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2011 年第 6 期
装 备 EQUIPMENT
滑块行程
①
④
② ③
⑤ 传统压机
滑块行程
① ④
②③
⑤ 传统压机
排放噪声
消耗功率
伺服压机
伺服压机
时间 图 3 能耗对比
较传统液压机节省的电能。以下对各工作阶段两种 液压机消耗电能情况进行分析：
（1）在滑块快降及滑块在上限位静止时，伺服电 机不转动，故不消耗电能。传统液压机电机仍在额定 转速下转动，仍需要消耗额定功率的 20%～30%的电 能（包括电机电缆、泵的摩擦、液压通道阻力、阀的压 降、机械传动的连接等消耗的能量）。
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表 1 SHP27-200 型伺服驱动液压机参数
序号
项目
单位
数值
1
公称力
kN
2000
2
左右
mm
1600
工作台尺寸
3
mm
1400
5 结束语 伺服驱动液压机具有很多优点，可以代替大多
数传统液压机和部分机械压力机，其使用成本只有 传统液压机的 50%左右，是传统液压机更新换代的 新一代产品，市场前景看好。
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[J].机床与液压，2010，（10）:34-38. [3] 张贵成，符起贤，黄尧坤.数控伺服压力机的特点及其研究[J].机
电工程技术，2008，37（11）:104-107.
12
位置精度
mm
0.1
Brief introduction of servo-driven hydraulic press
LI Guishan （Hefei Metalforming Machine Tool Co.，Ltd.，Hefei 230601，Anhui China） Abstract:The principle of hydraulic structure for servo hydraulic press has been introduced in the text. Comparing with the common hydraulic press, the servo hydraulic press has lots of advantages，which makes it possible to take place of the many common hydraulic presses. It shows a broad marking prospect. Keywords:Servo hydraulic press；Structure feature；Servo motor
EQUIPMENT 装 备
文章编号：1672－0121(2011)06－0019－03
3000kN 板材充液成形液压机可靠性分析
何景晖 （佛山市康思达液压机械有限公司，广东 佛山 528000）
摘要：对 3000kN 板材充液成形液压机进行了有限元分析。通过模拟，分别对主机及超高压液室施加满 负载，以获得机器在满负载工作条件下的可靠性数据，为产品的后续开发提供依据。
EQUIPMENT 装 备
文章编号：1672－0121（2011）06－0017－02
伺服驱动液压机浅析
李贵闪 （合肥合锻机床股份有限公司，安徽 合肥 230601）
摘要：文章介绍了伺服驱动液压机液压结构原理，与普通液压机比较，伺服控制液压机具有诸多优点，可 以取代现有的大多数普通液压机，具有广泛的市场前景。
关键词：机械制造；可靠性；板材充液成形；压液机；有限元 中图分类号：TG315.4 文献标识码：B
1 引言 我公司近期开发了一 3000kN 板材充液成形液
压机，其超高压液室最高工作压力为 150MPa。根据 开发需要，要求对设备进行可靠性分析，以确定在超 高压成形条件下主机主要零部件均能可靠工作。虽 然，文献[1][2]根据“材料力学”提出了传统液压机主
4 SHP27-200 型伺服驱动液压机简介 合肥锻机床股份有限公司自 2009 年 6 月开始
了伺服驱动液压机的研制，在 2010 年 6 月生产了 SHP27-200 型伺服驱动液压机样机，经过近 1 年的 试验，其各项技术指标达到设计要求。主要技术指标 见表 1 所示。
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滑块行程
①
④
②③
⑤ 传统压机
电机转速
伺服压机
时间 图 2 在工作过程中的转速区别 伺服驱动液压机的压力和位置通过伺服电机的 转速闭环控制，可以通过专用控制器进行控制，也可 利用 PLC 或 PC 编程进行控制，一般采用 PID 控制。 通过设定 PID 的参数，可以满足大多数液压机对精 度、响应速度的要求。
