盧蔚民，孫友松，盧懷亮

（1.上海長(zhǎng)江旭普林建筑工程有限公司，上海200120；2.廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，廣東廣州510006；3.華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430074）

電動(dòng)螺旋壓力機(jī)性能優(yōu)良，是螺旋壓力機(jī)中發(fā)展形勢(shì)最好的一種設(shè)備。雙盤摩擦壓力機(jī)是一種傳動(dòng)效率低、使用性能差的生產(chǎn)設(shè)備，在當(dāng)前節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)的大環(huán)境下，摩擦壓力機(jī)急需進(jìn)行升級(jí)換代。但由于傳統(tǒng)的雙盤摩擦壓力機(jī)在我國(guó)量大面廣，全部淘汰更新?lián)Q代不僅不現(xiàn)實(shí)，也會(huì)造成大量浪費(fèi)。因此，在充分利用原有資源的基礎(chǔ)上，把雙盤摩擦壓力機(jī)再制造成為新型的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 摩擦壓力機(jī)簡(jiǎn)介

圖1為雙盤摩擦壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。螺母8通過鍵7和法蘭6固定安裝在機(jī)身1的上橫梁中，螺桿5與螺母8相配合，螺桿5的下端通過踵塊3、滾動(dòng)軸承4等零件與滑塊2連接，螺桿5的上端與組合飛輪固定安裝為一體，在飛輪的外緣安裝有摩擦材料，橫軸14通過軸承座和左、右支臂15安裝在機(jī)身1的上部，電機(jī)17通過皮帶16驅(qū)動(dòng)左、右摩擦盤13和橫軸14一起旋轉(zhuǎn)，操縱氣缸12可以驅(qū)動(dòng)左、右摩擦盤13做軸向移動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的摩擦盤中的一個(gè)被壓靠飛輪時(shí)，在接觸摩擦力的作用下，驅(qū)動(dòng)飛輪和螺桿做螺旋運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)螺桿下端的滑塊沿著導(dǎo)軌移動(dòng)。一個(gè)摩擦盤負(fù)責(zé)滑塊下行，另一個(gè)負(fù)責(zé)滑塊回程?；瑝K是依靠飛輪下行時(shí)積蓄的動(dòng)能打擊工件成形。

圖1 雙盤摩擦壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖

摩擦傳動(dòng)方式存在以下缺點(diǎn)：

（1）摩擦盤壓緊飛輪外緣時(shí)有劇烈的摩擦磨損。特別是在回程開始時(shí)，高線速度的摩擦盤壓緊飛輪外緣時(shí)會(huì)有劇烈的摩擦滑動(dòng)；滑塊往下行程時(shí)飛輪積蓄打擊能量的過程是由摩擦傳動(dòng)完成的。有劇烈摩擦滑動(dòng)是摩擦傳動(dòng)的固有缺點(diǎn)，它的傳動(dòng)效率低，浪費(fèi)能源大，而且磨損的摩擦材料粉塵污染環(huán)境，危害操作者的身體健康。

（2）摩擦傳動(dòng)的功率有限，重型摩擦壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分能量達(dá)不到模鍛工藝對(duì)成形能量的要求。

（3）操作性能差。摩擦盤是積蓄能量的大圓盤，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大而笨重，雖然可借助操縱氣缸的力量使之壓緊飛輪或者脫離飛輪，但是其動(dòng)作總是不能滿足各種壓力加工工藝對(duì)操作靈敏度的要求。滑塊位置的控制精度低，飛輪能量的控制精度也低，從而導(dǎo)致壓制工件的誤差較大，并且降低了模具的使用壽命。這種操作控制方式與電動(dòng)螺旋壓力機(jī)所用變頻器中的大功率晶體管開關(guān)的切換頻率是無法相比的。

