【正文】 13 角度、位移 速度范圍圖 圖 314 角度、位移 加速度范圍圖 23 滑塊運(yùn)動(dòng)工藝曲線與時(shí)間的關(guān)系 令 t?? ? ?????? ????? )2c os1(41)c os1( ttRs ??? ?????? ?? ttRv ???? 2s in2s in ? ?ttRa ???? 2c o sc o s2? ? ?? N=360/ g? =16 時(shí)間步長(zhǎng) ?t=60/(nN)，關(guān)鍵點(diǎn)為位移 S=Sg=13， S=0 表 6 位移數(shù)據(jù) 單位： mm 時(shí)間 t n1=10 n2=15 ng=20 n 3=30 n 4=40 0 1?t 2?t 3?t 4?t 5?t 6?t 7?t 8?t 0 0 0 0 0 9?t 10?t 11?t 12?t 13?t 14?t 15?t 16?t 24 圖 315 時(shí)間 位移曲線圖 時(shí)間步長(zhǎng) ?t=6/n2， 關(guān)鍵點(diǎn)為 位移 S=Sg=10 ， 速度為 0 點(diǎn) 和最大值點(diǎn) 表 7 速度數(shù)據(jù) 單位： mm?s1 時(shí)間 t n1=10 n2=15 ng=20 n 3=30 n 4=40 0 0 0 0 0 0 1?t 2?t 3?t 4?t 5?t 6?t 7?t 8?t 9?t 10?t 11?t 12?t 13?t 14?t 15?t 16?t 0 25 圖 316 時(shí)間 速度曲線圖 時(shí)間步長(zhǎng) ?t=6/n2，關(guān)鍵點(diǎn)為加速度為 0 點(diǎn) 和最大值點(diǎn) 表 8 加速度數(shù)據(jù) 單位： mm?s2 時(shí)間 t n1=10 n2=15 ng=20 n 3=30 n 4=40 0 1398 2485 1?t 1325 2356 2?t 1098 1953 3?t 1253 4?t 5?t 6?t 1096 1950 7?t 1543 2745 8?t 1708 3037 9?t 1546 2748 10?t 1101 1957 11?t 12?t 13?t 1247 14?t 1096 1949 15?t 1324 2354 16?t 1398 2485 26 圖 317 時(shí)間 加速度曲線圖 27 4 伺服曲柄壓力機(jī)負(fù)載曲線設(shè)計(jì)分析 曲柄、連桿與滑塊 曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)受力分析如圖 41。 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 20 0 2 30 3 60 4 90 5 120 6 150 19 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 37 角度、位移 加速度曲線圖 圖 38 角度、位移 加速度曲線圖 表 4 行程次數(shù) ng=30，滑塊速度、加速度數(shù)據(jù) 序號(hào) 角度 ? /176。 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。 計(jì)算 得： 表 0 角度 位移的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù) 序號(hào) 角度 ? /176?？紤]到 t??? ，滑塊運(yùn)動(dòng)曲線隨時(shí)間發(fā)生變化。 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)。 滑塊加速度與轉(zhuǎn)角的關(guān)系 利用相同的原理可對(duì)速度公式進(jìn)行時(shí)間求導(dǎo)得滑塊的角加速度 ? ? ? ????????????? 2c osc os2s i n21s i n 2 ?????????? ?????? ???? RRd ddtdddvdtdva 令 ??? ?? ? ????? 2c o sc o s2 Ra ? （ 35） 由以上分析可得滑塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式： 滑塊運(yùn)動(dòng)與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系式 ?????? ????? )2c os1(41)c os1( ???Rs 14 ?????? ?? ???? 2s in2s inRv ? ????? 2c o sc o s2 Ra ? （ 36） 滑塊運(yùn)動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系式 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，令 t?? ? ?????? ????? )2c os1(41)c os1( ttRs ??? ?????? ?? ttRv ???? 