崔文琪呂國芝

（1.萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械與汽車工程系； 2.萊蕪寧遠(yuǎn)興達(dá)機(jī)械有限公司，山東 萊蕪 271100 ）

3t電液模鍛錘動(dòng)力頭提效改進(jìn)

崔文琪1呂國芝2

（1.萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械與汽車工程系； 2.萊蕪寧遠(yuǎn)興達(dá)機(jī)械有限公司，山東 萊蕪 271100 ）

鍛造電液錘在某些工作情況下，其動(dòng)力頭中的主缸緩沖系統(tǒng)存在著缺陷與不足，為此選擇3t電液錘動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)為研究對象，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，從而使設(shè)備的可靠性，安全性，穩(wěn)定性都有了較大的提高。

3t電液錘；動(dòng)力頭；結(jié)構(gòu)改進(jìn)；可靠性

在鍛造工業(yè)中，電液錘設(shè)備數(shù)量巨大。但電液錘在某些工作情況下，其動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)部分存在著某些缺陷與不足，針對這些問題，選擇3t電液錘動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)為研究對象，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，從而使設(shè)備的可靠性，安全性，穩(wěn)定性都有了較大的提高。

一、主缸緩沖系統(tǒng)的改進(jìn)

1.3t電液模鍛錘主缸結(jié)構(gòu)

3t模鍛電液錘主缸改進(jìn)前由氣塞座、氣塞、氣塞彈簧、氣塞蓋，氣塞閥、螺母五部分組成（圖1）。

圖1 改進(jìn)前主缸的結(jié)構(gòu)

電液錘工作時(shí)電液錘的能量主要是由落下部分的勢能和主缸氣室的氣體膨脹功形成，在落下部分的質(zhì)量和行程確定的情況下，其余的能量就靠氣體膨脹功來補(bǔ)充，而氣體膨脹做功又和氣室的初始?jí)毫统跏俭w積有關(guān)，工作方式為主缸上氣下液。工作過程：泵供液通過手動(dòng)換向閥給主缸供液，從而提升錘頭進(jìn)行打擊。打擊能量主要由錘頭自重下落及主缸上腔氣體膨脹獲得。蓄能器主要起恒壓源及頻打時(shí)補(bǔ)充供液作用。

2.主缸緩沖系統(tǒng)的故障及原因

在錘頭進(jìn)行工作時(shí)，原有主缸的緩沖系統(tǒng)中的彈簧容易斷裂，“撞頂”比較明顯；且生產(chǎn)過程中出現(xiàn)過氣塞母被扳裂，緩沖部件飛天的事故，很容易造成人員傷亡。

產(chǎn)生原因主要是主缸系統(tǒng)下腔壓力過高，則回程時(shí)易發(fā)生撞頂，對設(shè)備造成損壞；壓力過低，則錘頭回程速度慢，會(huì)影響錘的打擊頻次，降低工作效率。由于液氣錘錘桿活塞上腔密閉一定體積和壓力的氮?dú)?，錘桿活塞下腔通受控高壓油，是油氣同缸，導(dǎo)致油氣互串不可避免。錘桿工作過程中系統(tǒng)壓力達(dá)到10 MPa以上，打擊時(shí)錘桿的運(yùn)行速度達(dá)到7 m/s以上，PV值很高，缸襯外圍是密閉的氮?dú)猓谶@種情況下，進(jìn)行最終成型打擊時(shí)，上下鐵砧硬對硬碰撞，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，將會(huì)產(chǎn)生巨大的反向沖擊力。長時(shí)間的沖擊就會(huì)造成緩沖系統(tǒng)中的彈簧斷裂、氣塞母扳裂等情況發(fā)生。

3.改進(jìn)措施

（1）通過以上分析，對原有的主缸結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后主缸的結(jié)構(gòu)如圖2所示，新結(jié)構(gòu)后主缸由氣塞、氣塞座、緩沖缸、緩沖缸蓋，壓緊法蘭和8個(gè)M30螺栓組成。

圖2 改進(jìn)后主缸的結(jié)構(gòu)