（4）電機(jī)在啟動(dòng)后始終連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)差率大時(shí)還需超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。壓力機(jī)只有在打擊成形時(shí)為有效能耗，輔助時(shí)間（上料、出料、清理模具等）要比打擊行程時(shí)間長(zhǎng)得多。電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)（即使空轉(zhuǎn)）必然有能量損耗。

（5）飛輪摩擦材料的使用壽命不長(zhǎng)。

雖然摩擦壓力機(jī)是一種落后設(shè)備，但是它的通用性強(qiáng)，在壓力加工的各種行業(yè)中都能使用。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、操縱及輔助設(shè)備簡(jiǎn)單和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽車、拖拉機(jī)和航空等工業(yè)中的沖壓、鍛造及模鍛以及建材、耐火材料行業(yè)的瓷磚、陶瓦、耐火磚的壓制成形等等。摩擦壓力機(jī)的保有量十分可觀，在機(jī)械裝備制造業(yè)和民用工業(yè)中具有重要地位。重型摩擦壓力機(jī)一般指公稱壓力2500t以上的壓力機(jī)。公稱壓力10000t的摩擦壓力機(jī)，允許打擊力達(dá)16000t，最大打擊力20000t，設(shè)備重量達(dá)600t左右，屬于超大型機(jī)器[1]。在我國(guó)，多數(shù)重型摩擦壓力機(jī)的使用年限不長(zhǎng)，其主機(jī)并沒有達(dá)到破損程度，棄之不用是一種非常大的資源浪費(fèi)。

2 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)的分類

按照傳動(dòng)螺母的安裝方式，可以把電動(dòng)螺旋壓力機(jī)分為三大類，再按照電機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和機(jī)身結(jié)構(gòu)分為不同分支，如表1所示。

螺旋壓力機(jī)是定能量的機(jī)器，打擊時(shí)，當(dāng)壓力機(jī)的飛輪能量過多，大于鍛件成形所需的能量時(shí)，多余能量作用在機(jī)身、螺桿、螺母、軸承、模具等受力部件，使打擊力成倍上升，有很大危害。特別是對(duì)于重型和中大型螺旋壓力機(jī)，保護(hù)壓力機(jī)的安全至關(guān)重要，需要采取措施加以預(yù)防。行之有效的方法是采用打滑飛輪（組合飛輪），外圈為打滑部分，內(nèi)圈為不打滑部分，依靠摩擦力結(jié)合為一體，飛輪總慣量為打滑部分與不打滑部分之和。當(dāng)打擊力超過某一設(shè)定值時(shí)，外圈相對(duì)內(nèi)圈打滑，消耗掉大部分多余能量，以限制打擊力過多上升。顯然，打滑部分所占總慣量的比例越大，打滑效果就越好，也就是對(duì)壓力機(jī)的保護(hù)效果越好。因此，壓力機(jī)的總體結(jié)構(gòu)是否適合采用打滑飛輪是衡量壓力機(jī)使用范圍的重要條件，也是能否適合制造重型和中大型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)的重要條件。

作為壓力機(jī)的操作者，要根據(jù)工件的成形需要，選擇飛輪能量，盡可能減小多余能量，并且要禁止空打（也稱冷擊，即在模具中沒有毛胚時(shí)的打擊）。

究竟哪一種結(jié)構(gòu)形式的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)適合雙盤摩擦壓力機(jī)的改造呢？下面分別討論表1中各種類型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)的原理與特點(diǎn)。

3 螺母與滑塊固定為一體并一起上下運(yùn)動(dòng)

