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二 現代鍛錘技術的發展與創新

知識百科

         ?、?創新設計連缸梁內部結構； 早期的電液錘動力頭從主操作閥到二級閥閥座是由一根無縫管相連， 兩端焊接 。 這根管在工作過程中受交變載荷， 錘頭回程時該管帶載， 錘頭打擊時該管卸荷， 周而復始， 所以對工況比較惡劣的錘就會出現管子破裂和焊縫開裂的現象 。
由于這根管在連缸梁的箱體內部， 一旦失效， 很難修復， 即使修復也很難保證質量， 所以它就成為一個較大隱患， 也是影響動力頭壽命的主要因素 。 為解決這個問題， 我們將二級閥閥座直接移到主閥下面， 去掉了這根焊接管， 而缸體采用整體優質鑄鋼件， 從而實現連缸梁內部的無管化連接， 提高了電液錘關鍵零件的可靠性 。
⑺.開發設計了大通徑閥和二級閥；
隨著大噸位電液錘開發設計， 主缸下腔油環形面積越來越大， 必須有配套通徑的快放閥和主閥， 才能保證大噸位錘的打擊能量和打擊頻率 。 我們在原有的50型閥的基礎上開發設計了配套的70型主閥和二級閥， 后又開發80型主閥和二級閥 。 我們在1噸、2噸自由鍛和模鍛電液錘采用50型閥， 在3噸自由鍛和3噸、5噸模鍛電液錘上采用70型閥， 在5噸自由鍛電液錘上采用80型閥 。
⑻.新型的防撞頂裝置使保護更加安全可靠；
自由鍛錘的錘頭運動特點是快打、快提， 錘頭撞頂機率高， 對緩沖缸的緩沖特性要求高 。 通過對早期的電液錘緩沖缸結構缺點分析， 我們改進了設計， 將緩沖缸和蓄能器的氣腔連同， 使其壓力匹配， 提高了防撞頂的可靠性 。
【二 現代鍛錘技術的發展與創新】 ⑼.解決系統發熱問題
電液錘系統發熱問題， 也是一個很大的技術難題， 它嚴重影響系統的密封性能和工作性能， 對此， 我們采取了以下措施， 有效控制了系統發熱問題 。 一是最大限度地減少系統液阻， 合理選擇油管通徑， 把流速控制在合理范圍內， 二是提高主閥和二級閥耐磨損能力， 減少內卸， 三是采用散熱系數較高的板式換熱器和較大流量的冷卻泵， 提高冷卻速度和油的循環次數 。
⑽.解決油路振動問題；
電液錘的油路振動問題， 對系統的可靠運行也是一大危害 。 為此我們采用阻斷震動源和緩沖振動波的方法， 取得了很好效果 。 一是凡與主機連接的管道和與液壓站連接的高壓管道都采用彈性連接；二是在高壓管道上增加緩沖蓄能器；三是壓力表全部采用耐震壓力表， 表座用四根拉簧懸掛起來， 連接管采用微型膠管連接 。
二、全液壓電液錘
全液壓電液錘是工作缸上下腔工作介質全部采用液壓油， 工作缸下腔始終接蓄能器通常壓， 液壓控制系統單獨對上腔控制 。 提錘時， 控制打擊閥使上腔接通油箱， 即可實現 。 打擊時， 控制打擊閥使上腔與下腔聯通， 此時上下腔油壓相等但作用面積大小不一樣， 因而能實現差動打擊 。
從原理上可以看出， 在打擊過程中上下腔要同時進出油， 雙腔流動， 因此油速受很大的限制， 否則效率會很低， 最好的解決方式是降低流速 。 一但速度下降， 要保持打擊能量不變的情況(E=1/2mv2)， 錘頭質量必須加大 。 而要保持較高的打擊頻次的話， 必須降低行程 。 簡單地說就是“大錘頭、短行程”， 因此全液壓錘僅適用于模鍛錘上， 尤其適合程控的模鍛錘上， 而不適合對手動操作靈活性很強的自由鍛上 。 這種理論， 我們可以從國際上鍛錘發展趨勢得到驗證 。
三、程控全液壓模鍛錘
1、原理：
程控全液壓模鍛錘的基本原理是：采用油泵-蓄能器傳動， 油缸下腔通常壓， 液壓系統對上腔進行單腔控制 。 上腔進油閥(亦稱打擊閥)打開， 來自油泵、蓄能器以及通過差動回路引來的下腔的共三部分高壓油進入上腔， 實現錘頭的加速向下和打擊行程， 上腔一旦卸壓， 錘頭立即快速回程， 打擊能量以控制打擊閥閉合時間的長短來實現 。
2、基本結構
⑴.機身采取立柱與砧座為一體的“U”形機身 。 這種結構形式雖然給鑄造、起重和機械加工帶來一定的困難， 但卻有如下優點：a.增加了立柱的縱向、橫向和傾覆剛度， 確保了錘頭的精確導向， 有利于提高原材料的利用率；b.U形機身使二個立柱亦成為砧座重量的一部分， 有利于整機重量的降低和打擊效率的提高；c.U形實心鑄造機身產生的打擊噪音明顯小于箱形和弓形立柱的機身 。
⑵.導軌：國內蒸—空鍛錘的梳形導軌有力臂短， 無溫度補償的缺點 。 為了不使錘頭因升溫膨脹使導軌間隙減小而導致卡死， 只好加大導軌的冷態間隙， 這就是在蒸—空鍛錘上難以進行精密模鍛的原因 。 我公司開發的50KJ程控全液壓錘采用“X“形導軌結構 。 由于錘頭受熱時呈徑向輻射狀膨脹， 導向面呈對角線布置， 就不會因錘頭受熱膨脹而減小導向間隙 。 我公司的程控錘加大了導板的寬度， X形導軌又有較長的力臂， 這就會明顯地減小偏擊時作用在導軌面上的比壓， 有利于延長導板的使用壽命 。
⑶.液壓系統
a.液壓系統采用油泵—蓄能器組合傳動， 主油缸下腔始終與蓄能器相通， 為常壓 。 液壓系統僅控制上腔， 它是通過對打擊閥閉合時間的控制來實現打擊能量的大小， 打擊閥是三級控制閥， 先導閥是一個二位三通換向閥， 系統對它的質量要求很高， 既要有高頻率而且重復精度要求較高， 因此我們選用進口原裝件；
b.打擊閥采用錐閥結構， 與傳統的滑閥相比， 具有無磨損的優點， 密封可靠性大大提高；
c.油箱采用頂置式結構， 內部油路封閉在主閥塊上， 這樣的結構使得液壓系統實現了集成化， 與油箱采用旁置式結構相比， 管道系統長度大大縮短， 能量損失降低1倍以上， 另外通過集成化， 油路連接實現了無管化連接， 增加了連接的可靠性；
d.液壓系統中在蓄能器與下腔之間設置了安全閥， 一旦錘桿從中間斷裂， 馬上將下腔油與蓄能器切斷， 從而提高了使用的安全性 。
⑷.減振系統采用德國(青島)隔而固技術， 從而隔離了鍛錘在打擊過程中產生的振動 。
⑸.程控系統是根據鍛件需求程序控制打擊能量和打擊次數， 我公司的程控全液壓錘采用OMRON中型C200HS可編程序控制器， 并配以數字輸入輸出模塊， 用以在控制面板上設定打擊能量 。 在保護系統采用四路模擬量輸入 。 電動機采用預埋溫度傳感器方法， 采集溫度數據以供PLC分析， 油溫用插入式傳感器采集油溫變化， 用以全過程PID(循環控制)調節 。