自由锻造液压机

自由锻造液压机（通用7篇）

自由锻造液压机 篇1

1 现状与需求

从1893年世界第一台12 600 t自由锻造水压机在美国建成以来,万吨级液压机就一直占据着大型高强度零件锻造的核心装备地位,成为一个国家工业实力的象征。

中国锻造行业从1953年太重、沈重相继装备1 000 t和2 000 t水压机开始,经过近60年的发展,尽管还有重量众多的各类锻锤,但水压机一直是大型锻件生产的主导设备。有统计数据显示,中国现有自由锻造液压机210台以上,其中30多台为近7年来增加的25 MN以上吨位级别的新一代自由锻造液压机,80 MN~185 MN级的超过10台,而且为数不少的大压机还在继续增加。除几台基于对原有系统的利用和改造,仍沿用了水泵-蓄势器传动系统外,90%以上采用了油泵直接传动的全液压控制系统,并且都配置了先进的全液压轨道式锻造操作机和其他机械化辅助装置。

这些举世瞩目的成就,集中体现了中国装备制造业巨大的技术进步,不仅自由锻造液压机的数量、等级和装备水平达到了世界领先水平,而且,极大地提高了大锻件的制造能力,生产的技术含量高和质量要求高的大型锻件产品已经替代进口产品,使中国的锻件产量位居世界之首,进入了世界大锻件生产大国行列。

但不可忽视的是,中国仍有100台左右的水压机是20世纪50年代到90年代制造的。这些水压机结构大都是三梁四柱式,技术水平低、设备精度差,张力柱断裂、横梁开裂的事故时有发生;传动形式为水泵-蓄势器传动,无功功率损耗大,水资源浪费严重;操纵方式为接力器控制的提阀分配器,操控水平落后,锻件尺寸精度和生产效率低;配套工艺装备效率低,工模具搬运更换处理时间长,锻造车间能耗高。

为提高锻造行业的整体技术水平,适应锻造车间装备现代化和锻件生产经济性要求,开发研制新型结构和和传动系统的锻造液压机设备,更新传统水压机的结构、操控系统和配套设施的技术改造,满足使用工艺、降低功能消耗和利于操作维护,实现锻件最终成形是一个必然的发展方向。

2 现代自由锻造液压机的技术经济性分析

2.1 重要的关注点

新一代自由锻造液压机采用的是油泵直接传动的全液压控制系统,它取代了传统的水泵-蓄势器传动。该技术在世界发达国家二十多年前就已经在锻造压机上得到应用。在中国军工、航空、冶金、石化、船舶、汽车、铁路等行业工厂的压力加工车间,油压机和油泵站驱动装置的应用也非常广泛,数量一点都不比水压机少,很多制造工艺尤其适用于采用油压控制系统。究竟油泵直接传动系统是否适用于自由锻造压机,如何看待一个竞争力极强的现代自由锻造油液压机的角色和地位,应该说,重要的关注点在于从锻件生产的经济性观点出发,对现代自由锻造油液压机的技术性和经济性进行客观的分析和评价。

所谓锻件生产的经济性,是在确保安全与环保的前提下,以最低的耗费获得最大的经济效果,包括生产效率、产品质量、材料利用率和成本。锻件生产的资源消耗受多方面因素影响,诸如锻件的材料、批量、用途和所使用的锻造设备等,因而,以通常的吨锻件能耗或万元产值能耗来衡量经济效果会各有不同,甚至不可相比。然而,所购设备安装前的一次性资本支出,虽然是以折旧的方式分摊到产品中的埋没费用,但其技术性能及其对于锻件生产的经济合理性影响却是长期的、决定性的,是最重要的影响因素。它直接影响到设备投产后的剩余寿命周期费用,即输入到设备的能源和维护的经费支出。因而,以锻件实际负荷的能耗和设备的维护费用指标来评价锻件生产的经济性更为合理。

2.2 油泵直接传动系统的节能价值取向

2.2.1 传动方式的演变

锻造压机的传动方式和控制技术随着时代的技术进步在不断地发生着变化。19世纪,世界多采用能耗很高的蒸汽增压器传动的水压机;20世纪,经济节能的新型水泵-蓄势器传动系统问世,大部分水压机改为水泵-蓄势器传动;20世纪90年代后,高压大流量油泵及液压控制元件进入工业应用领域,为锻造压机的传动与控制技术进步奠定了基础;21世纪初以来,更为经济合理的油泵直接传动系统开始大规模地应用于自由锻造液压机,液压操纵和控制系统开始广泛采用电液伺服先导的二通式比例插装阀控制,以及正玄泵闭式传动系统;电气控制系统采用工控机与PLC两级控制和一人操作模式。因而使压机的速度、位置和压力得到精确的控制,实现了锻造液压机的自动化操作。

由此可知,水泵-蓄势器传动并非锻造压机与生俱有,优胜劣汰的设备技术进化同样在自由锻造加工领域是不可免的。

2.2.2 油泵直接传动系统的适应性

自由锻造生产中,“趁热打铁”的行话是一个永恒的真理,这也是所有金属热塑性成形工艺中普遍适用的一个准则。体现在液压机上最为关键的两个概念是力和速度。

对于力,水泵-蓄势器传动是“有多大的力使多大的劲”,与负载大小无关,即使是小型锻件,或小变形量精整,或空负荷回程,总是消耗蓄势器内储蓄的高压水,随着行程加大,压力将下降10%~15%;而油泵直接传动是随负载“量入为出”,功率消耗取决于工件的变形抗力,可满吨位连续工作。

对于速度,水泵-蓄势器传动升压速度快,但随负载抗力增大而降低,难以实现自动调节,节流调速能耗高;而油泵直接传动有个短暂的建压过程,工作速度与负载无关,泵的流量有多少,可保持的速度就有多快,可通过泵的组合或变量泵调整的节能方式改变加压速度。

简而言之,压力取决于负载,流量决定速度。油泵直接传动与控制系统对自由锻造工艺的优越性表现在,常锻时,具有平稳较快的可控的行程速度(包含空程和加压行程),通过油缸工作数量的选择获得更高的工作速度;轴类件精整时具有较高的快锻频次;通过自适应负载抗力的大小可获得恒功率控制;容易控制特殊锻件的变形速率,提高锻件的质量;由活动横梁即上砧的位置控制精度来保证高的锻件尺寸精度,达到±1~2 mm。所有这些都是在节能的条件下实现的,也是水泵-蓄势器传动很难做到的。

同时,由于全液压控制技术的应用,锻件尺寸自动测量、锻砧行程自动控制及其与锻造操作机的联动控制,锻造过程自动化才能得以实现。这对于提高锻件尺寸精度、材料利用率、提高生产效率和降低能源消耗和成本,具有举足轻重的经济意义。

2.2.3 两种系统的能耗和效率比较

第53页表1是一台15 MN锻造液压机在相同压下量、回程量和每分钟相同锻造次数条件下的各项指标比较,但两种传动系统的能耗和总效率截然不同。水系统总效率仅为30%~40%,而油系统可在70%以上。水系统的平均消耗功率是油的2倍以上,而总效率却是油的1/2。另据实测,同为30MN的锻造水压机,耗电大约为1.8 k W·h,而锻造油压机则低于1.2 k W·h。这就是国内外新造的锻造液压机为什么极少采用水泵-蓄势器传动的原因。因此,从锻件生产的技术经济性和节能降耗观点看,即使大型和特大型自由锻造液压机,今后也不应再采用水泵-蓄势器传动系统。

2.2.4 两种系统的可维护性比较

由油泵直接传动系统的负载特性可知,大量非工作时间,泵处于低压空循环状态,系统管道中的压力很低,加之采用高性能的密封件,以及油介质良好的润滑和防锈蚀性能,因而系统漏损极少,泵、阀、油缸、管件寿命长,造成火灾的可能性降为极低。一个可为“是油压机就漏油”正名的佐证是,中国锻压协会于2009年10月组团赴日考察,一个锻造企业正在工作的7台双柱式锻造油液压机绝无一点漏油现象,随机参观40 MN和80 MN的地下室油泵站时,地面和四壁全部用油漆涂装,看不到一片裸露的水泥,摸不到一滴漏油和一点粉尘,管理的精细和到位的维护令人难以置信。

反观我国水压机的泵站,从蓄势器到主阀分配器的所有法兰、管道中充满了高压水,应力腐蚀大,抗疲劳性能低,金属垫密封性能差;加载和卸压时的高压水冲击力大,压机摇晃,活动横梁运动精度差,导致主缸密封寿命低,人们习以为常的跑冒滴漏现象时时发生,令人叹为观止。

由此足以见证,锻造压机并非只是水泵-蓄势器传动的专利。油压机可以做到不漏油,而水压机却做不到不漏水。采用油泵直接传动全液压控制系统,可以在快速与噪音和振动一对矛盾之间实现一种技术上的平衡,但不能像操作锻锤一样随心所欲。

目前,高效率、高压、大流量的油泵、阀、密封等基础液压件虽然在国内是个空白,但并不成为制约发展油泵直接传动系统的锻造液压机的瓶颈。以设备技术参数相当的锻造液压机,采用水泵-蓄势站,包括压机操纵系统的造价与油泵直接传动采用进口全部液控、电控装置的造价大体相当,但是后者的使用寿命和大修维护时间间隔延长,大大降低了维修直接费用和间接费用支出,其中包括由于故障造成的减产而带来的利润损失和人力窝工,以及伴随事故而发生的材料利用率、能量、质量、人员费用开支以及其他方面所造成的费用损失。

2.3 预应力机架结构对于锻造压机的适用性

2.3.1 人所共知的一个事实

普通非全预应力三梁四圆柱式水压机的机架属于高次超静定空间受力框架,计算时通常做了种种假设。应用现代计算机三维有限元(FEM)接触问题分析法,使机架的变形和应力获得了科学的和精确的求解。结果显示:框架不再是那个刚性连接的平面框架,3个梁也不再是那个刚度无穷大的简支梁了。

