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1、1,第七章 螺旋压力机,2,3,螺旋压力机,4,加工1000吨压力机螺杆,5,7.1 螺旋压力机的工作原理及工作特性 一、工作原理：螺旋副 （以惯性螺旋压力机为例进行说明） 1） 惯性螺旋压力机的共同特征是采用一个惯性飞轮；,6,7,2） 打击前传动系统输送的能量以动能形式暂时存放在打击部分（包括飞轮和直线运动质量），飞轮处于惯性运动状态； 3） 打击过程中，飞轮的惯性力矩经螺旋副转化成打击力使毛坯产生变形，对毛坯作变形功；,8,4） 打击部件受到毛坯的变形抗力阻抗，速度下降，释放动能，直到动能全部释放停止运动，打击过程结束； 5） 惯性螺旋压力机每次打击，都需要重新积累动能，打击后所积累的动
2、能完全释放； 6） 每次打击的能量是固定的，这是惯性螺旋压力机的基本工作特征。,9,二、螺旋压力机的工作特性 1） 工艺适应性好，锻造同样的零件可选用公称压力比热模锻压力机小25-50%的螺旋压力机。多数螺旋压力机的允许压力为公称压力的 1.6倍，配上摩擦过载保险装置，允许在这个压力下长期工作；,10,2） 滑块位移不受运动学上的限制，终锻可以一直进行到上下模打靠为止。与热模锻曲柄压力机相比，锻件在垂直方向上的尺寸精度高； 3） 模具安装调试方便，不需调整封闭高度或导轨间隙； 4） 滑块速度较低（0.6-1.5m/s）；适合各种钢和合金的锻造，模具所受应力较小（设备刚性较小）。,11,7.2
3、螺旋压力机的典型结构 一、摩擦压力机（摩擦螺旋压力机、螺旋锤） 兼有锤和压力机的某些特性 1、 特点 1）工艺万能性强； 2）结构简单操作方便、制造使用成本低； 3）模具结构简单、安装调整方便； 4）传动效率低（打滑）； 5）行程速度低，生产率不高。,12,2、 摩擦螺旋压力机的类型和主要技术参数 1） 按摩擦传动机构分 双盘、三盘、双锥盘 2） 主要技术参数 公称压力、运动部分能量、滑块行程、滑块行程次数,13,3、 J53-400 型双盘摩擦压力机结构简介 1）传动部分 2）运动部分 3）机身部分 4）附属装置 5）操纵系统,14,15,注意： 1） 飞轮的驱动、离合、换向 2） 打滑（影
4、响传动效率） 环向 打击行程：飞轮从静止开始加速，滑动较 小 返回行程：打滑剧烈，回程困难 大型设备配备平衡缸 径向：也存在相对滑动,16,二、电动螺旋压力机 利用可逆式电动机不断做正反方向的换向转动，带动飞轮和螺杆旋转，使滑块上、下运动。 1、 分类 1）电动机直接传动式 2）电动机机械传动式,17,2、 结构简介 1） 电动机直接传动式 采用特殊电动机，电动机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部分。传动环节少，结构简单，打击能量恒定，操作维修方便。,18,螺杆固定，螺 母和滑块一起上下 运动。为什么不让 螺杆动呢？,19,注意前图： o 哪个件上下运动？滑块和谁相连？ o 空程上下时，飞轮、
5、螺旋副、滑块重量的支 承； o 打击时踵块的作用； o 电机散热问题。,20,21,2） 电动机机械传动式 由于特殊电机成本高，公称压力超过4000吨后，通常采用电机齿轮传动。,22,三、液压螺旋压力机 (油马达是什么东西？工作原理？) 相对于摩擦和电动螺旋压力机，液压螺旋压力机具有高效节能的优点。易于实现工作能力大型化，公称压力4000 -14000吨。,23,1、 分类 1） 液压马达式 对比电机直接传动 液压马达的转动（受力分析） 液压马达转子可以直接和螺杆连接， 也可通过齿轮传动机构和螺杆连接。 2） 缸推式,24,2、 结构简介 1） 液压马达式 o 转子直接和螺杆连接 o 转子通过
