD 根據(jù)位置編碼通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制 IGBT 的導(dǎo)通與關(guān)斷。 與現(xiàn)有壓力 機(jī)比較，開(kāi)關(guān)磁阻 伺服曲柄 壓力機(jī)的突出 優(yōu)勢(shì) 為： (1) 運(yùn)動(dòng)數(shù)控 曲柄壓力機(jī)滑塊速度 s in s in 22evRi? ???????????， 電機(jī)角速度 e? 的閉環(huán)數(shù)控 ， 使滑塊運(yùn)動(dòng)曲線可根據(jù)工藝要求進(jìn)行數(shù)字設(shè)置 ， 可以設(shè)計(jì)特殊的工作特性曲線 ，進(jìn)行高難度、高精度加工 ， 能夠?qū)崿F(xiàn)低速鍛沖急回的變速功能。 (14) 工作可靠性高 與其他電機(jī)系統(tǒng)相比 ， 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子即無(wú)繞組也無(wú)永磁體 ，機(jī)械強(qiáng)度高；電機(jī)在三相輸入電源缺相或者欠功 率運(yùn)行或者悶車(chē)的情況下 ， 不會(huì)燒毀電機(jī)和控制器；功率器件不會(huì)發(fā)生因控制錯(cuò)誤導(dǎo)致短路而燒毀的現(xiàn)象 ， 并且溫升低。不同的行程次數(shù)時(shí)，由于滑塊的速度 v，加速度 a 都與曲柄的角速度有關(guān)，在不同的行程次數(shù)下，滑