事实上,水压机在恶劣的锻造工况下,圆形张立柱既作为机架又作为拉杆,还作为活动横梁的导向体。张立柱不但时时承受满吨位不规则的脉动轴向拉力,当偏心锻造时,还要承受活动横梁的横向推力和弯矩,以及由于上、下横梁变形而作用于内侧固定螺母处的角弯矩。因而,张力柱总是在大幅值的单向交变拉应力下工作,在快速加载和突然卸载产生剧烈振动和晃动,成为液压机构件中最易破坏的一个零件,导致张立柱发生断裂的例子屡见不鲜。有统计,16 MN以下的锻造水压机,立柱断裂和损坏了几十根,25 MN,31.5 MN,60 MN,120MN级的水压机立柱断裂事故都有发生。最近,一台60 MN非预应力三梁四柱模锻液压机在工作700万次后发生断裂。断口具有疲劳破坏特征,断裂和损坏部位大多处于立柱在下横梁上平面拧螺母的螺纹根部,或锥面与下横梁定位的立柱时,位于下横梁下平面拧螺母的螺纹处。

如果将油泵直接传动简单地应用在这样一个胚子上,或将焊接结构三梁和四圆柱式普通油压机作为锻造压机使用,其整体刚性和运动精度可想而知,造成焊缝开裂、油缸漏油的成因不言而喻。

2.3.2 何种的机架结构更适合于自由锻造工况

第54页图1为全预应力机架的拉杆拉伸和立柱压缩的力—变形三角形力学关系平衡图。当压机总装预紧完毕后,机架在“a”点达到平衡状态;承受工作载荷P时,在“b”点达到新的平衡。显然,立柱始终处于压应力状态,并且保持着一个梁与柱不开缝的残余压力P0,拉杆所承受的最大和最小拉力在P2与P1之间变化,拉应力的变化幅值仅为最大载荷应力的15%。实践证明,这种机架结构具有较高的整体刚性、抗疲劳强度、承载能力和安全可靠性。同时,上、下横梁的内侧不再需要固定螺母,无论是键定位或插入式,不开缝,无需频繁紧固外侧大螺母,处于立柱内的拉杆的循环应力幅值大为减小,永无磨损,可以说在整机寿命周期内不会产生立柱断裂事故,各个构件的使用寿命因此而延长,大大降低了设备维修费用和寿命周期成本。

这就是近几年无论双柱或四柱式新型的25 MN到185 MN自由锻造液压机均采用预应力机架的缘由所在。

2.3.3 主工作缸为什么可以不漏油

全预应力机架立柱的典型结构为中空的矩形或方形截面,因而也就为活动横梁提供了全封闭立柱外围四平面导向的条件。导滑面接触面积大、面压低、耐磨,导向元件寿命长,导向间隙调节和导板更换更加方便容易。由于导板磨损而导致间隙增大,活动横梁失去水准,可由传感器装置监控;特殊构造的活动横梁超长导向结构,使内侧导板能够随着立柱横向的微量变形保持自动贴合状态,有效地提高了导向精度,实现了偏载力向立柱的传递。

同时,在主缸的柱塞与活动横梁的连接方式上,采用了一种双球铰式活节摇杆轴结构设计,使允许的锻造偏心距提高了一倍。工作时,锻造力通过铰接式摇杆传递到活动横梁,而不是通过主柱塞直接传递;由于铰接式摇杆的适应性转动,使偏心锻造所产生的偏载力经立柱传递到上横梁,有效地减小了对油缸导套与密封处的水平作用力,从而提高了密封能力和延长了密封寿命。

毋庸置疑,新型构造的导向系统的优越性,都是传统圆张立柱和导套所无法比拟的,其贡献不仅在于技术层面上提高了压机抗偏心锻造能力,使压机保持高的运动精度,使主工作缸不漏油,还在于经济层面上提高锻件的尺寸精度和锻造质量,降低了维护经费支出和设备寿命周期成本。

2.4 锻造压机配套设备的必要性

2.4.1 必须装备的工模具机械化处理系统

相对于冲压压机、挤压机等,锻造压机的负荷率比较低,一些80 MN,100 MN水压机的负荷率仅为45%~55%,锻件年产量不到3万t。很多水压机缺少必要的机械化配套设施则是效率低下的主要原因之一。

据统计,锻造水压机上每锻造1 t成品锻件要反复搬运钢锭、坯料8.5次,若包含锻造工模具在内超过10次,导致辅助作业时间长,有效开机率低下。而在1台10 MN油泵直接传动双柱斜置式锻造液压机上,配置有1台100 k N·m全液压轨道式操作机、钢锭旋转升降台、双横向换砧装置、含有6种砧具的砧库。只由一个操作工操作所有设备,快速地调换不同砧具,由方坯一火干成了一支曲柄连杆锻件。

可见,无论是对锻造车间进行技术改造,还是新建,装备工模具和锻件机械化处理系统是必要的。如砧库、砧子横向移动装置、快速换砧和夹紧装置、钢锭旋转升降台装置或钢锭运送小车或工具操作机等“宜人化”功能性装置,不仅改善锻造车间的劳动环境和条件,实现锻造作业自动化、机械化操作和文明化生产,而且可缩短辅助时间,降低消耗,提高生产效率、设备负荷率和产量。与此同时,相对降低了固定费用,达到降低成本目的。

此外,装备大截面气割装置,锻造之前对钢锭冒口和底部进行切割,也是节省压机机动台时的必要措施。

2.4.2 配置锻造操作机的必要性。

在传统水压机锻造生产过程中,主要借助于锻造吊车、翻料机和钳把套筒进行坯料或钢锭的转动和送进。那么,现代锻造车间配置锻造吊车是必不可少的吗?

在国外普遍认为操作机是提高锻造工效和生产率必备的手段,因而所有锻造液压机上均配置有锻造操作机。某厂80 MN水压机配备了1台2 100k N·m/4 000 k N·m锻造操作机,生产效率比原先采用的两台锻造吊车提高了1.6~2倍。某厂140 MN水压机经现代化改造,配备了1台1 600 k N·m和4 000 k N·m锻造操作机,在600 MW级的低压涡轮转子轴的锻造中,锻造时间缩短了8%,设备负荷率可达到74%,实际月产量增加了20%。由于不受起重机更换工模具作业的限制,辅助时间缩短了12%。

相反,某新厂延续了传统水压机车间设备的配置思想,采用了1台200 t的锻造吊车,与1台现代的80 MN自由锻造油液压机配套。投产后,经常锻造80~90 t的钢锭,锻造吊套筒套料烟熏火烤苦不堪言,操作极为不便,效率极为低下。迫不得已,只好又筹划上1台100 t以上的锻造操作机。

事实证明,即使是油泵直接传动的锻造液压机,没有操作机的配合,压机的技术性能也不可能得到充分发挥。因此,在现代化的锻造车间,尤其在大型自由锻造液压机上配备轨道式锻造操作机已是必不可少,而且一台锻造液压机左右各配置一台有轨操作机已逐渐成为一个新的发展趋势。

3 现代双柱型自由锻造油液压机

太原重工股份有限公司在新型的自由锻造液压机进行开发和研制中,消化吸收了国外同类液压机的先进经验,运用现代设计方法和手段,成系列地开发了25 MN,35 MN,45 MN,63 MN,80 MN和125 MN级别的油泵直接传动的双柱斜置式预应力机架自由锻造液压机,以及与之配套的不同吨位的全液压轨道式锻造操作机成套装备,并实现了向市场供货。目前,正在为某公司研制一台世界最大吨位的200 MN双柱型自由锻造液压机,并在制订“双柱型自由锻造液(油)压机”推荐性国家或行业标准。

3.1 自由锻造压机技术进步的一个标志

历史雄辩地证明,基于对结构力学和材料力学知识的掌握,对于一个满足工艺参数要求的规范化设计,只要其构件能够借助于现有的装备和手段制造出来,对于压机结构的多样性及任何形式的结构设计没有一个必然的限制。

40年前的锻造水压机大都是四柱式结构,近40年以来,在国内外已建和在建的13台超过万吨级的自由锻造液压机中,10台为四柱式,双柱式为3台,分别是:1971年日本铸锻钢公司油泵直接传动的80/100 MN双柱式锻造压机,1976年法国克鲁索钢铁厂水泵-蓄势器传动的90 MN/110 MN双柱式锻造压机,两台都已使用了30多年。第三台诞生于2008年,150 MN双柱下拉式自由锻造液压机在韩国太熊公司投产,又使得诸如“双柱结构仅能用于80 MN以下压机、双柱下拉式结构只适用于30 MN以下的小型压机”划分说不再成立。

原来仅有一两台,大家在观望,现在多起来,被更多人接受,这就是进步。从2000年以来,世界仅35 MN级以上双柱结构锻造液压机就增加到20台以上,其中以63 MN,70 MN,80 MN级居多。正在某厂安装的185 MN自由锻造液压机,将双柱结构压机的设计技术演绎到了极致。但是还未投产就与世界之最擦肩而过,被太重制造的一台200 MN双柱型自由锻造液压机的记录所刷新。

除了具有前述预应力机架结构的所有优点外,双柱式锻造液压机较四柱具有较大的操作空间和工艺适应性、易于接近中心、钢锭进出空间大的特点,以及良好的可操作性和可视性。这也是引起人们重新审视和接受双柱式的原因之一。

3.2 双柱机架的稳定性判据

在大型自由锻造液压机上采用双柱结构机架的设计是具有挑战性的。

由于受锻件工艺设计如剁切、错移、扭转引起的偏锻,材料加热不均匀性影响,以及受工具位置影响等所引起的非对称加载,锻件抗力远小于常锻压力,都是在压机设计允许的偏心距锻造范围内。尤其是采用轨道式操作机后,极大地消除了意外大偏心加载的可能性。导致水压机加载和泄压时机架的晃动和不稳定因素主要是:水泵-蓄势器传动固有的高压水力冲击产生的横向力,三梁四圆柱结构必须承受单向大幅值的交变载荷,活动横梁圆导套的点接触应力状态而引起的不均匀磨损和导向间隙增大,任一侧的两根立柱都不可能均匀受力,会导致单根立柱承受偏心载荷。这里也有操作者的随意性问题。

