离合器式螺旋压力机飞轮运作原理及应用

螺旋压力机根据结构和原理的不同可分为四种：双盘摩擦螺旋压力机、液压螺旋压力机、电动螺旋压力机、离合器式螺旋压力机。螺旋压力机工作时靠飞轮积蓄能量，由螺旋副将能量传到锻件，使锻件变形。

前三种形式的螺旋压力机分别采用摩擦盘、液压马达（液压缸）、电动机驱动飞轮，虽然驱动形式不同，它们在原理上是一样的。其共同特点是飞轮和螺杆固定联接（压力机超载时才可以相互打滑），同时运动：飞轮在一个工作循环中必须经过静止（在上死点）—加速蓄能—（打击锻件后）静止（在下死点）—反向加速回程—（制动后）静止（在上死点）这样一个过程。打击时，飞轮能量全部释放到锻件和机身、模具上；回程时，飞轮能量消耗在制动上。

最后一种形式的离合器式螺旋压力机飞轮与螺杆是分开的，在压力机起动后，飞轮始终保持单向旋转，达到额定转速后允许工作。飞轮与螺杆通过离合器根据锻打需要结合或脱开，这种压力机由此得名。打击锻件时，离合器结合，飞轮首先加速螺杆和滑块，打到锻件时，飞轮降速输出能量，但最大速降一般不超过12.5%额定转速（使用变频驱动时，允许更大的速降）。完成锻件打击后，离合器快速脱开，电动机驱动飞轮很快恢复到额定转速。从原理上看，离合器式螺旋压力机的能量输出原理与热模锻压机相同，只是执行机构不一样。这种压力机飞轮的惯量远远大于螺杆和滑块，相对其他螺旋压力机，加速滑块快，打击频率高；滑块回程时制动消耗能量少，飞轮在压力机工作时不会停止和正反转，电动机工作状态好，运转时节能效果突出。

离合器式螺旋压力机由德国辛佩坎普（Siem-pelkamp）公司于1978年研制成功。1986年到1990年我国相继引进该公司NPS—1600压机一台、NPS—2500压机两台，其中NPS—2500型在大连机车厂和内蒙古第一机械集团有限公司使用至今，用于锻造机车锻件和汽车曲轴、齿轮轴。令人印象深刻的是，这两台压力机使用了二十余年，滑块和螺杆从未进行过拆卸维修，说明其螺旋副的设计制造和润滑技术十分成熟可靠。20世纪80年代，这种设备在德国被认为是集中了各类模锻设备优点的先进锻造设备，所以奥穆科-哈森（Eumuco-Hasenclever）、贝歇（Beche）等著名公司也相继开发了自己的同类压力机。其中奥穆科-哈森公司1995年向我国提供了一台112MN的当时世界最大规格的此型压力机，1998年向美国提供了一台90MN的此型压力机，2003年在我国交付一台56MN此型压力机，目前正在制造355MN的世界上最大规格的此型压力机。该公司已经制造8MN以上此型压力机几十台，用户包括德国、美国、日本、韩国、波兰等国企业，主要用于锻造汽车锻件和叶片。(www.xing528.com)

这种压力机20世纪80年代末在我国也引起了广泛的重视，多家单位投入研究开发，其中沈阳重机厂、济南铸造锻压机械研究所有限公司、北京机电研究所在20世纪90年代初分别设计、制造了样机，华中科技大学进行了原理研究并于近年制造了样机。

北京机电研究所参照进口设备进行了离合器模型试验、整机系统仿真、螺旋副润滑和材料试验、结构分析等基础研究，自主开发设计了J55系列压力机。1993年，北京机电研究所与青岛锻压机械厂合作制造的首台J55—1600离合器式螺旋压力机通过部级鉴定并出厂投入使用。经过多年努力和不断改进，由北京机电研究所设计的J55系列离合器式螺旋压力机技术成熟，产品系列完善，已经向市场提供了4～40MN的J55系列压力机近百台。

离合器式螺旋压力机是一种适合我国国情的锻造设备，其机械部分比热模锻压机结构简单、制造难度低，因而交货周期短，价格低；液压部分比较复杂，但是是常规中低压系统的组合，制造、使用和维护比较简单；操作和使用、模具调整比热模锻压机和摩擦压力机方便：人工操作、1或2工位锻造时，生产效率不低于热模锻压机，高于摩擦压力机；总体上讲，这种压机技术性能先进，适合我国制造和使用方面的国情，近年来已经引起锻造行业的普遍重视，发展迅速。