精锻机操作机旋转补偿系统工作参数的修正研究（本文仅供写作参考，部分公式、图表、字符未上传）
周兵，唐海涛，王彬鹏，张果林
（西安兰石重工机械有限公司，西安 710065）
摘 要：精锻机操作机钳杆旋转系统，通过移动蜗杆来补偿涡轮的旋转，从而达到在电机不停止的情况下，钳杆旋转能够停止，并快速启动，从而适应了精锻机快速锻打的工作情况。而引入油缸来推动蜗杆，同时传动系统中设置有飞轮，油缸、电机、飞轮同时能够为钳杆旋转的启动、制动提供能量，但是那一部分提供了多少，无法通过现有的研究计算出来。只能通过现场调试时进行修正设定，目前研究并没有提出这个修正设定的具体方法，本文提出了一种通过实验的手段，来进行旋转参数修正设定的方法。满足精锻机的使用要求以及设备使用寿命的要求。
关键词：精锻机；操作机；旋转补偿系；参数修正
中图分类号：TG315.9 文献标识码：A
0.前言
精锻机(径向精密锻造机)开发于20世纪40年代，其中卧式精锻机用得较多，分为机械驱动和液压驱动2种形式[1]。目前奥地利GFM和德国MEER公司占据了主要市场，近年来我公司也成功研发出1.6MN机械式精锻机，投入市场并获得了良好反响。
旋转补偿系统是精锻机操作机中最为重要的部分之一，其设计的合理与否，参数设计得合理与否将直接影响操作机的旋转频次，以及旋转补偿系统的使用寿命。然而，在实际的设计过程中，液压元件、传动系统的设计，所考虑的锻造过程的最恶劣工况，与实际锻造出入很大，存在着大量的不合理参数，故需要一种实验方法来进行修正。
1.旋转补偿系统的主要参数和工作原理
操作机旋转参数：
精锻机锻打频次： f=250次/min
操作机旋转最大转速：n=15r/min
皮带传动传动比：i1=4
涡轮蜗杆传动比：i2=30
图1 精锻机操作机旋转补偿系统原理图
如图1所示，钳杆旋转补偿系统由上下两组传动链组成，上面一组“电机-皮带-蜗杆”为主传动部分，下面一组为从动部分。夹头在工作工程中，在轨道上始终匀速行走，在锻造回转体截面锻件时,工件和主机锤头接触时，工件须停止旋转。但为实现高的锻造频次，电机带动的蜗杆在锻造过程中始终在转动。所以设置在蜗杆一端的油缸推动蜗杆移动实现涡轮在短时间内停止转动。反方向的推动又能起到给钳杆旋转加速的作用。轴2上设置了飞轮，储存了动能，减少了钳杆旋转启停所需要的时间。
也正是由于油缸和电机还有飞轮同时为钳杆旋转的启动、制动提供能量，但是那一部分提供了多少，无法通过现有的研究计算出来，也就是说钳杆旋转启动制动的时间无法通过公式准确计算出来，只能通过现场调试时进行修正设定，而进行的修正必须满足精锻机的使用要求以及设备使用寿命的要求。目前研究并没有提出这个修正设定的具体方法，本文提出了一种通过实验的手段，来进行旋转参数修正设定的方法。
2.旋转补偿系统工作时的能量分析
如图2所示为钳杆旋转的工作周期图，0-t1为启动加速阶段；t1-t2为稳速旋转阶段；t2-t3为制动减速阶段；t3-t4为停止阶段。
图2 钳杆旋转工作周期图
电机功率 [1] （1）
P—输入功率,W
U—线电压，V
—功率因数
(1) 时间段0-t1
该阶段为启动加速阶段，在该阶段，转动的动能等于电机、油缸所做的功减去系统摩擦和阻尼。
—为传动系统中旋转部件的转动惯量
—为液压缸的压力，通过压力传感器实时测量
A—为液压缸面积
—为液压缸速度，通过位移传感器实时测量
—为轴承、蜗杆传动、皮带传动的摩擦和油缸运动的阻尼所消耗的功的总和。
(2) 时间段t1-t2
该阶段为稳速旋转阶段，电机功率完全用到系统的摩擦和阻尼上。
—为轴承、蜗杆传动、皮带传动的摩擦所消耗的功的总和。
—为该段时间的平均功率。
(3) 时间段t2-t3
该阶段为制动减速阶段,油缸推力用于制动，蜗杆涡轮传动并未完全脱开，仍然有部分传动作用到涡轮上，因此该阶段，旋转电机仍在其反作用，直到蜗杆平移速度达到涡轮制动前圆周速度。
—为轴承、蜗杆传动、皮带传动的摩擦和油缸运动的阻尼所消耗的功的总和。
—为该段时间的平均功率。
(4) 时间段t3-t4
该阶段为停止阶段，蜗杆在轴向做匀速直线运动，电机所做的功，只包括了油缸运动时的阻尼。
3.实验修正的基本方法
在操作机使用过程中，必须设定油缸工作压力P，流量Q；加减速时间、、、。
在0-、时间段，蜗杆和蜗轮面的摩擦力较大，损耗的能量也较大。经现场采集实验数据，当
故蜗杆推动油缸调定压力：
式中 S—为油缸平移行程
在我公司设计制造的1.6MN精锻机操作机中，经此实验设定：
可以通过传感器传回的实时数据求出。则可以通过设计时的数据计算得出。
最后，经现场实验，得到蜗杆推动油缸调定压力 13.3Mpa，此压力下，机械系统噪音较小，液压系统油温较小，操作机运行平稳，符合精锻机锻造时的节拍要求。
4.结论
（1）针对精锻机旋转补偿系统中无法通过公式计算油缸来推动蜗杆所需要的压力，提出实验法来获得该压力值。
（2）该压力设定值：
（3）1.6NM精锻机操作机旋转补偿系统中蜗杆推移油缸压力设定在13.3Mpa操作机运行最为平稳，噪音小，系统发热小。
参考文献：
[1] 晋鲁全.30MN联动液压机[J].锻压机械，1989，(4)：39-40
[2] 成大先.机械设计手册:第五卷[M].第4版.北京：化学工业出版社, 2008.1