收稿日期：2011-07-15 作者简介：何景晖（1977-），男，研发中心副主任，从事重型及新型液
压机械研发设计
机有关强度计算公式，由于简化计算，只能简单地将 机架的上梁和工作台简化成简支梁，危险点在中间 截面上，计算结果比较粗糙，不能合理反映整体应力 分布情况。这里要求对整机在满负载条件下进行强 度分析，同时，由于超高压液室内壁要求承受最高 150MPa 工作介质的作用，还受到压边缸的压边作 用，因此，又需要对其单独进行强度分析。在进行整 体受载分析时，会遇到主要零部件间接触变形的情 况，应用传统工程计算方法，不能充分反映零部件应 力应变状态，不易找到应力集中点。文献[3]提出了单
位置反馈 转速
压力反馈
MP
控制器
位置输入
速度输入
压力输入
图 1 伺服控制液压机原理
收稿日期：2011-08-02 作者简介：李贵闪（1971-），男，高工，从事液压机及液压系统研发设计
3 伺服驱动液压机优点及功能 3.1 节能
伺服驱动液压机与传统液压机比较节能效果显 著，根据加工工艺和生产节拍不同，伺服驱动液压机 可节电 20%～60%。图 3 标示了传统液压机和伺服驱 动液压机在整个生产过程中消耗的电能情况，图中 阴影部分为伺服驱动液压机在一个工作循环中相比
关键词：机械制造；伺服液压机；结构特点；伺服电机 中图分类号：TG315.4 文献标识码：B
1 前言 伺服驱动液压机（简称伺服液压机）是应用伺服
电机驱动主传动油泵，减少控制阀回路，对液压机滑 块进行控制的一种节能高效液压机。适用于冲压、模 锻、压装、校直等工艺。与普通液压机比较，伺服驱动 液压机具有节能、噪声低、效率高、柔性好、效率高等 优点，可以取代现有的大多数普通液压机，具有广泛 的市场前景。
2 伺服驱动液压机原理 如图 1 所示，伺服驱动液压机的主油泵采用伺
服电机驱动，液压机的主油缸上腔安装有压力传感 器，在液压机滑块处安装位移传感器。控制器根据压 力反馈信号、位置反馈信号、压力给定信号、位置给 定信号、速度给定信号等计算出伺服电机的转速，从 而控制液压泵的输出，以进行压力、速度、位置控制。 伺服驱动液压机依靠调节伺服电机的转速，来控制 液压机的压力、速度、位置等参数，取消了液压控制
（2）在保压阶段，伺服驱动液压机的伺服电机的 转速仅仅补充泵及系统的渗漏，转速一般在 10rpm～ 150rpm 之 间 ， 消 耗 的 功 率 只 是 额 定 功 率 的 1% ～ 10%。传统液压机根据保压方式不同，在保压阶段实 际消耗功率为额定功率的 30%～100%。
（3）伺服电机的效率和普通电机相比较来看，效 率高出 1%～3%左右，这决定了伺服驱动液压机更加 节能。 3.2 噪声低
伺服驱动液压机油泵一般采用内啮合齿轮泵， 传统液压机一般采用轴向柱塞泵，在同样的流量和 压力下内啮合齿轮泵的噪声比轴向柱塞泵低 5dB～ 10dB。伺服驱动液压机在压制和回程时电机在额定 转速下运行，其排放噪声比传统 液 压 机 低 5dB ～ 10dB。在滑块快降及滑块静止时，伺服电机转速为 0，所以伺服驱动液压机基本没有噪声排放。在保压 阶段由于电机转速很低，伺服驱动液压机的噪声一 般小于 70dB，而传统液压机的噪声为 83dB～90dB。 图 4 为两种液压机在各工作阶段的噪声对比。经测 试及推算，在一般工况下，10 台伺服液压机产生的 噪声比一台同样规格的普通液压机产生的噪声还要 低。 3.3 发热少，减少制冷成本，减少液压油成本
如图 5，伺服驱动液压机液压系统无溢流发热， 在滑块静止时无流量流动，故无液压阻力发热，其液 压系统发热量一般为传统液压机的 10%～30%。由于 系统发热量少，大多数伺服驱动液压机可不设液压
滑块行程
时间 图 4 噪声对比
⑤
①
④
② ③
传统压机
油箱发热
伺服机
时间 图 5 液压系统发热对比 油冷却系统，部分发热量较大的可设置小功率的冷 却系统。 由于泵大多数时间为零转速和发热小的特点， 伺服控制液压机的油箱可以比传统液压机油箱小， 换油时间也可延长，故伺服驱动液压机消耗的液压 油一般只有传统液压机的 50%左右。 3.4 自动化程度高、柔性好、精度高 伺服驱动液压机的压力、速度、位置为全闭环数 字控制，自动化程度高，精度好。另外其压力、速度可 编程控制，满足各种工艺需要。 3.5 效率高 通过适当的加减速控制及能量优化，伺服控制 液压机的速度可大幅提高，工作节拍比传统液压机 提高数倍，可达到 10/min～15/min。 3.6 维修保养方便 由于取消了液压系统中的比例伺服液压阀、调 速回路、调压回路，液压系统大大简化。对液压油的 清洁度要求远远小于液压比例伺服系统，减少了液 压油污染对系统的影响。
4
开口
mm
900
5
行程
mm
500
6
快降
mm/s
450
7
工作 1
mm/s
50
滑块
8
工作 2
mm/s