从材料力学分析可知,构件的抗弯面积惯量,即截面惯性矩是衡量截面抗弯能力的一个判据。在截面面积相同的情况下,矩形横截面构件的惯性矩是最大的,抗弯曲性比圆形或是正方形截面更稳定。即使是四根矩形截面立柱,将任一侧的两根分体立柱截面的惯性矩叠加起来,总惯性矩也仅是具有相同截面面积和结构特性的一根整体立柱的1/4。关键是,必须以适当的方式利用这种效果。第56页图2显示的双柱斜置式机架布置,较四柱式具有较大的截面惯性矩和抗弯刚度,允许偏心锻造范围大,并且能够达到很好的平衡性和稳定性。

通过计算,万吨级锻造压机共振频率仅为3~5 Hz。实际上,在这样大的压机上,无论何部位产生300次/min的频率都是不可能的,因而也不必担心快速锻造时产生共振影响。

3.3 空心矩形立柱和多拉杆结构设计

实践证明,采用多根拉杆优于只用一根拉杆。空心矩形断面立柱的材料远离中性轴,多拉杆可随之远离布置,受力均衡。每根拉杆直径一般在φ160~φ240 mm间,材料的许用应力可达700 MPa,安全系数一般在2.5以上。拉杆螺纹根部加工误差小,产生的弯曲应力影响较小,材料组织和热处理性能均匀性好,可用较小的液压预紧缸分别变张力预紧每根拉杆,应力均匀一致性好。

传统水压机的四根张立柱虽然设置有限程套,能部分防止氧化皮、工具等对张立柱表面造成损伤,却不能阻隔由于钢锭或锻件的热辐射,对张立柱的应力和变形造成的不均匀影响。锻件大量的热能传递影响,与距离的平方成反比。恰恰在双柱斜置式机架中,才可能使拉杆由于立柱的阻热作用,更多地远离了热源。这种空心结构立柱犹如一个自然烟囱,既可直接阻隔来自钢锭或锻件热的热辐射,又可通过下横梁的出砂孔或立柱外侧开口,将冷空气吸入,使聚集在立柱内部的热气流从上横梁的出砂孔散出,有效防止了热辐射造成拉杆的不均匀伸长。

3.4 结构的整体性与安全性

任何一个设计人员宁愿或尽可能采用较少的构件,使主要构件整体化,尤其上横梁、活动横梁、下横梁、机架等各主要构件,以避免它们之间的连接问题,由此带来附加的磨损、潜在的失效以及维护和修理的附加要求。但任何1台万吨级以上的锻造压机,这几个构件的净重都会超过200 t,铸造、热处理和机加工都是有难度的。如果采用铸焊结构或焊接结构替代整体铸造结构,存在诸如材料重量增加、焊缝质量、退火处理、焊缝疲劳寿命等问题。因而常常要将主要构件分成2件或更多件,采用机械连接方式。同时,为了避免制造、运输、吊装等一系列问题,大凡超过100 MN的锻造压机大多是在当地借助于自身条件设计建造的。

但是,特殊的细节设计可将分体结构的不安全因素减少到最低。诸如应力集中部位结构的优化和加工处理,出砂孔光刀处理和磁粉探伤,上横梁安装主缸孔的大圆角过渡,防止活动横梁非正常下落措施,超允许偏心矩加载测控,拉杆防松和应力监测,事故状态或停电后的处置等。

4 结论

1)从锻件生产的经济性要求出发,在自由锻造液压机上采用油泵直接传动全液压控制系统、矩形或方形立柱全预应力机架结构、锻造操作机等机械化操作配套设备的趋势不可逆转。

2)对传统水压机的结构、操控系统和配套设施进行技术改造,开发研制满足使用工艺、高效低耗和利于操作维护、实现锻件近终成形的新型锻造液压机,是一个必然的发展方向。

参考文献

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1600t自由锻造水压机改造 篇2

因允许停机时间短, 所以对具体实施方案和可能遇到的困难都做了较充分的论证和准备, 在改造中采取了一些操作性强的方法, 在规定时间内完成了改造任务。压机经过三年的运行, 状态良好, 达到了预期的效果。

1. 恢复上横梁主、副工作缸孔的配合精度

(1) 上横梁工作缸安装孔的补焊修理

上横梁的主、副工作缸安装孔 (Φ830D4、Φ600D4) 有较大磨损 (最大超差4.5mm) 。恢复孔的配合尺寸有镶套和补焊两种办法。镶套法加工的难点在于大直径薄壁镶套的加工及装配有困难。而对于补焊修理, 通常认为比较可靠的方法是补焊后将上横梁做一次整体退火以充分消除热应力, 但这样做需要大型加热炉, 工期长成本高。而分析实际情况, 上横梁的材料为ZG35, 其焊接性能尚可, 且补焊量不大, 所以采取适当的措施是不会产生过大热应力的。结合现场条件, 决定采用适应性较强的手工电弧焊进行补焊。具体工艺如下: (1) 清理内孔表面。 (2) 预热。因零件体积大, 可使用两至三把烤枪同时加热孔的表面至120~150℃。 (3) 使用结507焊条实施补焊, 单边补焊厚度4mm。在补焊过程中每隔15min要用红外测温仪测量焊接区域的温度, 低于120℃要及时升温。 (4) 补焊完毕后用保温棉将零件内孔塞住, 在靠近焊接区的表面尽可能地多地覆盖保温棉。 (5) 冷却至室温。操作要点:在补焊过程中每层补焊结束后应立即用压缩空气锤锤击补焊层, 使补焊层得到压延, 以减少拉应力。

(2) 机械加工

主、副工作缸安装孔及各定位面 (图1) 需在镗床上加工。因为缸孔上的两端配合尺寸有同轴度要求, 理想的情况是一次装夹加工完成, 这样效率高, 精度有保证。而公司现有的130镗床, 能力稍显不足, 但如采取合理的工艺措施还是能够满足精度要求的。过程如下:

(1) 清理定位基准。为了便于加工, 一般大型铸件上均专门设计有定位基准。上横梁也不例外。图1中的四处小方块即为定位面。定位面必须仔细清理, 这项工作看似简单, 但做得好可以起到事半功倍的效果。

(2) 第一次装夹。根据压机的特点, 提升缸孔一般是不会磨损的, 因此可以用来作为找正基准, 一次加工出Φ840D4、2-Φ620D4。

(3) 加工过渡基准。上横梁下部的加工完成后如直接掉头加工上部的Φ830D4、2-Φ600D4则不易保证其与Φ840D4、2-Φ620D4的同轴度, 故应寻求一种过渡办法。可在Φ850孔的中部互成90°的两个方向上加工出平行于孔轴线的两条找正带, 这样在掉头后结合Φ830D4一起就可以找正加工了。这是上横梁修理中最关键的一步。操作要点:第一, 找正带的长度不应小于400mm。第二, 找正带加工见光即可, 然后再精加工一刀, 加工余量尽量小。

(4) 掉头装夹找正加工Φ830D4、2-Φ600D4。

实践证明上述工序是合理的。上横梁与压机主副缸一次装配成功。

压机下横梁立柱孔的磨损情况与修理方法与上横梁相似, 不再重复。

2. 修理工作缸导套

对于工作缸导套, 借鉴国外的经验做了一些改进。在导套的内、外圆表面上车出了螺旋槽 (图2) , 槽深1.5mm、宽约5mm。并将流经螺旋槽的油从Φ10mm孔引回油箱。对螺旋槽的作用有两种观点:一种认为没有太大作用, 另一种认为螺旋槽的作用类似于换向阀芯上的环型槽。

压机工作时高压油会从内螺旋槽和柱塞与导套间微小的间隙流过并回到油箱。螺旋槽和间隙的作用类似于一个截面形状复杂的细长节流孔。高压油从中流过时会产生一个很大的液阻, 这个液阻会在柱塞的圆周表面产生一个径向推力, 而且间隙越小推力越大。当柱塞受侧向力偏离中心时, 圆周上的间隙就不均匀, 间隙小的一侧受到的推力大。这个不平衡力会趋向于将柱塞推回到中心位置, 使间隙一致。这就减轻了柱塞、导套及密封的磨损。因此螺旋槽与环型槽的作用还是有区别的。这种形式的导套曾在一台2000t压机连续使用近10年而没有更换导向套及密封。

3. 工作缸密封的选择

V型组合密封因其密封性能好, 耐磨、可调, 在直径大、压力高、行程长的锻造设备上仍是最理想的选择。

锻造时产生的侧向力传递至柱塞上, 对工作缸导向精度及密封的寿命都会产生不利影响。为了保证密封效果及合理工作寿命, V型组合密封截面尺寸的选择对密封的效果及可靠性很重要。截面尺寸可参考表1。较高的截面高度有利于增强密封效果、延长工作寿命。同时这样的密封显得更“硬”一些, 比起较“软”的密封来容易更换, 可减少更换密封时的维修工作量。1600t压机主缸选用的是Merkel V1000系列重载用密封, 尺寸为Φ610mm×Φ560mm×179mm, 截面高度/宽度比值7.2。多数密封的截面高度/宽度比值在4左右, 其使用寿命至少要比Merkel V1000系列短一倍。

另外, 因为储存和运输中受时间和环境的影响, 大规格V型组合密封均以开环形式供货, 其长度均留有一定的过盈量, 使用时截成规定长度。这一长度仍略大于理论计算长度, 以保证安装后有足够的预压力以保证其密封性能。这也正是不能简单将闭环密封切口用作开闭环密封的原因。因此, 开环V型组合密封的长度应按规定截取。