這種電動(dòng)螺旋壓力機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種類型。主機(jī)結(jié)構(gòu)由機(jī)身、滑塊、螺桿、螺母等零部件組成，傳動(dòng)螺母與滑塊固定安裝為一體，螺母與滑塊一起做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，飛輪和螺桿只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在機(jī)身橫梁上有精度比較高而且比較長(zhǎng)的導(dǎo)向孔，使螺桿有確定的中心位置，有利于保證電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的側(cè)隙（專用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)），也有利于保證大齒輪和電機(jī)小齒輪的正常嚙合關(guān)系（電機(jī)經(jīng)過齒輪減速驅(qū)動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)）。螺桿、螺母、機(jī)身、推力軸承的受力情況比較好，適合于制造各種噸位的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。在螺桿上需要設(shè)置抬肩以方便安裝承受打擊力的滑動(dòng)推力軸承；在機(jī)身頂部需要設(shè)置一個(gè)大型滾動(dòng)推力軸承，此軸承的作用一是承受懸掛飛輪、螺桿、滑塊、模具等部件的重力，二是承受打擊過程中由這些部件產(chǎn)生的慣性沖擊；確保大型滑動(dòng)推力軸承和大型滾動(dòng)推力軸承的加工裝配質(zhì)量和良好潤(rùn)滑是非常重要的。由于螺母要占用機(jī)身框架內(nèi)空間的高度，因而機(jī)身較高、組合機(jī)身的拉桿較長(zhǎng)，使得機(jī)身重量較大。

表1 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)分類

由于機(jī)身結(jié)構(gòu)不同于雙盤摩擦壓力機(jī)，所以不能用于摩擦壓力機(jī)改造。

該種電動(dòng)螺旋壓力機(jī)有以下三種結(jié)構(gòu)形式：

3.1 專用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)

德國(guó)Muller-Weingarten公司樣本中所述的中小型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)采用專用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)飛輪的傳動(dòng)方式[2]。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的定子固定在壓力機(jī)機(jī)架的頂部，電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是壓力機(jī)的飛輪7。壓力機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)潔、外形美觀。但是，必須為每一種規(guī)格的壓力機(jī)配備專用的電機(jī)，而這種電機(jī)又不能用在其他場(chǎng)合，需要量有限，因而制造難度比較大，成本比較高。另一方面，如果要采用打滑飛輪，屬于不能打滑部分的零件有：螺桿、大直徑的電機(jī)轉(zhuǎn)子等相關(guān)零件，這些零件所占飛輪總慣量的比例較大，可見這種結(jié)構(gòu)不大適于打滑飛輪。一般不能用在大噸位、大能量的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上。

圖2 電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

3.2 電機(jī)齒輪有緩沖措施的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

德國(guó)Muller-Weingarten公司產(chǎn)品的大中型和重型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)采用電機(jī)經(jīng)齒輪減速驅(qū)動(dòng)飛輪的傳動(dòng)方式，使用特殊的高強(qiáng)度電機(jī)，公稱壓力已經(jīng)達(dá)到160MN，允許使用壓力達(dá)到250MN[2]。電機(jī)垂直安裝在機(jī)身上，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與小齒輪為一體并且與大齒輪（飛輪）相嚙合?；瑝K下行時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪加速、積蓄能量；打擊時(shí)，飛輪驟然停止，釋放動(dòng)能，打擊工件成形。打擊過程歷時(shí)數(shù)十毫秒，瞬間即過。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的小齒輪和電機(jī)轉(zhuǎn)子也要驟然停止，則會(huì)在所有受力的傳動(dòng)鏈上（電機(jī)基座連接螺栓、電機(jī)殼體、軸承、電機(jī)軸、齒輪嚙合面等部位）造成嚴(yán)重超載，超載倍數(shù)在10倍以上。傳動(dòng)鏈上的所有零件都需要按照超載倍數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)和壽命設(shè)計(jì)。對(duì)于較小噸位的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)而言，電機(jī)功率不大，可以采用皮帶傳動(dòng)，在電機(jī)輸出軸上安裝小皮帶輪，飛輪為大皮帶輪。打擊時(shí)，飛輪驟然停止，小皮帶輪可以超載打滑，利用摩擦打滑和皮帶的彈性拉伸來減小沖擊。皮帶傳動(dòng)已經(jīng)在耐火材料行業(yè)的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上得到應(yīng)用。采用皮帶傳動(dòng)時(shí)要注意兩點(diǎn)，一是為了使皮帶有彈性，皮帶必須要有足夠的長(zhǎng)度；二是為了使打滑時(shí)電機(jī)軸承不至于過載太大，安裝皮帶時(shí)的預(yù)緊力不能大了。