6、齿轮传动机构和螺杆连接,25,26,2） 缸推式 注意： o 和液压机的区别； o 和液压机相比，谁更能实现大吨位？ o 螺杆转速及打击速度问题； o 打击能量的控制； o 主副螺杆同步旋转，受力是否相同？主 副螺杆为何不做成一个整体？ o 联轴器为何用尼龙？,27,胶木副螺母能 储存微量润滑油， 自润滑性能好，传 动效率95%以上。,28,四、离合器式高能螺旋压力机 高能螺旋压力机采用复合传动形式，利用液压缸回程。高能螺旋压力机和惯性螺旋压力机的区别：飞轮的工作方式完全不同。 1、 工作过程 1） 飞轮由电动机通过皮带驱动，总朝一向个方向旋转；,29,30,2）向下行程时，由液压推动离合器接
7、合，带动螺杆转动，通过固定在滑块上的螺母使滑块向下运动，进行打击； 3） 离合器接合后，飞轮转速逐渐下降，当飞轮转速降到一定数值时离合器脱开，飞轮继续沿原方向旋转，并逐渐恢复速度； 4） 打击完成后，液压回程缸推动滑块上行，完成一个工作循环。,31,2、 打击力的控制 高能螺旋压力机一次打击能量不是飞轮的全部动能，通常设计为飞轮转速降12.5时所释放的能量。该种螺旋压力机属于压力限定型设备，当出现下列情况时打击过程将结束：,32,1） 打击力增大到给定数值时，摩擦离合器打滑，螺杆很快停止运动。打击力可通过控制离合器缸的油压来设定； 2） 滑块行程达到给定数值时，位移传感器发出信号控制杠杆系统使
8、离合器脱开。,33,3、 特点 1） 从动件惯性小，冷击时不会产生惯性螺旋压力机那样的冷击力； 2） 向下空程速度快，打击过程以飞轮同步速度快速完成； 3） 打滑时间短，换向速度快，闷模时间短（为10-20ms）；,34,4） 打击能量高，能保证在任意位置的能量发挥； 5） 根据螺旋副力矩与力的关系，螺杆上的作用力与打滑力矩相对应。离合器出现打滑时，打击过程即告结束。,35,4、 打击过程的三个阶段 1） 离合器出现打滑之前是它的主要工作阶段，打击性质同惯性螺旋压力机一样，但允许释放的能量不同； 2） 离合器打滑阶段和具有打滑飞轮的惯性螺旋压力机打滑阶段的情形一样，打滑阶段很短促，仅形成一个过
9、渡；,36,3） 离合器脱开后，从动部分尚有部分动能，由于从动部分惯量较小，相当一台小的惯性螺旋压力机进行打击，打击强度不大即结束了打击过程，在冷击时不会产生惯性螺旋压力机那样的冷击力。可见这两种设备的工作特性截然不同。,37,7.3 螺旋压力机的力能关系 一、螺旋压力机工作时的能量转化 设备运动部分的动能：飞轮、螺杆、滑块的平动动能+飞轮、螺杆的转动动能。 打击结束时，滑块速度为零，打击能量转化为：工件变形功、设备及模具弹性变形功、摩擦功。,38,39,从图中可以看出： 1) 螺旋压力机具有较好的工艺力能性（变形 力大、变形力小都能适应）； 2） 绝对禁止在全能量下进行冷击（滑块压力 越大，
10、用于锻件变形的能量越小）；,40,3） 螺旋压力机能量的调节（希望锻造时给出 的能量刚好满足工艺要求）： 中小型设备： 工作台加垫板；减小滑块行程（减小 飞轮转速）。 对大型设备（有能量调节装置）： 控制滑块位移；控制滑块速度； 时间控制。,41,42,7.4 螺旋压力机的技术参数及使用 一、技术参数 o 公称压力 o 运动部分能量 o 滑块行程 o 滑块行程次数,43,二、使用 螺旋压力机大多数结构允许以1.25-1.6倍公称压力长期工作，允许以 2倍公称压力短期工作。在公称压力使用时有效能量不低于60%。 注意： 该设备行程次数低，不适合拔长、滚压； 不适合预锻； 模具打靠，锻件尺寸精度较
11、高。,44,45,上一章 当前：第7章 下一章,46,47,48,49,三、工作能力和工艺适应性 现代螺旋压力机公积压力从0.4MN 到140MN。125MN的液压螺旋压力机和80MN电动螺旋压力机已在工业中应用多年。在现代螺旋压力机上生产的锻件重量从几十充到250kg、国内应用的最大的螺旋压力机液压传动的为40MN（引进），摩擦传动的为25 MN（国产）。惯性螺旋压力机长期可使用的压力为公积压力的1.6倍，因此最大使用压力可达224MN。对一次锻造的总能量而言，最高达到75MJ。在公称压力使用时有效能量不低于60。所以，在工作能力方面现代螺旋压力机已超过厂热模锻压力机。,50,图a 为曲轴，