（2）新結(jié)構(gòu)滿足工作要求，計(jì)算如下。

3t電液錘主缸部分的主要參數(shù)：P主缸1.5MPa，錘桿活塞Ф160mm ，氣塞Ф160mm，錘桿Ф100mm，蓄能初始?jí)毫1=8MPa，錘頭質(zhì)量M=4.5×103kg ，蓄能器的容積V1=24L，6個(gè)氮?dú)馄康娜莘eV2=6×40=240L，則蓄能器的最大壓力值(Pmax)：

已知：A驅(qū)=π×1602/4、A回=π×(1602-1002/)4，

則錘頭提起的最小壓力值(Pmin)：

由此可見，只要Pmin達(dá)到6.136MPa時(shí)錘頭就能提起，當(dāng)蓄能器的壓力調(diào)定到10MPa時(shí)，可達(dá)到加速回程和打擊速度的目的(上述計(jì)算為基本條件下的理論值，實(shí)際生產(chǎn)中，因加工工件質(zhì)量不同，蓄能器的壓力調(diào)節(jié)值Pmax、Pmin也會(huì)隨之變大)，則DAW先導(dǎo)缷荷閥調(diào)定壓力為10MPa。螺栓強(qiáng)度經(jīng)計(jì)算，可滿足要求。

（3）改進(jìn)后緩沖缸結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

在于實(shí)現(xiàn)緩沖雙保險(xiǎn)，保留了原有設(shè)計(jì)錘桿上活塞上腔氮?dú)獾木彌_功能又加上氣塞上腔與蓄能器活塞上腔相連，這樣錘桿活塞在提錘上升的過程中受到主缸錘桿活塞上腔氮?dú)鈮嚎s蓄能第一次緩沖，然后再與氣塞相接觸進(jìn)行氣塞上腔氮?dú)鈮嚎s的第二次緩沖,其目的就是實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾亩巫枘?，從而?shí)現(xiàn)了雙保險(xiǎn)。而該處設(shè)計(jì)需確定緩沖缸氣塞的位移所做多少的功足以吸收錘桿活塞提起的動(dòng)能。

（4）緩沖缸氣塞位移最小參數(shù)S氣塞的確定。

已知：錘桿活塞上腔P活塞上腔=2.0MPa；活塞d1=160mm；錘桿d2=120mm；P蓄=P活塞下腔=10MPa；錘頭行程H=1.25m；錘頭質(zhì)量M=4.5×103kg。根據(jù)公式：

由此可見，錘頭在上升過程中與氣塞下端面剛接觸還未接觸的臨界狀態(tài)所形成的動(dòng)能可以通過氣塞向上移動(dòng)17mm的距離所做的功來吸收掉，所以氣塞與緩沖缸蓋的距離取50mm是不存在剛性撞擊的，其緩沖效果是安全可靠的，因此提高了防撞頂?shù)目煽啃浴?/p>

4.效果

新結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，通過實(shí)踐證明，對螺栓的型號(hào)重新選取，大大提高了緩沖缸的連接強(qiáng)度；在原有緩沖的基礎(chǔ)上增加了氣塞上腔與蓄能器活塞上腔相連形成第二次緩沖，實(shí)現(xiàn)了錘頭工作的保險(xiǎn)系數(shù)，避免了氣塞與緩沖缸之間產(chǎn)生剛性沖擊，同時(shí)也在很大程度上緩解對錘桿的沖擊作用，提高了防撞頂?shù)目煽啃?，也使主缸緩沖系統(tǒng)的緩沖效果明顯提高。

二、結(jié)論

通過對電液錘動(dòng)力頭的主缸緩沖系統(tǒng)的改進(jìn)，工作效率由原來的90%提高到95%，故障率降低60%以上，取得了滿意的效果。

[1]汪國榮.淺談電液錘技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2004(12):16-17.

[2]楊守明.電液錘改進(jìn)后的運(yùn)行狀況分析及解決措施[J].技術(shù)改造，2009(12):30-31.

TG315.3

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2014-05-16)