對(duì)于重型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)，一般需要采用兩臺(tái)或四臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一臺(tái)電機(jī)的額定功率有數(shù)百kW～1000kW，而打滑時(shí)的扭矩要比額定扭矩大的多，皮帶傳動(dòng)承受不了如此劇烈的摩擦打滑。所以只能采用齒輪傳動(dòng)。這就需要使用專門為電動(dòng)螺旋壓力機(jī)設(shè)計(jì)制造的高強(qiáng)度電機(jī)，這種電機(jī)有超強(qiáng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，抗慣性沖擊力達(dá)15倍以上，輸出轉(zhuǎn)矩的過載能力達(dá)3倍左右，轉(zhuǎn)子上有強(qiáng)制冷卻通道。需要研制開發(fā)這種高強(qiáng)度電機(jī)，或者進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品。

我國(guó)已經(jīng)有專利技術(shù)可以大大緩和飛輪驟然停止時(shí)對(duì)電機(jī)的沖擊，圖3為電機(jī)齒輪有緩沖措施的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖[3]。

圖3 電機(jī)齒輪有緩沖措施的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

圖中，件號(hào)16～20為組合式電機(jī)小齒輪，結(jié)構(gòu)原理為：小齒輪經(jīng)由上定位法蘭及下定位法蘭安裝在電機(jī)的伸出軸上，電動(dòng)機(jī)殼體的外伸支座與電動(dòng)機(jī)殼體連接為一體，液壓缸體安裝在外伸支座上并與在電機(jī)軸同心，缸體之壓力使活塞外伸，其壓力經(jīng)過軸承使上定位法蘭及與下定位法蘭把小齒輪夾緊，可以通過調(diào)節(jié)油壓來改變夾緊力，也就是改變摩擦結(jié)合面的壓緊程度，從而改變可傳遞扭矩的大小。當(dāng)把液壓缸卸壓時(shí)，夾緊力消失，于是小齒輪便與電機(jī)變?yōu)楦?dòng)連接。工作中當(dāng)滑塊下行飛輪達(dá)到預(yù)選能量時(shí)，讓液壓缸卸壓排油，使小齒輪脫離與電機(jī)的摩擦傳動(dòng)連接，讓電機(jī)在變頻器的控制下制動(dòng)減速（電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)于飛輪來說要小的多，電機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)把飛輪加速到額定能量，也可以使自己在短時(shí)間內(nèi)停下來），不能完全停止也沒有關(guān)系，沖擊強(qiáng)度與轉(zhuǎn)速的平方成正比，低轉(zhuǎn)速時(shí)的沖擊強(qiáng)度不大。完成打擊時(shí)立刻向液壓缸體進(jìn)油，使摩擦面壓緊，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)大齒輪和滑塊回程。這種組合式電機(jī)小齒輪連接結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一種液壓缸式摩擦離合器，它使小齒輪兼有摩擦打滑和浮動(dòng)連接的作用，從而可以大大緩和壓力機(jī)打擊時(shí)對(duì)齒輪傳動(dòng)鏈和電機(jī)的沖擊。