12、在63MN HSPRZ-800型液压螺旋压力机上锻造。重量130kg，从预制坯经2次打击锻成。 图b 为叶片,长1300mm，宽度310mm，材料为钛合金，在140MN HSPRZ-1180型液压螺旋压力锻造，一次成形。 图c 为半球座，重80kg，毛坯为180x 240mm，材料为优质奥氏体钢，在63MN HSPRZ-800M液压螺旋压锻造打击2次成形。,51,图d 为轴座，同样应用上述设备锻造，在无砧锤须锻打1015次、而用螺旋压力机一次完成。 图e为饼形件，重115kg。毛坯为方坯275x 275x 200mm。在56MN HSPRZ-750 M液压螺旋压力j机锻造。使用能量 1900k
13、J，一次打击成形，完成时间仅用 0.125min。同一个锻件在 320kJ 无砧锤上需要打击8-10次，花费时间2.5min。大型现代螺旋压力机的工作性能。,52,53,由于螺旋压力机行程次数低，不适于做拔长和滚挤、在模具增加单独动力的分模机构，可在螺旋压力机进行分模模锻。利用工作台的中间孔和可倾式工作台，可锻长杆的法兰。这方向已经有利用摩擦螺旋压机镦锻汽车半轴的工业实例。先用电热镦机聚料。螺旋压力机没有固定下死点，用作无飞边模锻和精整的工序也比较适合。,54,第三节 电动螺旋压力机,55,电动螺旋压力机的工作原理和种类 电动螺旋压力机是利用可逆式电动机不断作正反方向的换向转动，带动飞轮和螺杆
14、旋转，使滑块作上下运动。按其传动特征分两类。 一、电动机直接传动式 这种电动螺旋压力机无单独的电动机，定子固定在压力机机架的顶部，电动机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部分，利用定子的旋转磁场，在转子（飞轮）外缘表面产生感应电动势和电流，由此产生电磁力矩。驱动飞轮、螺杆转动。定子与飞轮间有空气间隙，主要传动部件之间是无接触传递能量，所以称为无接触式传动。,二、电动机机械传动式 特殊电动机的功率大于 500kw时，结构庞大，造价高，当电动螺旋压力机公称压力大于40MN后，采用电机齿轮传动，由一台或几台异步电动机通过小齿轮7带动有大齿圈的飞轮旋转，飞轮只起传动和蓄能作用，飞轮和螺杆只作旋转运动，通
15、过装在滑块上的螺母，使滑块作上下直线运动。,56,57,电动机直接传动式电动螺旋压力机的结构和参数 一、环形定子式电动螺旋压力机 传动环节少、结构简单、打击能量恒定、操作维修方便，甚受用户欢迎。以德国穆勒惠加顿公司水平最高，产品的品种和产量在世界上名列前矛。我国西安红旗机械厂已进了公称压力为4000、7000和1100kN型号分别为PSS22、PSS265和PSS325共三个规格五台该公司的产品用于航空发动机叶片精锻，此外，还有德国贝歇（Beche）公司、哈森公司和美国国民公司都有电动螺旋压力机产品进入国际市场。华中理工大学与辽阳锻压机械厂等厂合作研制成功公称压力由6302500kN多种型式的
16、电动螺旋压力机.,58,JD58100 公称压力为1000kN电动螺旋压力机结构图。特点为：,（l ）为使特殊设计的多极低速电机具有高起动性能，转子采用双鼠笼型结构，起动时转子电阻较大，起动电流小，仅为额定电流的2.5倍。并增大了最初起动转矩，因而，起动速度快，转子只旋转l52转即达到额定速度，能满足电机在非稳定状态下工作的性能要求， （2）当滑块空程上下时，飞轮、螺旋副、滑块以其自重悬挂支承在机身顶部的推力滚动轴承上；当滑块接触锻件时，锻击力推动螺杆向上，使螺杆中段的环形轴肩上支承面与踵块接触 在其间产生高比压的相对摩擦滑动，并将锻击力传至机身的上横梁。为了在空程时能使润滑油进人轴肩支承面和踵块之问以减少锻击时的摩擦损失，并在滑块换向时减少上、下止推轴承间冲击，螺杆轴肩和踵块间必须保持有合适的间隙值。螺杆上端的连接螺母必须要有良好的防松措施。先将螺母旋紧，使轴肩和睦片间的间隙为零，然后按已知的螺距将连接螺母旋松一定的角度，使间隙达到规定值将防松螺钉和止动销装紧。,59,（3）制动器采用外闸瓦式，由气动装置操纵，