4. 活动横梁改造

老式水压机活动横梁一般采用圆导向、线接触、间隙不可调。其接触刚度及导向精度较差, 导向铜套寿命短。改造为快锻压机后, 动态负荷增大, 为了提高设备稳定性及精度, 可采取以下措施: (1) 改圆导向为平导向以增加导向刚度。 (2) 增加间隙调整装置以补偿导向磨损。 (3) 加长活动横梁的导向长度。

采用前两项措施的同时需改变立柱截面的形状, 改造成本较高。因此在经济条件有限的情况下, 加长活动横梁的导向长度是性价比较高的选择。导向加长的长度取决于柱距。根据以往的改造经验, 加长后的导向长度应为大约0.7倍的柱间距。

图3为几种可行方案。方案一是在原动梁上加装延长套。曾在另一台压机上采用过这一方案, 效果并不理想。加装的加长套相当于一个悬臂梁。通过一个过盈配合热装在活动横梁上, 以这种方式加长的导向不足以承受锻造时的侧向力, 使用一段时间后其配合精度便失效了。为了提高悬臂梁的强度, 方案二将上述加长套与动梁铸为一体。老式压机的导向长度即是活动横梁的厚度, 通常为柱间距的0.35~0.4倍。假如导向加长至0.7倍的柱间距几乎相当于活动横梁厚度的两倍, 悬臂的长度仍显太长, 另外加长部分的强度和零件的铸造工艺性都不好。方案三仍采用整体铸造方式, 但将导向加长的部分分别加在活动横梁的上部和下部。加在上部的长度等于上限程套的长度, 而原来的上限程套就不要了。这样, 不担提高了加长部分的强度, 而且铸造工艺性好, 同时压机的净空距及行程也不损失。

对于公司这台1600t压机, 柱间距为2400mm, 动梁厚度为900mm, 改造后导向的总长度为1750mm。去掉上限程套在活动横梁上部加长400mm、下部加长450mm。这样做还有一个好处:由于下部只加长了450mm, 动梁落到最低时柱塞与缸体仍可以脱开, 大大方便了维修。这一点也是制定方案中应考虑的一个重要因素。因为更换工作缸导套的方法之一是拆掉下限程套并将活动横梁落至最低。如果此时工作缸柱塞仍无法与缸体脱开, 那就只好拆掉上横梁了。这样一来工作量几乎就相当对压机做了一次大修。另外, 为了提高活动横梁的抗弯强度, 在设计新的动梁时还在其内部增加了加强肋。

5. 柱塞与活动横梁连接由刚性改为单球铰连接

柱塞与活动横梁由刚性连接改为单球铰结构是为了改善工作缸部件的受力, 延长其寿命。对于单球铰结构, 设计中应考虑两个问题:球铰的接触面积和球面半径的大小。

严格地说, 球铰接触面积应按比压来设计。实际上由于球铰间相对滑动速度小, 持续时间短, 不至于产生胶合, 因此只要保证工作表面不被压溃就可以了。结合已有设备情况, 球座表面受到的理论静态压应力应控制在50~80MPa。材料可选用球墨铸铁。至于球面半径的大小, 目前尚无定论。按经验取值为柱塞直径的0.8~1.1倍。

6. 立柱的预紧

水压机立柱的预紧一般用加热法和液压拉紧法。1600t立柱上有加热孔, 采用加热法预紧。螺母旋转的角度可按下式计算:

式中L——上横梁立柱孔的高度, cm

σ———预紧应力, Pa

E———立柱材料的弹性模量, 2.1×109 Pa

t———立柱螺纹的螺距, cm

对于预紧应力σ, 机修手册上的推荐值为100MPa。但在不影响强度的前提下这个值还可以再高一些。因为增大预应有利于提高压机和稳定性和精度。立柱材料一般为合金钢如35CrMo, 其σb=650MPa, σs=450MPa。因此, 可以将螺母拧得更紧一些。实际操作中将这个值控制在120~140MPa。

7. 总结

(1) 对压机主要零件的磨损, 可采用补焊修理, 只要在焊过程中的不同阶断综合运用焊前预热、锤击焊道、保温等措施便可减小和控制应力, 达到满意的效果。

(2) 机械加工应合理选择定基准、找正基准、过渡基准。

(3) 可在工作缸导套上加工螺旋槽以改善导向套及密封的受力情况, 并延长其使用寿命。应选用截面高宽比大一些的密封, 开环密封的长度应按规定。

(4) 可采用加长导向长度、增大立柱预紧力等方法以提高压机的稳定性及精度。在这个前提下兼顾维修性。

(5) 为简化计算, 可按理论静态压应力计算球铰的面积。

8. 完善方向

(1) 采用预应力结构, 提高压机的抗偏载能力。

(2) 使用超级螺母 (Super nut) 预紧立柱, 减小安装及维修工作量。

(3) 采用间隙可调的平面导向结构以提高导向平稳性和导向精度。

(4) 改单球铰结构为双球铰结构进一步改善工作缸的受力情况。

(5) 采用改进型正弦传动系统, 即改阀控为泵控以提高快锻机的锻造次数、精度、可靠性、平稳性。

(6) 引进锻造软件以实现全自动锻造。W09.04-16

摘要：通过对1600t自由锻造水压机改造, 对旧压机改造及修理中普遍存在的问题提出若干有较强针对性及可操作性的措施及方法。

自由锻造液压机 篇3

72MN/80MN油泵直接传动双立柱斜置式快速自由锻造液压机是目前国内投产的最大的快速锻造设备, 具有完全自主知识产权。该设备在30MN的工作压力下, 可以达到160mm/s;在42MN的工作压力下, 可以达到150mm/s;在72MN的工作压力下, 可以达到67mm/s。斜置式双立柱预应力组合框架结构实现其中心线与压机操作工的视线成33.5°夹角, 与移动工作台成56.5°夹角, 使操作工对锻造工具和操作机钳口具有良好的可视性, 而且机架内侧净空距大, 可在锻造或更换工具时具有最优的易接近性和开阔的工艺尺寸空间, 能生产超大规格的锻件。

2 设备的主要结构特征

该快锻设备本体轮廓如图1所示。

其设备主要由预应力组合框架、多缸布置的不等径工作缸、带导向装置的组合式活动横梁/上垫板、回程缸、上砧快速夹紧和旋转装置、工作台移动装置和基础梁装置等部件构成。结构示意如图2所示。

2.1 工作台

两件辅座通过键和下横梁的两侧台肩定位, 采用螺栓预紧的方式与下横梁构成一个整体, 作为移动工作台的支承和导滑面基础。移动工作台由移动台、导滑板、左右辅座、活塞油缸和盖板等组成, 与下横梁采用钢质-铸铁导板滑动副连接。移动台尺寸和行程满足“两砧锻造”方式, 即镦粗和拔长两个工位。对于特殊锻件的锻造、镦粗以及饼类件和环形件的锻造, 允许将几种锻造工具同时放置在工作台上, 通过工作台移动完成工具的更换, 以进行矫直、拔长和镦粗工作。

1.下横梁2.回程缸3.移动工作台4.导向架5.拉杆6.上砧旋转装置7.上砧夹紧装置8.中横梁9.上横梁10.立柱11.侧缸12.主缸13.上垫板14.基础梁15.砧座固定装置

2.2 活动横梁

活动横梁采用组合结构, 主要由中横梁、两个‘凵’形导向架和两个支承块构成, 通过螺栓预紧联接为一个封闭立柱的组合式活动横梁。两个‘凵’形导向架和中横梁的两端构成了两个封闭的六面导向体, 内置楔形导向装置由一个固定斜板座和一个活动斜铁组成———这种导向系统间隙调整方便, 导向精确, 尤其适合于吸收偏心负荷, 具有坚固性、精确性。另外在活动横梁的下平面连接有一个上垫板, 用于安装上砧等锻造附件。

2.3 主工作缸

设备主工作缸采用了不等径多缸布置方式, 由一个主柱塞缸和两个侧柱塞缸组成。柱塞下部为空心体, 内装有凸球面垫和双凹球短圆柱铰轴, 通过一个安装在活动横梁中的凸球面垫, 构成双球铰联结结构, 将力传递到活动横梁。双球铰结构能够满足快速锻造的抗偏心载荷的工艺要求, 有效降低偏心锻造对于主油缸、横梁和立柱的影响, 同时避免将因偏心载荷产生的水平推力和反力矩传递到导套和密封处, 能提高密封和导向的寿命。

2.4 预应力组合框架

压机本体的预应力组合框架由上横梁、下横梁、空心立柱组成, 并由放置于空心立柱中的14根圆拉杆和4组十字键定位并预紧。通过对拉杆全长施加超压拉力负荷, 同时对立柱施加压应力, 从而使整个框架处于应力预紧状态———使这些零部件构成具有高的整体刚性和抗疲劳强度的封闭的预应力组合框架。两个长方形空心断面立柱, 使材料远离中性轴, 在每侧立柱四周固定有6组耐磨导板, 为活动横梁提供了一个坚固的、刚性的12面导向平面, 进而能够承受偏心载荷产生的巨大的弯曲应力和压应力, 能够达到很好的平衡和稳定并能满足400mm的抗偏载要求。

3 设备本体的安装

设备本体轮廓尺寸:22010mm×9970mm;总净高:18830mm;总净重:1720t;最大净空距6000mm;立柱间的净距:2000mm×3800mm;锻造工作行程:2600mm;移动工作台尺寸:6000mm×2800mm;行程:6000mm;主系统压力:35MPa。

主要零部件重量及轮廓尺寸如表1所示。由于该设备规格超大, 安装施工过程中受到运输、起重能力等诸多客观因素的影响, 须制定合理的装配工艺方案, 设计必要的、可靠的专用工装, 避免返工或窝工现象, 并保证安装质量和施工进度。