3.3 圓柱導(dǎo)軌型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

采用高能壓力機(jī)的機(jī)身與滑塊結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)螺母與滑塊安裝為一體，由圓柱導(dǎo)軌和平面導(dǎo)軌構(gòu)成滑塊的組合導(dǎo)軌，主要由圓柱導(dǎo)軌導(dǎo)向，平面導(dǎo)軌是阻止滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)。圓柱導(dǎo)軌導(dǎo)向套的長(zhǎng)度較短，導(dǎo)向精度由配合間隙確定，不可以調(diào)節(jié)，磨損后需要更換導(dǎo)向套。螺桿、螺母被封閉在滑塊和機(jī)身里面，有利于防止外界灰塵污染。另一方面，滑塊上下運(yùn)動(dòng)過程的伸縮作用會(huì)產(chǎn)生風(fēng)箱效應(yīng)，需要有比較嚴(yán)密的空氣過濾措施，以避免吸入空氣中的塵埃，污染潤(rùn)滑油。滑塊圓柱導(dǎo)軌處需要設(shè)置可靠密封。可以采用皮帶傳動(dòng)，也可以采用齒輪傳動(dòng)。結(jié)構(gòu)原理如圖4所示。

圖4 圓柱導(dǎo)軌型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

4 螺母旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

其特征為螺母通過飛輪軸套、推力軸承和滾動(dòng)軸承等零件的支承，在機(jī)身上橫梁中做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如圖5所示[4]，螺母8通過鍵7和下法蘭安裝在飛輪軸套14的內(nèi)部，飛輪12（大皮帶輪）通過鍵12.1固定在飛輪軸套14的上部。飛輪軸套14是通過滾動(dòng)軸承6、10、推力軸承9安裝在機(jī)身上橫梁中央，推力軸承承受壓力機(jī)工作時(shí)的打擊力，兩個(gè)滾動(dòng)軸承是確定飛輪軸套14的旋轉(zhuǎn)中心并承受皮帶拉力。螺桿13與螺母8配合，其下端通過鍵4和踵塊3與滑塊2連接，由于機(jī)身導(dǎo)軌和鍵4的約束，滑塊2和螺桿13都不能轉(zhuǎn)動(dòng)，而只能上下移動(dòng)。電機(jī)經(jīng)皮帶15帶動(dòng)飛輪12、飛輪軸套14、螺母8一起旋轉(zhuǎn)，于是螺桿13連同滑塊2做直線位移。

圖5 螺母旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

這種壓力機(jī)在機(jī)身上橫梁中需要有容納飛輪軸套、推力軸承、滾動(dòng)軸承的大圓柱孔，特別是承受打擊力的滑動(dòng)推力軸承的外徑要比其他類型螺旋壓力機(jī)的推力軸承大的多，大圓柱孔削弱了上橫梁的強(qiáng)度，增大了設(shè)計(jì)的難度，而且需要對(duì)這幾個(gè)軸承進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑。另一方面，這種結(jié)構(gòu)不適合打滑飛輪。因?yàn)殂~螺母和碩大的飛輪軸套所占的慣量較大，且屬于打滑飛輪中的不打滑部分，因而不利于打滑飛輪結(jié)構(gòu)。只適用于較小噸位、較小能量的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。例如小噸位壓磚機(jī)，短行程、小能量多次打擊，適合粉末材料排氣成形。用于小型摩擦壓力機(jī)改造時(shí)，需要重新制造的零部件比較多。

5 螺母安裝在機(jī)身上橫梁中固定不動(dòng)

螺母固定安裝在機(jī)身上橫梁的中央，飛輪和螺桿做螺旋運(yùn)動(dòng)，通過螺旋副帶動(dòng)滑塊做直線運(yùn)動(dòng)。主機(jī)結(jié)構(gòu)由機(jī)身、滑塊、螺桿、螺母等零部件組成，螺桿、螺母、機(jī)身、推力軸承的受力情況是各種結(jié)構(gòu)中最好的，適合于制造各種噸位的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。其機(jī)身結(jié)構(gòu)與雙盤摩擦壓力機(jī)相同，可以用于摩擦壓力機(jī)改造。由于飛輪做螺旋運(yùn)動(dòng)，給齒輪傳動(dòng)造成一定困難，需要采用特殊結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)方案。

