崔文琪呂國(guó)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(guó)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(duì)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(duì)這些問題，選擇3t電液錘動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)為研究對(duì)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(shì)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(lái)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(guò)程：泵供液通過(guò)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(guò)程中出現(xiàn)過(guò)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(guò)高，則回程時(shí)易發(fā)生撞頂，對(duì)設(shè)備造成損壞；壓力過(guò)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)猓N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(guò)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)?，在這種情況下，進(jìn)行最終成型打擊時(shí)，上下鐵砧硬對(duì)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(zhǎng)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(guò)以上分析，對(duì)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(guò)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(guò)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(guò)氣塞向上移動(dòng)17mm的距離所做的功來(lái)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(guò)實(shí)踐證明，對(duì)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(duì)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(guò)對(duì)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(lái)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(guó)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.

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2014-05-16)