3.1 装配难点

72/80MN快速自由锻造液压机装配主要难点如下: (1) 按照实际条件, 厂房内行车最大起吊高度不能满足装好立柱后再将拉杆吊装入立柱, 需在立柱平置状态下将8根拉杆穿入其内空腔并将拉杆立柱装配体翻转竖起。细长杆型拉杆在吊装过程中非常容易变形, 需要专用吊装工具。 (2) 活动横梁组件的装配顺序控制以及上横梁与各主缸的吊装连接。 (3) 组合框架的预紧。

3.2 装配步骤

针对设备的结构特点制定了装配施工工艺, 具体步骤分解示意图如图3所示。

第一步, 首先将基础梁安放在地基上, 按照相关装配技术要求调整好标高水平, 对地脚螺栓及基础梁灌浆并预紧。将下横梁吊装在基础梁上, 再分别安装左右辅座与下横梁联接构成下横梁组件, 并调整其全行程范围内各方向水平标高。然后依次装入移动工作台等相关零部件。

第二步, 考虑到厂房高度及行车钩高的影响, 吊装立柱前必须在平置状态下先把拉杆穿入立柱内。将拉杆完全穿入立柱后, 拉杆上端一侧拧上螺母, 使用专用吊具将立柱由水平翻转为竖直状态, 缓慢将一侧立柱吊装在下横梁上。施工过程中需要密切注意起吊钢丝绳、吊钩与立柱、拉杆不应相互干涉。

第三步, 放置活动横梁的中横梁前应首先将两件支承梁临时固定在中横梁两端的下部。在工作台上布置4个能够承受100t以上静载荷的等高支座, 然后将中横梁吊放在等高支座上。以已经装好一侧立柱为基准调整间隙, 使中横梁中心与安装基准的中心对正。

第四步, 吊装一侧保持架、中横梁和支承梁联接紧固, 然后安装各导向装置并调整间隙。

第五步, 吊装另一侧立柱拉杆装配体组件及中横梁另一侧保持架, 构成活动横梁组件。

第六步, 将三个主工作缸部件吊放在活动横梁相应位置上, 首先吊放主缸, 然后依次吊装两个侧缸。

第七步, 吊装上横梁。先将平台栏杆进行试装, 并将所有现场焊接的部位焊好。水平起吊上横梁, 吊起后用水平仪检查吊平情况, 水平度误差应在0.5/1000以内;吊至压机上方后, 对正位置缓慢下降, 在接近拉杆端部时暂停下落, 观查拉杆穿入上横梁的实际情况, 防止螺纹碰伤;待落至每个缸的端部时都应确认无干涉后再落下, 直至对正8个键槽安装到位。然后逐一将拉杆吊起, 装上拉杆上下螺母并紧固。逐一起吊各缸体与上横梁连接紧固。

第八步, 吊装两侧回程缸与活动横梁及专用支架连接固定。最后进行平台、栏杆和梯子等零部件的安装。

3.3 组合框架的预紧

预紧组合框架前首先应按照图纸尺寸和精度要求对框架的精度进行测量和调整。并将应变片和导线及仪表装置全部安装到位。

本体预应力组合框架的拉杆和被预紧构件 (立柱和梁) 之间的载荷及变形量如图4所示。

由于在预紧过程中, 每组拉杆所承受的拉力不相等, 整个预紧过程中各组拉杆处于变张力预紧状态, 故不能对拉杆依次预紧, 需按照图5所示方位和编号顺序, 对各拉杆进行编号预紧。

在预紧过程中预紧后一组拉杆时, 前一组拉杆产生一定的回缩量。各组根拉杆的预紧力、伸长量, 以及计算所得的预紧油缸的介质工作压力如表2所示。

施加预紧力。每两根拉杆同时预紧, 需使用专用液压预紧工具, 如图6所示———由超高压泵、随机带的高压软管和三通体同时联接到两个预紧螺母油缸的进油口附接法兰构成。依编号顺序对左右两侧拉杆螺母分别进行预紧, 控制预紧螺母油缸压力, 平均分三次升压, 最后达到表2规定的压力。每次升压达到要求的压力后, 从支承套的开口处各个拧紧拉杆固定螺母, 记录压力和固定螺母位移量, 然后使油泵卸压。

在拧紧拉杆螺母时, 为确认螺母位移达到要求的数值, 应测量螺母位移量。可由螺母外径尺寸及测量螺母旋转过的弧长C弧长=1296.02mm求得相应转过的角度θ=390.825°及螺母相应总位移量δ=17.37mm。同时还要分别测量拉杆在预紧时的伸长值和油泵卸压后的回缩量。油泵卸荷后, 拧出预紧螺母, 再按顺序依次对其余拉杆固定螺母进行预紧, 使预紧螺母油缸的表压力均达到表2的规定值, 并各个拧紧拉杆螺母。实施中同时进行电测监视预紧过程, 并根据具体情况作出相应调整。全部预紧完成后对第一组预紧的两根拉杆进行二次拉伸检验, 使拉杆达到平均预紧力时, 检查固定螺母与上横梁垫板贴合间隙, 应≤0.05mm。完成所有拉杆的预紧后, 复检框架精度, 安装防松装置, 焊接防松挡块等。

预紧过程中的注意事项: (a) 预紧螺母的行程最大允许值为20mm, 严禁超程使用; (b) 预紧时的每次表压值应一致; (c) 根据测试数据验算, 使拉杆的伸长量与平均伸长量之比小于5%, 以使四根拉杆在工作时受力均匀; (d) 在预紧螺母油缸升压和卸荷过程中, 应注意测试拉杆的伸长量和回缩量是否与计算值相符。如有严重偏差, 应暂停预紧工作, 进行核查。 (e) 仔细测量和观察上梁的实际位移量, 以确认对立柱施加了正确的压应力。 (f) 防止预紧螺母在频繁装拆过程中与拉杆螺纹粘死或拉伤。

4 结语

自由锻造油压机常锻工况能耗特性 篇4

锻造油压机广泛应用于核电、舰船、航空航天以及能源等领域的装备制造中,具有明确的战略意义[1,2]。自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔等,由于其所需的锻造频次低、行程较大,一般称其为常锻工况,这种锻造工艺大约占锻件成形过程的90%,即锻造油压机液压控制系统绝大部分时间服务于常锻工况。而锻造油压机液压控制系统不同于普通的液压传动系统,它压力高、流量大,其输入功率往往达数千千瓦甚至上万千瓦,低的传动效率势必产生巨大的能源消耗和经济损失。因此,研究其常锻工况的能耗机理,探寻影响其能耗的关键因素,对实现绿色锻造具有重要意义。

近年来,国内外学者在如何提高油压机控制精度[3,4,5]、减少卸压卸荷冲击振动[6,7,8]等方面做了许多工作,使油压机的控制性能有了较大的提高,但对其能耗特性的研究仍处于探索阶段[9,10,11],尤其是广泛应用的大功率锻造油压机电液比例系统更是鲜有报道。目前关于高效率的液压传动系统的研究,主要分为两大类:一类是采用高效率低能耗的液压元件,如利用低功率电磁铁[12],高集成低压降的液压单元[13],采用蓄能器降低泵源输入功率[14]等;另一类是设计新型节能系统,如二次调节系统[15]、负载敏感系统[16]、变转速调节系统[17]等。上述研究成果虽然在一定程度上提高了液压系统的传动效率,但是其仍旧受制于高能耗的困扰,而且,液压系统能耗的产生不仅和系统元件、系统形式有关,而且受操作模式、人员操作习惯、控制流程、工艺设计等外界因素的影响,尤其对于大功率锻造油压机电液比例控制系统更是如此。因此,综合考虑液压系统和外界影响因素,探究液压传动系统的能耗机理,明确系统产生能耗的原因,才是解决液压传动系统低传动效率的有效途径。

对于大功率锻造油压机电液比例控制系统,其能量的耗散主要来自液压元件产生的节流和溢流损失。本文以20MN快锻油压机电液比例控制系统为研究对象,针对自由锻造油压机常锻工况拔长工艺,建立其电液比例系统能耗计算模型,综合考虑操作人员、液压控制系统、工艺、负载等因素,通过仿真分析常锻工况能耗特性及其影响因素,意在揭示大功率自由锻造液压系统能耗机理,为自由锻造设备的绿色改造和新型节能油压机液压系统设计提供理论指导。

1 常锻液压驱动系统原理

自由锻造油压机典型的液压原理示意图如图1所示。该系统主要由定量泵2、溢流阀3、比例插装阀6、液压缸7与8、活动横梁9和控制器组成,考虑到投资成本,泵源往往以定量泵为主,变量泵只在锻造速度极低的工况下使用,如镦粗的最后阶段。为了提高控制精度和操控性,锻造油压机液压控制系统采用大通径电液比例插装阀,主要包括主缸进液比例阀6.1,主缸排液比例阀6.2,回程缸进液比例阀6.3和回程缸排液比例阀6.4。

锻造油压机电液比例控制系统一般配置伺服手柄,该伺服手柄既能实现操作手柄推动角度的模拟量控制,又能触发数字开关量。锻造过程中,伺服手柄推动的角度和电液比例插装阀的阀口开度成正比,数字开关量触发相应的阀组,使其按照一定的逻辑顺序动作。伺服手柄运动角度(模拟量和数字量)和各电液比例插装阀动作关系如图2所示。下面结合油压机的典型工作过程阐述其操作原理。

1.电机2.定量泵3.溢流阀4.单向阀5.高位油箱6.比例插装阀7.主缸8.回程缸9.活动横梁10.电磁换向阀11.操作手柄12.操作工

(1)回程缸排液比例阀(2)主缸进液比例阀(3)主缸排液比例阀(4)回程缸进液比例阀

油压机典型的工作过程一般包括空程下降、减速、工进加压、停止、卸压、回程。油压机活动横梁不动,即在停止位时,手柄在中位,为防止操作人员轻碰手柄而造成油压机误动作,一般操作手柄设置3°~5°操作死区。此时,仅主缸卸荷阀保持开启状态,主缸通低压,保证油压机可靠地处于停止状态。