5.1 主機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

與“螺母與滑塊固定為一體并一起上下運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)”相比較，該種形式的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）機(jī)身高度較低、重量較輕。由于主螺母不是和滑塊固定安裝在一起，而是固定安裝在機(jī)身上橫梁中，所以主螺母不占用機(jī)身框架內(nèi)空間的高度，因而機(jī)身高度相對(duì)較低、組合機(jī)身的拉桿較短，使得機(jī)身重量較輕。

（2）螺桿的直徑相對(duì)較小。飛輪的扭轉(zhuǎn)力矩是通過螺桿與螺母的螺旋副轉(zhuǎn)換為滑塊的向下壓力，處于螺母以下至滑塊之間的螺桿承受打擊力和螺桿下端部踵塊處的滑動(dòng)摩擦阻力矩（相對(duì)于飛輪的扭轉(zhuǎn)力矩要小的多），而處于螺母以上至飛輪之間的螺桿只承受飛輪的扭轉(zhuǎn)力矩。因此，螺桿的直徑相對(duì)小些。而螺母與滑塊固定在一起的螺旋壓力機(jī)，處于機(jī)身框架之內(nèi)的螺桿要承受飛輪扭轉(zhuǎn)力矩和打擊力的合成作用，因而螺桿直徑相對(duì)粗些；并且，需要在螺桿上設(shè)置抬肩以作為安裝承受打擊力的滑動(dòng)推力軸承，使得螺桿直徑更為粗大。

（3）螺桿下端部的滑動(dòng)推力軸承（也稱踵塊）直徑較小并且可在滑塊的油池中獲得充分潤(rùn)滑。

（4）懸掛滑塊的滾動(dòng)軸承位于滑塊的油池中能得到充分潤(rùn)滑。當(dāng)設(shè)置平衡缸支承滑塊和模具的大部分重力時(shí)，滾動(dòng)軸承的受力較小。

（5）沒有支承飛輪、螺桿、滑塊等運(yùn)動(dòng)部件的大型滾動(dòng)軸承。飛輪只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺旋壓力機(jī)必須有這個(gè)大型滾動(dòng)軸承，此軸承不僅價(jià)格高而且對(duì)安裝基礎(chǔ)的同心度、平行度要求高，需要在高精度的大型機(jī)床上加工。受到壓力機(jī)打擊時(shí)的沖擊與振動(dòng)，飛輪、螺桿、滑塊等運(yùn)動(dòng)部件的慣量會(huì)給軸承造成瞬間大負(fù)荷的沖擊，這是軸承損壞的主要原因。對(duì)重型螺旋壓力機(jī)而言，更換損壞軸承的工作量較大、費(fèi)用較高。

5.2 飛輪與螺桿為軸向滑動(dòng)連接的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

其機(jī)身、滑塊、螺母、螺桿與摩擦壓力機(jī)相同。典型結(jié)構(gòu)如圖6所示[5]，飛輪可以是整體的，也可以是組合的，見飛輪與花鍵套筒10。在飛輪的中央設(shè)有較高的花鍵套筒，在螺桿5的上端固定有花鍵軸12，花鍵套筒與花鍵軸配合，可以軸向滑動(dòng)。飛輪與花鍵套筒10是通過滾動(dòng)軸承8和法蘭套9安裝在機(jī)身頂部，只能旋轉(zhuǎn)，而不可以軸向移動(dòng)。電機(jī)通過皮帶使飛輪與花鍵套筒旋轉(zhuǎn)，同時(shí)花鍵軸12與螺桿5同步進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)（相對(duì)飛輪有軸向滑動(dòng)），帶動(dòng)滑塊2做直線運(yùn)動(dòng)。

圖6 飛輪與螺桿為軸向滑動(dòng)連接的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是飛輪與螺桿為滑動(dòng)花鍵配合，適用于較小噸位、較小能量的壓力機(jī)，可以把小型雙盤摩擦壓力機(jī)改造為電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。因?yàn)榛ㄦI槽要在滑動(dòng)中承受與打擊力相對(duì)應(yīng)的沖擊扭矩，其應(yīng)力狀態(tài)和潤(rùn)滑條件較差；另一方面，如果采用打滑飛輪時(shí)，屬于不能打滑部分的零件有：螺桿、花鍵軸、花鍵套筒等，這些零件所占飛輪總慣量的比例較大，可見它不適于打滑飛輪。一般是用在較小噸位、較小能量的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上。

