陳勝英，劉善濤，樊冬梅，任曉明（濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司鑄造與切割設(shè)備分公司，山東濟(jì)南250022）

液壓緩沖器在鑄造設(shè)備中的應(yīng)用

陳勝英，劉善濤，樊冬梅，任曉明
（濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司鑄造與切割設(shè)備分公司，山東濟(jì)南250022）

比較現(xiàn)階段國內(nèi)外同類產(chǎn)品，完成同樣的某種運(yùn)動國內(nèi)產(chǎn)品產(chǎn)生的振動較大，噪音相對也較大，對周圍環(huán)境影響很不好。液壓緩沖器在大噸位設(shè)備的制動中有著減輕振動與噪音的優(yōu)勢，本文探索了液壓緩沖器在高速或大噸位的鑄造設(shè)備中的應(yīng)用實(shí)例，并對本單位所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在應(yīng)用這種新型的制動元件中遇到的實(shí)際問題闡述了一些解決方法，供大家討論。

制動；能量；鑄造設(shè)備；液壓緩沖器

如今許多企業(yè)都致力于提高設(shè)備生產(chǎn)率，其中一個有效途徑就是提高設(shè)備的運(yùn)行速度，而這樣的結(jié)果往往導(dǎo)致振動加強(qiáng)、噪音增加，機(jī)械設(shè)備的磨損加快，安全系數(shù)降低。液壓緩沖器就是在這樣的背景下誕生的。眾所周知，運(yùn)動著的物體都具有動能，動能的大小取決于物體的質(zhì)量及速度，讓一個運(yùn)動著的物體停下來，必須用一個能對該物體產(chǎn)生反作用力的裝置。目前廣泛采用橡膠板或彈簧來解決類似的問題，這種裝置價格雖然便宜，但是卻存在著一個缺點(diǎn)，即反彈效應(yīng)。在受到撞擊時，這種減振裝置將吸收的能量儲存起來，這些儲存的能量會對物體施以反作用力，從而產(chǎn)生了反彈的效果，這樣可能會導(dǎo)致負(fù)荷和機(jī)械的損壞。緩沖器的作用原理是將動能轉(zhuǎn)化為熱能，將施加在緩沖器活塞上的運(yùn)動施壓于活塞內(nèi)的流體，迫使流體從節(jié)流口中流出，導(dǎo)致流體溫度迅速升高，其熱能再傳遞給缸體，最后將熱量散發(fā)到大氣中。

圖1表示利用橡膠或彈簧減速移動中的物體時緩沖行程與阻尼力的關(guān)系，壓縮力不均勻并且阻力在壓縮過程中逐漸增加，隨后發(fā)生的反作用力會沖擊物體。甚至有時一開始有緩沖效果，但迅速增大的力重新傳達(dá)到物體，因此很難有穩(wěn)定的能量吸收。

圖2為利用液壓緩沖器減速移動中的物體的緩沖行程與阻尼力關(guān)系，從圖中可以看出該緩沖器能產(chǎn)生最小的持續(xù)的阻尼力，使運(yùn)動的物體平穩(wěn)的停止以達(dá)到最佳的緩沖效果。

圖1 利用橡膠或彈簧減速時阻尼力與緩沖行程關(guān)系

圖2 用液壓緩沖器減速時阻尼力與緩沖行程的關(guān)系

1 液壓緩沖器的應(yīng)用現(xiàn)狀

在鑄造機(jī)械造型線中，翻轉(zhuǎn)起模機(jī)是造型線中的主要設(shè)備，承載著砂箱的翻箱起模，造型線上的機(jī)動輥道把砂箱底板送入起模機(jī)的升降輥道，升降輥道的夾緊裝置把砂箱底板夾緊后同步驅(qū)動升降臺將砂箱、模型、墊板等一起向上運(yùn)動壓向上輥道。當(dāng)達(dá)到一定壓緊力后，液壓馬達(dá)動作，驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)體正翻轉(zhuǎn)180°，完成砂箱的翻轉(zhuǎn)。正翻轉(zhuǎn)挺穩(wěn)后，進(jìn)行起模動作，起模后輥道將砂型送出，然后，回轉(zhuǎn)機(jī)體反轉(zhuǎn)180°，完成翻箱起模機(jī)起模的全過程。