(1)空程下降阶段。向前推动手柄,主缸进液比例阀和回程缸排液比例阀开启,通过控制回程缸排液阀开口实现对活动横梁的无级调速。该阶段主要由高位油箱供油,由图2可知,压机空程区和加压区重合,此阶段主缸进液比例阀也开启,主泵可向主缸补充部分流量。

(2)减速、工进加压、停止阶段。当快要接触工件时,手柄向0°位置移动,回程缸和主缸进液比例阀阀口同时缩小,动梁移动速度降低,缓慢接触工件。然后向前推动手柄,进入加压工进阶段。此时,工进速度主要由主缸进液比例阀和回程缸排液比例阀来协同调节,这种操作方式要严格控制主缸进液比例阀和回程缸排液比例阀的阀口开度大小比例,使两缸速度满足流量连续性方程。当压下到预设位置,操作手柄向后推动,锻造结束后,向后推动手柄,主缸进液比例阀和回程缸排液比例阀关闭,然后触发数字开关信号发讯,使主缸排液阀按照一定比例的斜坡开启,保证卸压的平稳性,压机处于停止位。

(3)回程阶段。进入回程区域后,操作手柄推动角度仅与回程缸进液阀开口大小成比例,主缸排液阀一直处于最大开口状态,回程速度完全由回程缸进液阀决定。

2 能耗计算模型

基于自由锻造油压机液压控制系统原理,可得常锻工况压力流量分布图,如图3所示。自由锻造油压机泵输入功率主要由对负载所做有用功、节流损耗和溢流损耗组成,管路能量损失可忽略不计[18]。

取单个典型工作过程为一个能耗计算周期,时间为T。通过采集图3所示系统各关键元件处的前后压力及通过该元件的流量,经过计算可得出该元件的能耗,进而求出系统各部分能量的分布状态。系统的输入功,即泵总的输出功为

式中,ps为系统输出压力;qs为所有泵输出流量之和。

由于采集锻件受力值存在一定的困难,故计算有用功时采用负载消耗功,其计算公式为

式中,p2为主缸压力;p3为回程缸压力;Az为主缸面积;Ah为回程缸面积;v为活动横梁移动的速度。

节流损失能耗主要存在于主缸和回程缸油路的电液比例插装阀,其计算公式为

式中,Wsv1、Wsv2、Wsv3、Wsv4分别为主缸排液比例阀、主缸进液比例阀、回程缸进液比例阀及回程缸排液比例阀的能耗;p1为主缸进液比例阀及回程缸进液比例阀前压力;p0为油箱压力;p2为主缸压力;p3为回程缸压力;q2、q3、q4、q5分别为通过主缸进液比例阀、回程缸排液比例阀、主缸排液比例阀、回程缸进液比例阀的体积流量。

溢流损失功由溢流阀压差及溢流流量计算得出。溢流损失功计算公式为

式中,q1为溢流阀组体积流量之和。

3 仿真模型研究

为更加准确地对油压机常锻工况进行能耗分析,研究关键参数对油压机常锻工况能耗的影响,以20MN锻造油压机为例,建立其仿真模型,并通过工业现场实测数据对其仿真模型进行修正。

3.1 控制流程

仿真过程通过手柄位置给定控制信号来模拟,具体控制流程如图4所示。

假定油压机按图4所示预设位移曲线运行,A、B、C、D、F、E点分别对应快速下行、减速下行、压下、下压位移设置点、卸压返程、减速各个阶段开始点,当活动横梁运动到各个阶段的起始点时,触发相应斜坡信号,以控制相应的比例阀的开度,进而控制液压缸输入输出流量大小,使油压机完成相应动作。另外图4中不同的比例增益k值决定了斜坡信号的不同斜率,进而决定了比例阀不同的开启速度。k值大小可根据工艺及操作工操作感调试设定。根据油压机压下速度和返程速度的需求,压下时采用8台定量泵供给,返程时则采用6台定量泵,流量稍大于油压机速度要求。

3.2 仿真模型及参数

以20MN油压机电液比例控制系统为例,外负载通过AMESim液压库中的LSTP00A-elastic contact单元来模拟,利用AMESim建立其仿真模型。因主缸和回程缸固连在活动横梁上,可简化为双作用单出杆液压缸。

本文中利用AMESim中的活性指数工具进行能量分析,该工具可以对系统能量的分布以及能量的主被动项作直观系统的评价。AMESim中液压阀的能耗可以直接从仿真后阀的变量中提取出来。泵的输入功通过采集泵口压力和流量得出。

仿真模型中参数设定见表1。空程快下和回程速度最大值为350 mm/s,工进最大速度为100mm/s,系统压力设置为31.5MPa。

3.3 实验验证

基于20MN油压机加载测试数据,与仿真曲线相比较,以修正仿真模型。20MN油压机仿真和实验曲线对比如图5所示。

从图5可以看出,实验过程中,动梁先快速下行,接触工件前为防止冲击锻件产生振动,将回程缸排液比例阀开口减小,此时动梁的速度减小。接触锻件,主缸进液比例阀打开,主缸的压力开始增大至17.5MPa,进入工进阶段,由于回程缸排液比例阀阀口与主缸进液比例阀阀口按比例变化,手柄向前推动随着阀口开大,回程缸压力逐渐减小。工进结束后,手柄回置小角度,节流作用造成回程缸压力迅速增大。卸压时,主缸的压力迅速减小,随后压机快速回程,回程缸压力快速增大至24MPa,由于主缸排液阀的存在压降,主缸压力维持在2MPa。到达上工位点前,回程缸进液比例阀开度减小,动梁减速回到上工位点,回程缸进液比例阀和主缸排液比例阀关闭,锻造结束。

由图5可知,实验和仿真压力及位移曲线走势相同,验证了仿真模型的正确性,但是由于忽略了管道、泄漏等因素的影响,仿真曲线响应稍快于实测曲线,这对研究常锻工况的能耗分布规律及影响因素影响很小,故本文基于此仿真模型开展能耗特性分析。

4 能耗特性分析

4.1 20MN油压机常锻工况能耗分析

根据能耗计算方法以及仿真结果,可得系统各比例节流阀节流损失及泵口溢流损失,见表2(系统总输入功为3 482 150J)。系统的位移压力曲线如图6所示。

1.仿真位移2.仿真主缸压力3.仿真回程缸压力4.仿真泵口压力

结合表2和图6分析可知,主缸进液阀在系统空程下降和停止阶段不可避免地存在小开口情况,由于节流作用使泵口压力升至溢流压力,导致比例阀压降过大,造成较大的节流损失,占系统总输入功的27.83%。

回程缸排液比例阀在空程阶段调节下降速度,会产生一定的节流损失,在工进阶段阀口全开,不会产生节流损失,因此,回程缸排液比例阀处能耗较小,占系统总输入功的2.57%。

在回程阶段,回程缸进液比例阀快速开启,产生的节流损失较小。但是在达到上工位点前,为防止急停产生冲击,回程缸进液比例阀开口减小,动梁减速,造成了5.12%的节流损失。主缸排液比例阀在回程阶段直接全部打开,但是由于通过该阀口的流量较大,阀前后存在一定压差,故该节流损失占系统总输入功的4.23%。

溢流阀组处能耗损失较大,只要系统的流量输入大于活动横梁的速度需求,且两者差值越大,产生的溢流损失越大,占系统总输入功的38.21%。

4.2 不同负载对能耗特性的影响分析

自由锻造油压机通常会工作在部分载荷区,以20MN自由锻造油压机为研究对象,设其工作在1200t、1700t、2000t三种不同负载工况时,分别进行锻造过程仿真,压机位移曲线仿真结果如图7所示。

1.负载1200t 2.负载1700t 3.负载2000t

由图7可以看出,在不同负载、相同的控制流程下,压机的空程下降过程中位移曲线相同,而接触工件后小负载锻件的变形速度快。返程过程中位移曲线的变化不受负载影响,因此,不同负载下返程阶段位移曲线走势相同。在三种不同负载下,各比例阀阀口处节流损失对比如图8所示。

1.负载1200t 2.负载1700t 3.负载2000t

从图8中各曲线分析可以看出,由于负载的增大,除主缸排液比例阀外,其他三处比例阀两端压差均减小,这样就使得其总能耗值都是随着负载值的增加而降低。对于主缸排液比例阀,负载较大时返程初始主缸背压较大,使得主缸排液阀两端的压差较大,在流量相同时,能耗较大。不同负载下溢流阀处能耗对比如图9所示。

1.负载1200t 2.负载1700t 3.负载2000t

从图9可以看出,负载较小时工进速度较快,工进时间较短,使得停止时间较长,而停止时系统流量全部溢流,这样就使得溢流阀溢流量增加,造成更多的能量浪费。不同负载作用下的系统能量传递效率对比分析见表3。

通过对比表3中数据可以看出,随着负载设定值的增加,系统所做有用功增加。同时,使得系统能量传递效率随着负载设定值的增加而有了明显的提升。因此,在实际工程中,压机在满载时工作能量利用率较高,要尽量避免使油压机“大马拉小车”,从而提高能量利用率。

4.3 操作工操作速度对能耗特性的影响分析

操作工的熟练程度决定其操作速度,而操作速度对压机的能量传递效率也会产生影响。

将负载设定为2000t,此时调节四个阀的输入信号比例增益k值,可模拟操作工操作速度的影响。操作越快,k值越大,完成相同阀口开度所用时间较短,反之亦然。

调整操作速度前后的阀输入信号对比,如图10所示。由图10可知,各比例阀的启闭斜率对比明显,可以用来进行能耗机理对比研究。通过仿真对比分析,得到操作速度不同时的位移曲线,如图11所示。