5.3 皮帶輪與滑動(dòng)齒輪式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

如圖7所示[6]，機(jī)身、滑塊、螺母、螺桿與雙盤摩擦壓力機(jī)相同。飛輪10（大齒輪）與齒輪軸9相嚙合。小皮帶輪11與齒輪軸9同軸并安裝為一體，二者通過上、下軸承安裝在支臂8上。電機(jī)14通過皮帶使小皮帶輪11和齒輪軸9旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)飛輪10做螺旋運(yùn)動(dòng)、帶動(dòng)滑塊2做直線運(yùn)動(dòng)。皮帶的預(yù)緊力不易過大，并且把電機(jī)14和齒輪軸9分別安裝在機(jī)身兩側(cè)，使皮帶較長(zhǎng)，有利于緩和沖擊。

圖7 皮帶輪與滑動(dòng)齒輪式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

這種壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用皮帶輪與齒輪聯(lián)合傳動(dòng)，大齒輪10與齒輪軸9有軸向滑動(dòng)。適用于中、小噸位、較小能量的壓力機(jī)，可以把小型雙盤摩擦壓力機(jī)改造為電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。齒輪傳動(dòng)的基本條件是相互嚙合的兩個(gè)齒輪有比較穩(wěn)定的中心距。對(duì)于螺母安裝在機(jī)身橫梁中固定不動(dòng)的壓力機(jī)，飛輪為上下螺旋運(yùn)動(dòng)，橫梁上與螺桿配合的導(dǎo)向孔的長(zhǎng)度比較短、接觸面積比較?。ㄊ菐锥尾贿B續(xù)的螺紋外表面弧段）、比較容易磨損；大、中型螺旋壓力機(jī)多采用打滑飛輪，它是由多個(gè)零件裝配組合而成，大齒輪和螺桿存在同軸度誤差；飛輪做上下螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，在滑塊行程的上端位置，飛輪懸臂較長(zhǎng)，對(duì)配合間隙和同軸度誤差有放大作用；由于加工誤差、安裝誤差、重心偏離、導(dǎo)向孔磨損的間隙變化等難以預(yù)測(cè)的因素，因而大齒輪不僅偏離中心的誤差比較大，而且偏離的方位也是不確定的；滑塊從上端點(diǎn)運(yùn)行到下端點(diǎn)的過程中，飛輪的偏心位置也是要改變的，這種改變量可能達(dá)到幾個(gè)毫米或者更多。也就是說大齒輪沒有確定的中心位置，因而不能夠保證大齒輪10和齒輪軸9之間有穩(wěn)定的中心距，這就破壞了齒輪的正常嚙合關(guān)系。因而傳動(dòng)不平穩(wěn)、噪聲大、齒形容易破壞，大大縮短齒輪壽命。所以，只能用在較小電機(jī)功率傳動(dòng)中，不適宜用在大型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上。另外，制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜（圖中沒有顯示）。

5.4 過渡齒輪軸式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

為了解決上述皮帶輪與齒輪軸向滑動(dòng)式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)的缺陷，適應(yīng)大齒輪（飛輪）上下螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)不確定方位的偏擺，保證相互嚙合的一對(duì)齒輪有穩(wěn)定的中心距，并且方便于采用二臺(tái)或四臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，就需要采用小齒輪與過渡齒輪軸傳動(dòng)方案，如圖8 所示[7]。