圖3 常規(guī)的采用硬限位減速示意圖

圖3所示為設(shè)備在翻轉(zhuǎn)過程中采用硬限位減速示意圖。這種制動方式在設(shè)備運(yùn)行時會產(chǎn)生較大的振動，長期振動作用的結(jié)果是造成緊固件松動、夾緊裝置失效、安裝基礎(chǔ)變形、設(shè)備磨損加劇、設(shè)備運(yùn)行軌道變形，甚至導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行失效。目前雖然有些設(shè)備會采用機(jī)械緩沖器，但機(jī)械緩沖器的壓縮彈簧或蝶形彈簧在緩沖時仍難克服機(jī)械緩沖器存在的缺陷，長期使用也會導(dǎo)致機(jī)械零部件磨損變形，形成惡性循環(huán)。如果采用液壓緩沖器制動，則可以避免上述缺點(diǎn)。圖4、圖5為設(shè)備采用液壓緩沖器做180°正向和反向旋轉(zhuǎn)時制動減速示意圖。

圖4 設(shè)備做180°正向旋轉(zhuǎn)制動減速示意圖（單位:mm）

圖5 設(shè)備做180°反向旋轉(zhuǎn)制動減速示意圖（單位:mm）

2 翻轉(zhuǎn)起模機(jī)中液壓緩沖器的選擇方法及過程

液壓緩沖器選型所用的參數(shù)包括：運(yùn)動物體的重量：W=30 000 kg；運(yùn)動物體每小時沖擊次數(shù)：C=20次/h；轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)周期：T=34 s/rad；則它的角速度：w=2×3.14/34=0.185 rad/s；圓盤旋轉(zhuǎn)半徑：R=1.5m.

則圓盤邊緣的線速度：

圓盤轉(zhuǎn)動慣量：

圓盤的動能：

支點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)中心的距離：Rs=1.4m.

臨時選型：K H A64-50-C Y（緩沖行程：50）

此轉(zhuǎn)盤的兩邊各安裝一個液壓緩沖器，每個緩沖器的參數(shù)為：有效重量值

We=2·ET1/V2=2×577.5/0.2592=17 218 kg；

型號K H A64-50-C Y滿足要求。

3 液壓緩沖器的安裝

安裝液壓緩沖器時，需要在系統(tǒng)運(yùn)行前把調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至零，然后邊調(diào)節(jié)旋鈕邊觀察系統(tǒng)的減速情況。調(diào)節(jié)過程中，必須一步一步增大刻度，如圖6所示。

4 當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時解決方案

當(dāng)設(shè)備所承載的重量或運(yùn)行速度發(fā)生變化時，設(shè)備停止的位置可能會發(fā)生改變，當(dāng)停止位置對于自動化運(yùn)行程序或工藝流程產(chǎn)生影響時，必須考慮如何使設(shè)備的停止位置一致。如果設(shè)備所承載的重量或運(yùn)行速度發(fā)生變化對液壓緩沖器的緩沖能量影響不大而只是影響設(shè)備停止位置時，可按圖7所示方案解決。

圖6 液壓緩沖器調(diào)節(jié)旋鈕示意圖

在液壓緩沖器緩沖行程達(dá)到65%左右的地方，安裝一個硬限位板，使設(shè)備運(yùn)行減速至此必須停止。這種情況也解決了萬一液壓緩沖器發(fā)生失效的情況。

5 結(jié)論

敘述了新型制動件液壓緩沖器的選擇及應(yīng)用，提出了當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時解決方案。但由于現(xiàn)實(shí)中制動情況千變?nèi)f化，具體情況要具體分析，不能一概而論。

圖7 當(dāng)旋轉(zhuǎn)設(shè)備所承載的重量發(fā)生變化時制動解決方案

［1］金朝銘.液壓流體力學(xué)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1994.

［2］邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.第四版.北京：高等教育出版社，1997.

［3］張也影.流體力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1981.

［4］和興鎖.理論力學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.

［5］徐灝，邱宣懷，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

［6］于亞非.緩沖器的阻尼形式與緩沖特性［J］.液壓氣動與密封，1997（2）：49-50.

［7］陳升.液壓缸的緩沖裝置［J］.工程機(jī)械，1996（10）：5.

Application of Hydraulic Buffer in Foundry Machine

CHEN Sheng-ying，LIU Shan-tao，F(xiàn)AN Dong-mei，REN Xiao-m ing
（Foundry and Cutting Machine Branch，JIER Machine Tool Group CO.，LTD.，Jinan Shandong 250022，China）

Compared with foreign products，the domestic similar products have bigger vibration under the same movement，and the noise is relatively larger，which influences the surrounding environment.The hydraulic buffer can reduce vibration and noise in the braking of large tonnage equipment.The application examples of the hydraulic buffer in the high speed or large tonnage foundry equipments were studied and some solutions to the practical problens of this new brake components applied in the designed product of company were presented.

braking，energy，foundry equipment，hydraulic buffer

TG23

A

1674-6694（2017）03-0004-04

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.03.002

2016-03-15

陳勝英（1977-），女，山東濟(jì)南人，從事鑄造設(shè)備的設(shè)計(jì)與開發(fā)。