由图11可知,在同一负载下,操作速度不同时,二者位移趋势相同,下行的行程和工件压缩量也相同。

操作速度不同时各阀处节流损耗对比如图12所示。由图12中的对比分析可以看出,操作速度不同,下行阶段的主缸进液比例阀和回程缸排液比例阀能耗值对比较为明显,主缸进液比例阀在操作快时能耗约为操作慢时能耗的81.32%,回程缸排液比例阀能耗为操作慢时能耗的86.43%,即下行过程在操作慢时能耗值较高。主缸排液比例阀能耗在操作快时与操作慢时的比较,能耗降低了14.1%,回程缸进液比例阀能耗在操作慢时比操作快时能耗多9.63%。

从各比例阀的节流能耗对比可以看出,操作慢时系统完成动作所需时间较长,节流损失增大,从而体现出操作工的熟练操作能使系统更加节能。

系统总能耗中溢流阀处溢流损失所占比重较高。操作速度不同时,溢流阀处溢流能耗曲线如图13所示。

对比图13中的操作速度不同时溢流阀能耗损失可知,阀启闭慢时会造成大量的溢流损失,这样就使得其溢流能耗大大增加,较快启闭速度时的溢流损失约为较慢启闭速度时溢流损失的90.21%,降低了系统溢流损失。操作速度不同时的能耗分析见表4。

由前文分析和表3中的能耗值对比可知,在同一负载下,熟练的操作可以使得系统整体节流损失与溢流损失都减少,这样使得系统能量传递效率提高。因此,提高操作工的熟练程度对降低能耗提高能量利用率起着关键的作用。

5 结论

(1)针对自由锻造油压机常锻工艺,本文建立了其能耗计算模型,给出了其控制流程,并以20MN自由锻造油压机为例,建立了其仿真模型,通过20MN油压机实测数据与仿真结果进行对比,验证了仿真模型的正确性,为常锻工艺能耗特性研究打下了基础。

(2)常锻锻造过程中,由于活动横梁速度变化范围较大,恒定的流量源输入不能匹配负载的变化,导致20MN自由锻造油压机电液比例控制系统的能量利用率仅为14.3%。

(3)虽然比例阀的使用提高了系统的控制精度和操作工操控感,但是由于伺服手柄与比例阀开口度成比例,在操作手柄前后运动过程中,比例阀不可避免地要经过小开口,在比例阀两端形成很大压降,导致较大的能量损失。

自由锻造液压机 篇5

自由锻造水压机是我们北方重工压延设备分公司的主打产品, 水压机在机械工程中主要用于锻压工艺。它的特点是:工作行程大, 在全行程中都能对工件施加最大工作力, 能更有效地锻透大断面锻件, 没有巨大的冲击和噪声, 劳动条件较好, 环境污染较小。水压机特别适用于锻压大型和难变形的工件。水压机分为自由锻造水压机、模锻水压机、冲压水压机和挤压水压机等。我公司向德润重工集团提供的压机为自由锻造水压机, 规格为72MN, 该系统分为水泵站和压机两部分。

1 本系统中水泵站部分主要需要电气控制的元件有:

1.1高压水泵电机, 技术数据型号:Y500-6功率:710KW

电压:6Kv IP2数量7台

1.2润滑油泵电机, 技术数据电压:AC380V功率:2.2KW数量7台

1.3减速机润滑油泵电机, 技术数据电压:AC380V功率:0.82KW数量7台

1.4乳化液搅拌箱电机, 技术数据电压:AC380V功率:1.5KW数量1台

1.5冷却循环电机, 技术数据电压:AC380V功率:, 30 KW数量1台

1.6电机防潮加热器, 技术数据电压:AC220V功率:0.2KW数量7台

1.7二位五通单电控换向阀电压:DC24V数量12个, 主要用于控制高压水泵及液压闸阀

1.8双金属温度计, 技术数据型号:WSSX-401电压:DC24V或DC24V以下, 主要用于测量实际温度值

1.9液位显控器, 技术数据型号:JB/T2001.58-1999电压:DC24V

200m以下的纯阻负荷N=12发讯点数:12点

1.10需要监控的铂热电阻和压力开关等。

2 本系统中水压机部分主要需要电气控制的元件有

2.1液压站油泵电机, 技术数据型号:Y160L-4-B35功率:15kW电压AC380V电流30.3A, 数量2台

2.2液压站冷却电机, 技术数据型号:Y112M-6-B35功率:2.2kW电压AC380V电流5.6A, 数量1台

2.3比例阀, 技术数据型号:DHZO-AE-07.1-S5/E线圈电压DC12V数量2台主要用于液压伺服泵站控制主分配器和液压伺服泵站控制移动工作台分配器

2.4绝对值型编码器, 技术数据电压:DC24V主要用于移动工作台的移动位置, 主分配器转轴和移动工作台分配器的位置检测

2.5需要监控的铂热电阻和压力开关和位移传感器, 限位开关等。

3 具体电气控制方案

针对以上的需要电气给予控制的一次元件, 决定采用以下电气控制方案:

3.1系统中的泵站部分由七个高压电机控制柜, 两个低压电机控制柜和一个PLC控制柜组成, 由于需要检测的铂热电阻较多所以采取了用巡检仪来检测电阻温度的控制方式, 并且将巡检仪与PLC进行了MODEBUS通讯, 以便PLC能实时的监控各个主电机的铂热电阻温度。该PLC控制柜中的PLC部分的元件全部采用西门子公司产品具体组成如下:

中央处理单元6ES7315-2AH14-0AB0

电源模块6ES7307-1KA01-0AA0

存储卡6ES7953-8LG11-0AA0

前连接器6ES7392-1AJ00-0AA0

365连接器6ES7365-0BA01-0AA0

开入模板6ES7321-1BL00-0AA0

开出模板6ES7322-1BH01-0AA0

模入模板6ES7331-7KF02-0AB0

MODBUS通讯模板6ES7341-1CH01-0AE0

MODBUS模块密匙6ES7870-1AA0-1YA0

以太网通讯模块6GK7 343-1EX21-0XE0

触摸屏6AV6 642-0BA01-1AX1

3.2系统中的压机部分由一个控制柜, 二个操作台组成, 将控制柜作为主站, 一个操作台, 和另一操作台上的触摸屏作为从站通过PROFIBUS-DP通讯网络联到同一个网络上, 实现了其内部的DP网络通讯。该PLC控制部分的元件全部采用西门子公司产品具体组成如下:

控制柜部分:

中央处理单元6ES7 315 2EH13-0AB0

电源模块6ES7 307-1BA00-0AA0

存储卡6ES7953-8LG11-0AA0

前连接器6ES7392-1AJ00-0AA0

开入模板6ES7 321-1BH02-0AA0

开出模板6ES7322-1BH01-0AA0

模入模板6ES7331-7KF02-0AB0

模出模板6ES7 332-5HB01-0AB0

SM338模块6ES7 338-4BC01-0AB0

操作台部分:

电源模块6ES7 307-1BA00-0AA0

IM153-1 6ES7 153-1AA03-0XB0

前连接器6ES7392-1AJ00-0AA0

365连接器6ES7365-0BA01-0AA0

开入模板6ES7 321-1BH02-0AA0

开出模板6ES7322-1BH01-0AA0

模入模板6ES7331-7KF02-0AB0

3.3泵站和压机之间的通讯

根据技术协议的要求, 泵站和压机之间的通讯采用以太网通讯。泵站部分单独选用了一块用于以太网通讯的通讯模板6GK7343-1EX21-0XE0, 压机部分选用的CPU6ES7 315 2EH13-0AB0本身就带有以太网通讯口。通过以太网把双方需要的信息传送开来。

该压机现在已在浙江德润重工公司投入运行, 经实际工作检验, 该压机性能良好, 电气控制技术先进, 在同一电控系统中采用多种通讯网络方面也汲取了宝贵的经验。

摘要：水压机在机械工程中主要用于锻压工艺, 本文从水泵站和压机两部分进行分析, 压机现在已在运行, 经实际工作检验, 该压机性能良好, 电气控制技术先进, 在同一电控系统中采用多种通讯网络方面也汲取了宝贵的经验。

关键词：水压机,西门子PLC,MODEBUS通讯协议,以太网通讯协议

参考文献

[1]SIEMENS.S7-300可编程序控制器手册.

[2]SIEMENS工业以太网通讯手册.

[3]SIEMENS现场总线部件手册.

快速锻造液压机的液压系统设计 篇6

快速锻造液压机,是上世纪60年代开始发展起来的一种新型锻压设备。由于该设备机械化程度高、速度快,又能控制压下量的尺寸,在锻压行业应用也越来越多。对于快锻液压机,它的主要功能是实现快锻时有高的锻造次数及锻件尺寸控制精度,而保证这些性能实现的关键在于液压控制系统的设计。

2 液压系统的基本要求

(1)在计算机控制下,能实现液压机在较小工作行程和回程时有较高的工作循环次数即快锻次数,通常应大于80min-1。

(2)液压机在较高锻造次数下工作,要使液压系统的冲击、振动控制在最小范围之内,即系统在高压大流量(几千升乃至上万升)、工作循环次数较高状态下,能安全、正常、稳定工作,并要充分保证液压机本体工作的平稳性。

(3)由于活动横梁的位置直接影响到锻件的尺寸精度,要求控制液压机百吨左右的横梁的动作,包括空程下降、回程至停止、加压至回程位置等,横梁位置控制精度±1mm。

3 液压系统设计思想

(1)考虑到系统属高压大流量系统,为了减小液压冲击与振动,尽量缩短管路,特别是主进油阀块和卸压阀块尽可能靠近主工作油缸和两个回程油缸。在主缸进油阀块和回程缸进油阀块上,安装有插装式比例阀作为进油阀。由于比例阀带有位移传感器,可以根据所给定的电信号使主阀处于关闭至全行程范围内的任意位置,从而可以实现主阀最大流量范围内的流量随意调节。主阀的启闭速度也完全可以根据所给定的电信号随意调节,从而实现动梁速度的调节并减小冲击振动。