圖8在電機(jī)16的軸上，通過上、下定位法蘭、液壓缸體等零件安裝有電機(jī)小齒輪（見圖3電機(jī)齒輪有緩沖措施的電動(dòng)螺旋壓力機(jī)[3]）。在電機(jī)小齒輪和大齒輪10之間設(shè)置有過渡齒輪軸29，也就是小齒輪和過渡齒輪軸29嚙合，過渡齒輪軸又與大齒輪嚙合并通過上、下軸承安裝在擺動(dòng)臂30上，擺動(dòng)臂通過擺動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)軸31安裝在壓力機(jī)的支臂23上，拉桿27通過拉桿銷軸把對(duì)稱于飛輪的一對(duì)擺動(dòng)臂30連接在一起。當(dāng)大齒輪在螺旋運(yùn)行中偏離中心位置時(shí)，擺動(dòng)臂30和過渡齒輪軸29可以跟隨著大齒輪10一起偏擺，從而保證相互嚙合齒輪的中心距不變。通過微調(diào)擺動(dòng)臂拉桿27的長(zhǎng)度，可以調(diào)節(jié)齒輪的中心距。二臺(tái)電機(jī)（重型壓力機(jī)可以用四臺(tái)）對(duì)稱布置、參數(shù)相同，采用同步控制方式，可以做到使兩臺(tái)電機(jī)輸出相同的扭矩，從而使齒輪受力均衡。過渡齒輪軸29與大齒輪10的嚙合力在兩個(gè)齒輪中心連線上的分力是使兩個(gè)齒輪分開，擺動(dòng)臂拉桿27只會(huì)受到拉力。這個(gè)拉力也不太大，并且大小相同、方向相反，受力是平衡的，即使有少量不平衡力也不會(huì)影響傳動(dòng)。

圖8 過渡齒輪軸式電動(dòng)螺旋壓力機(jī)

制動(dòng)器24設(shè)置在擺動(dòng)臂30的下端面（或者上端面），是通過制動(dòng)過渡齒輪軸29，從而制動(dòng)大齒輪10。電機(jī)16是通過電動(dòng)機(jī)殼體法蘭設(shè)置在支臂平臺(tái)上表面，也可以安裝在機(jī)身上，詳見專利文件[7]。

采用小齒輪與過渡齒輪軸傳動(dòng)方案，可保持大齒輪螺旋運(yùn)動(dòng)中齒輪副的中心距不變，還可以有效緩和打擊過程對(duì)齒輪傳動(dòng)鏈的沖擊，因此，可用于制造大、中型電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。由于它的機(jī)身、滑塊、螺母、螺桿、飛輪（外圈改為大齒輪）、潤(rùn)滑系統(tǒng)都與雙盤摩擦壓力機(jī)相同，因此，可充分利用原有資源，降低雙盤摩擦壓力機(jī)改造為電動(dòng)螺旋壓力機(jī)的成本。愿與有關(guān)單位合作，促進(jìn)摩擦壓力機(jī)的升級(jí)換代。

[1]莊云霞，欒新民，朱元?jiǎng)?100MN萬噸摩擦螺旋壓力機(jī)研究開發(fā).鍛壓裝備與制造技術(shù)，2011，46（3）：25-27.

[2]德國(guó)Muller-Weingarten公司.電動(dòng)螺旋壓力機(jī)樣本.

[3]盧懷亮，盧蔚民.一種數(shù)控電動(dòng)螺旋壓力機(jī).中國(guó)，201220269649.X.2012-12-26.

[4]趙婷婷，田江濤，楊思一.數(shù)控式螺旋壓磚機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn).耐火材料，2009，（4）：317-317.

[5]鄭州金鑫機(jī)械制造有限公司.程控螺旋壓力機(jī).中國(guó)，201020652472.2.2011-07-13.

[6]淄博銘仁重型機(jī)械有限公司.自控打擊力齒輪傳動(dòng)壓力機(jī).中國(guó)，201120096131.6.2011-12-14.

[7]盧懷亮，盧蔚民.一種電動(dòng)螺旋壓力機(jī).中國(guó)，201210304683.0.2012-11-28.