2s in2s in ? ?ttRa ???? 2c o sc o s2? （ 37） 由公式（ 36）、（ 37）可知： 1） 滑塊的運(yùn)動(dòng)特性在曲柄角速度一定時(shí) 只與曲柄轉(zhuǎn)角剛性有關(guān)，與其他因素沒(méi)有關(guān)系。令??? ?? ?????? ????? )2c os1(41)c os1( ???Rs （ 33） （ 33）式中， s 為滑塊位移，向上為正方向； ? 為連桿系數(shù) ， LR?? ； R 為曲柄半徑。曲軸從 0180 逆時(shí)針正轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò) 090 到 0 ，隨后正轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò) 090 到 0180? 為一工作周期。 11 3 伺服曲柄壓力機(jī)工藝曲線設(shè)計(jì)分析 工藝曲線設(shè)計(jì)需求分析 由于沖壓工藝有沖裁、彎曲、拉深等多種加工方法，不同的加工方法對(duì)壓力行程、速度等工藝參數(shù)有相應(yīng)的要求，伺服曲柄壓力機(jī)應(yīng)滿足不同工藝的參數(shù)即運(yùn)動(dòng)曲線要求。 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。 （ 19） 多機(jī)同步控制 多臺(tái)壓機(jī)連線時(shí)，開(kāi)關(guān)磁阻數(shù)控系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)同步控制。 （ 17） 易維護(hù) 沒(méi)有易損易耗件，減少了維護(hù)工作、維護(hù)時(shí)間和維護(hù)費(fèi)用。 （ 15） 不會(huì)悶車 當(dāng)故障停車時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)回程，不會(huì)發(fā)生悶車現(xiàn)象。同時(shí)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在制動(dòng)時(shí)可變?yōu)榘l(fā)電機(jī) ， 能量回饋，重新利用。 (13) 節(jié)能 在額定點(diǎn)以下工作，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)比其他電機(jī)耗能低 ； 在低速階段 ， 節(jié)能更加明顯。 (11) 上止點(diǎn)位置可控 擺動(dòng)工藝的上止點(diǎn)可以任意設(shè)定， 正常停機(jī)時(shí) ， 確?；瑝K停在上止點(diǎn)，編碼器反饋位置信號(hào) ， 在停機(jī)前電機(jī)減速 ； 當(dāng) 滑塊處在上止點(diǎn)時(shí) ， 電機(jī)軸制動(dòng) ，確保滑塊停在上止點(diǎn)。 (9) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 曲柄壓力機(jī)沒(méi)有了大皮帶輪、離合器、液壓過(guò)載保護(hù)裝置等，結(jié)構(gòu)極大地得到簡(jiǎn)化。 (7) 通用性提高 現(xiàn)有壓力機(jī)根據(jù)工藝不同而種類繁多 ， 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。 （ 5） 制件精度高 沒(méi)有液壓過(guò)載保護(hù)裝置，不存在液體受壓變形影響閉合高度，床身彈性變形誤差小，壓力重復(fù)精度高，制件精度高。 (4) 智能數(shù)控 對(duì)不同工藝、不同材料可調(diào)用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的不同工作曲線 ， 使壓力機(jī)的加工性能、加工范圍大大提高。 (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。 （ 9） 功率因數(shù)高 普通交流電機(jī)空載時(shí)功率因數(shù)為 ~，滿載時(shí)為 ~；而開(kāi)關(guān)磁阻伺服的功率因數(shù)空載時(shí)可達(dá) ，滿載時(shí)可達(dá) 。定子線圈嵌裝容易，端部短而牢固，熱耗大部分在定子，易于冷卻。 （ 7） 功率器件控制錯(cuò)誤不會(huì)引起短路 開(kāi)關(guān)磁阻伺服的上下橋臂功率器件和電機(jī)的繞組串聯(lián)，不存在發(fā)生功率器件控制錯(cuò)誤導(dǎo)致短路而燒毀的現(xiàn)象。 （ 6） 過(guò)載能力強(qiáng) 開(kāi)關(guān)磁阻伺服過(guò)載能力強(qiáng)，當(dāng)負(fù)載短時(shí)大于額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速下降，保持最大輸出功率，不出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象。 （ 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。設(shè)定的電機(jī)起動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，起動(dòng)電流越小。 （ 2） 調(diào)速范圍寬，低速下可長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn) 開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速帶負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速范圍可在零到最高轉(zhuǎn)速內(nèi)，電機(jī)及控制器的溫升低于工作在額定負(fù)載時(shí)的溫升。 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%。 8 圖 23 SRD 控制器系統(tǒng)框圖 數(shù)控方法由圖 3 的控制電路實(shí)現(xiàn)。 m2） L 相電感 (H) ? 電機(jī)角速度 (s1) 考慮 ?ddL 電感上升沿或下降沿的斜率近似為 K ，則電機(jī)的轉(zhuǎn)矩可寫為 ??????????????? RKKiKiMnnnne ,21,211212???? （ 24） 在額定轉(zhuǎn)速以下電機(jī)運(yùn)行在電流斬波狀態(tài)，把（ 23）、（ 24）式合并，并寫成數(shù)值的形式，則斬波電流瞬時(shí)值為： ??????????????????????????nnLnnnnnnLnnnnKMttJKMttJi????????111111 ,2/ ,2/ （ 25） 由電流計(jì)算值，給定電流上限幅值 0iiiH ??? 和下限幅值 0iiiL ??? 。 m) t 時(shí)間 (s) LM 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩 (N 圖 22 SRM 控 制原理圖 曲柄壓力機(jī)數(shù)控方法設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)的開(kāi)關(guān)磁阻伺服系統(tǒng)工作在用戶設(shè)定的轉(zhuǎn)速數(shù)值。 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 、電力電子器件及軟件（圖 23）。因此， SRD的特點(diǎn)是具有再生作用，系統(tǒng)節(jié)電、效率高。繞組電流是單向的，有效避免了直通短路。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 22 所示。其電機(jī)定、轉(zhuǎn)子由沖有凸極和凹槽的硅鋼沖片疊壓而成。考慮到壓力機(jī)的沖擊性負(fù)載特性，主運(yùn)動(dòng)采用無(wú)永磁體的開(kāi)關(guān)磁阻伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。 6 單擊狀態(tài)下，當(dāng) 滑塊 靠近上止點(diǎn)時(shí)，伺服電機(jī)減速，制動(dòng)器實(shí)施制動(dòng)， 滑塊 停在上至點(diǎn)，完成一個(gè)工作循環(huán)。結(jié)構(gòu)組成為：開(kāi)關(guān)磁阻伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)減速驅(qū)動(dòng)曲柄連桿滑塊運(yùn)動(dòng)；電機(jī)軸設(shè)置電磁制動(dòng)器，電機(jī)軸與曲軸端設(shè)置位置傳感器；制動(dòng)器和位置傳感器連接電機(jī)控制器（圖 21）。 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。 電機(jī)能效新國(guó)標(biāo)的強(qiáng)制執(zhí)行與開(kāi)關(guān)磁阻伺服電機(jī)技術(shù)的成熟，為傳統(tǒng)壓力機(jī)的升級(jí)換代以及沖壓生產(chǎn)節(jié)能智能化帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。 實(shí)際 應(yīng)用 證明 ，與現(xiàn)有壓力機(jī)比較，開(kāi)關(guān)磁阻 伺服 壓力機(jī)的 優(yōu)勢(shì)明顯、特點(diǎn)突出 ，特別是高效節(jié)能、智能數(shù)控自動(dòng)化與高可靠性的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，受到廣大用戶的積極響應(yīng)，并獲得一致好評(píng)。 3 1999 年以來(lái)，由 山東科匯 電力自動(dòng)化 有限公司