(2)液压系统采用油泵直接传动,阀组高度集成化,组合成几个液压集成块,从而大量减少外接液压管路和管式连接的液压元件,减小系统的冲击振动。

(3)在精整锻造过程中,所需压力比镦粗时小得多,行程量也小。故采用回程缸和工作缸连通构成差动系统。回程缸常通高压油省去回程时系统的建压时间,以此来增加锻造次数。锻造精度的控制通过回程缸的背压来实现。在液压机加压时回程缸液压油经平衡阀及排液阀排出,回程缸内始终有一定背压平衡动梁下降时产生的惯性力,保证液压机停止位置的精度,即锻件高度尺寸精度。

(4)快锻液压机把主缸的进油和排油分开,使它们走两股道,让液体在系统内沿单行道走环形回路,从而大大减少了液压冲击和振动。

(5)各种液压元器件包括主泵、主阀、先导阀及监控元件全部选用进口元件,以保证系统工作的可靠性和稳定性。其余选择标准逻辑阀插装组件,性能好,质量高,互换性好,备件易购置,同时液压阀块的制造也相对简单。

4 25000kN快锻压机的液压系统设计及注意事项

(1)大通径的高压管路使用接管法兰。由于快锻液压机管子壁厚一般比较厚,在使用传统插焊法兰时,管道会受到液压油的冲击,冲击位置如图1箭头处所示。久而久之,液压油的反复冲击会使管路与法兰的焊缝松动,导致漏油。比较好的解决方法是使用接管式法兰,只要在管子坡口处焊接即可。

(2)由于泵的高压油、回油及泄油都是连到主管路上通油缸或油箱,因此,要加截止阀,防止检修泵时主管路里的油流出。

(3)阀台要比主管路要高,防止在检修阀块时主管路里的油在重力作用下回流阀块。同时在主管路上增加排气装置,可以防止出现虹吸现象并在启动时放掉管道中的空气。

(4)高压管路不使用弯头,采用压机折弯。由于弯头的弯曲半径为外径的1.5倍,弯曲半径小,造成弯头承受的液压冲击大,时间长了,容易漏油。而采用机械或人工煨弯由于其弯曲半径大,可避免此问题。但弯管应在装有胎具的弯管机上进行,管子煨弯后,不允许有皱纹和裂纹。

(5)对系统油温、油压均有显示和控制及连锁、报警等。在油箱上设置一个液位显示控制器装置,随时显示液位位置和变化,并将控制点的信号取出通过电气控制循环阀的动作,与主泵、循环泵等连锁。

(6)在低压管路上均设有橡胶减振器,另外对较小的高压管路尽量选用了高压胶管,这样可以减小振动,防止泄漏,同时为管道的安装和检修创造了良好的条件。正确安装的软管应该弯数最少,用直角接头代替直接头可以减少弯数,缩短长度。同时用支架和管夹固定软管,以减小软管的摆动,避免在升压及卸荷时出现的“劈啪”声。

(7)具有外部泄油的减压阀、顺序阀、电磁阀等的泄油口与回油管连通时不允许有背压。否则应单独接回油箱,以免影响阀的正常工作。

(8)将系统的各个部分的工作压力、管路、阀的开启状态等信号检测出来,提供给电气控制系统,以达到对液压系统各动作状态的显示、控制、联锁、报警、保护,以确保系统能安全正常工作。比如蝶阀增加接近开关,防止在蝶阀没有打开的情况下泵吸油或系统回油。

5 结束语

实践证明,机器液压系统的质量将直接影响到液压机以后的调试及生产过程的顺利与否。在设计安装过程中注意到以上问题,不仅方便后期的维护工作,更重要的是可以大大减少生产过程中的停机时间,提高生产效率,使液压机充分发挥其潜能。

摘要：随着制造业的迅速发展,自由锻件的市场需求量日益增大,对自由锻造液压机的需求十分紧迫。本文探讨了在设计这类液压机液压系统时的思路及需要注意的一些细节。

关键词：机械制造,液压系统,快速锻造液压机,设计

参考文献

[1]雷天觉.新编液压工程手册.北京理工大学出版社,1998-12.

[2]徐灏,等.机械设计手册.北京:机械工业出版社,2000-06.

[3]张利平.液压站设计与使用.海洋出版社,2004-02.

[4]中国机械工程学会锻压分会.锻压手册.北京:机械工业出版社,1993-09.

[5]杨大祥,等.165MN自由锻造油压机的液压控制系统.重型机械,2006-03.

[6]俞新陆.液压机的设计与应用.北京:机械工业出版社,2006-12.

锻造液压机液压系统的维修与管理 篇7

1 锻造液压机液压系统的组成

锻造液压系统与其他设备液压系统一样, 具有液压系统的一般共性, 这主要表现在锻造液压系统具有一般液压系统的组成原件, 主要包括动力元件、控制元件、执行元件和其他辅助元件等四大模块, 锻造液压机液压系统的油箱主要保障对设备需要的工作油进行事前储备, 而锻造液压机液压系统的过滤器主要功能是对工作油进行过程过滤, 进而最大限度的保障工作油的相对清洁, 而液压系统中的液压泵主要功能是在液压系统正常工作时产生定值压力和流量, 保障工作油具有相对稳定性, 因为这能够保证液压系统对一些重要控制元件执行相关指令, 如压力阀、流量阀、方向阀等。锻造液压系统的液压缸主要功能是保证工作时生成数字。正确认识和理解锻造液压机液压系统的构造元件及其工作原理是进行液压系统维修与管理的重要前提。

2 锻造液压机液压系统管理要点

锻造液压机液压系统的管理中最重要的第一就是加强对液压系统的保养, 而保养的重要方面就是能够避免也不必要的失误造成液压系统的故障, 对液压系统的维修与管理要重视事前的故障控制, 随着工业技术的飞速发展, 人们对机器设备进行事前维护已经受到了越来越多工程师的重视, 拒不完全统计, 液压系统的故障大多数是由于液压油品质部良引起的。主要可以从以下几个方面着手。

2.1 锻造液压机液压系统管理要重视工作油的加注

锻造液压机液压系统所使用的工资油对液压系统稳定性具有十分重要的意义, 液压系统使用的液压油的好坏直接决定了液压系统的工作效率和系统的稳定性, 对液压系统所使用工作油具有明确的技术规范指标, 特别是对其中工作油的相关规定如要满足液压系统其对对工作油液粘温特性、抗氧化性、耐磨性、润滑性等性能指标的要求加注时应注意按照技术资料规定的液压油型号进行加注。

2.2 重视锻造液压机液压系统工作油和过滤芯的更换

锻造液压机液压系统在工作时对工作油的要求较高, 因为在锻造液压机液压系统工作时, 工作系统本身在运转过程中会产生杂质, 工作油产生杂质会破坏油液循环, 这会直接导致油液循环中产生的相关杂质吸附在液压系统的油芯上, 最极端的情况下还会导致油路堵塞, 使得油路的流通性变差, 进而影响液压系统的正常运作, 因此对锻造液压机液压系统油芯要保证定期进行清洗和更换显得很有必要。

3 锻造液压机液压系统的故障诊断

锻造机液压系统的诊断是液压系统维修与管理的重要内容, 锻造液压机液压系统故障诊断要把握两个重要的关键, 一是液压系统压力和流量是否显示正常, 二是液压系统温度执行元件速度参数显示是否正常, 这是把握锻造液压机液压系统诊断的两个关键点。

锻造液压机液压系统进行诊断应该重视对元件故障的诊断, 因此在对液压系统元件进行诊断时要找出故障元件, 这是液压系统诊断的关键, 一般情况下, 锻压液压机液压系统在故障诊断与维修时可以采取一些有效的检查方法进行故障排除, 主要集中在以下几个方面。

3.1 直接观察法

直接观察法是比较常用的一种检测方法, 无论是在工程机械检修还是在医疗服务领域观观察法都扮演着十分重要的角色, 直接观察法简单说就是通过工程师对机械设备进行肉眼观察, 通过对机器设备进行观察, 通过对关键部位进行直接触摸, 进而实现对设备故障的诊断, 当然这是建立在拥有专业知识和丰富经验的基础上, 直接观察法并不是万能的, 通过这种方法主要是检查液压系统关键设备是否存在破裂、漏油、松脱和变形等故障现象, 通过工程师的观感和触觉来判断液压系统关键元器件是否工作正常, 还有是否存在异常声响等。

3.2 元件调换法

在对设备进行直接观察法后如果没有发现相关问题, 并且现场并不具备对设备进行维修, 遇到这种情况时, 可以采用工程师运用较多的元件调换法对液压系统精密元器件进行调换检查, 对于液压系统的一些精密元器件, 无法进行现场检修, 就采用元件调换法, 如液压系统中的溢流阀、单向阀之类的体积小和易拆装的元件, 可以采用元件调换法, 这种方法操作起来并不复杂, 也相对较为简单。

3.3 仪器检测法

液压系统出现故障采用的检修方法也相对较多, 其中仪器检测法也是比较关键的方法, 仪器检测法的关键在于借助检测设备对液压系统关键元器件的相关数值进行检测, 根据仪器设备反馈的数值进行故障诊断, 如液压系统中油压数值、流量数值、油温数值等, 通过对这些进行测量, 来判断液压系统的故障所在, 这些检测数值是判断液压系统故障的关键参考数据, 仪器检测在液压系统故障排除方面具有广阔的运用前景。

摘要：新型材料的不断出现, 客观上对锻造液压机提出了更高的要求, 这往往要求使用的锻压设备具有更强的功能, 但是这也使得锻压设备的维修与管理面临着更大的压力, 因此加强对锻造液压机液压系统维修与管理方面的研究就显得十分迫切, 本文从锻造液压机出现故障的常见原因着手, 分析了锻造液压机液压系统的工作原理, 提出了针对性的液压系统维修与管理建议, 希望能够使读者获得有益启发。

关键词：锻造液压机,液压系统,维修,管理

参考文献

[1]高阶.液压系统维修与保养[M].机械工业出版社, 2009, 20 (36) .

[2]王万婷.锻压机液压系统故障诊断方法探讨[M].工业出版社, 2010.