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技術(shù)特點
電液錘工作原理及設(shè)計計算理論
4.1電液錘工作原理  電液錘是在原蒸-空鍛錘的基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)代機電液壓技術(shù),研發(fā)成功的一種新型節(jié)能環(huán)保型鍛造設(shè)備?! ‰娨哄N總的打擊能量由二部分合成,一部分是氮氣膨脹功;另一部分是鍛錘落下部分質(zhì)量所產(chǎn)生的勢能。  電液錘的驅(qū)動介質(zhì)是“液壓油+氮氣”。設(shè)備主缸上腔為壓縮氮氣,下腔為壓力油,其基本動作原理是:主缸下腔進(jìn)油提錘壓縮上腔氮氣,然后通過隨動操作,下腔快速排油實現(xiàn)打擊。  啟動主電機泵組,系統(tǒng)建壓,當(dāng)蓄能器充滿油液后,系統(tǒng)處于保壓卸荷狀態(tài)。向上扳動操作桿,主閥打開進(jìn)油,驅(qū)動快放閥(二級閥)閉合進(jìn)油,主缸下腔進(jìn)油,驅(qū)動錘桿錘頭上行,同時壓縮主缸上腔氮氣蓄能,實現(xiàn)“提錘”動作;向下扳動操作桿,主閥排油,驅(qū)動快放閥打開,主缸下腔排油,錘桿錘頭在主缸上腔氮氣壓力及自重力的作用下開始下行,主缸上腔氮氣釋放壓力,實現(xiàn)“落錘”動作。至此,電液錘就完成了一個“提錘?落錘”動作循環(huán)?! ‰娨哄N的主閥和快放閥是控制整個設(shè)備實現(xiàn)各種動作功能的較為核心的功能部件。二者都是“隨動(伺服)”原理設(shè)計,其控制關(guān)系是“隨動”主閥控制“隨動”快放閥。所以,電液錘的主要動作功能,都是靠扳動操作桿(操作主閥)的速度或幅度來實現(xiàn)的?! ≈卮颉焖俅蠓壬舷掳鈩硬僮鳁U;  輕打——快速小幅度上下扳動操作桿;  慢升——緩慢向上扳動操作桿;  慢降——緩慢向下扳動操作桿;  壓錘——使操作桿處于下位置;  上停錘(提錘待機)——使操作桿處于頂上或上部某一位置;  急收錘——緊急向上扳動操作桿。4.2電液錘設(shè)計計算數(shù)學(xué)模型4.2.1打擊能量的計算或 式中:E——打擊能量(焦)  Po——氮氣初始壓力(帕)  Vo——氮氣原始容積(m3)  ΔV——氮氣膨脹容積=As×S(m3)  As——氮氣驅(qū)動面積(m2)  S——行程(m)  M——錘頭系統(tǒng)質(zhì)量(公斤)  g——重力加速度(9.81m/s2)4.2.2打擊速度計算4.2.3打擊時間的計算4.2.4回程油壓的計算式中:Py——回程油壓Fm——摩擦阻力Ah——主缸下腔面積4.2.5氮氣壓縮膨脹過程描述實際上,由于氮氣特性所決定,在等溫和絕熱壓縮過程中,上面公式中P氣是不斷變化的,因此回程油壓P油也是變化的。當(dāng)錘頭長時間(一般超過五分鐘)停在底下位置時(合模),主缸氮氣室溫度與外界溫度相平衡,相當(dāng)于上圖中的A點。在蓄能器充氣壓力足夠高可使錘頭快速回程到頂?shù)那闆r下,回程時主缸氣室的壓力容積狀態(tài)將沿AB絕熱曲線變化,到B點時溫度高出室溫,容積為V上,壓力為P上,如果立即打擊,則會沿BA變回去。但此時如果停在頂上不動,溫度將會逐漸降低,壓力將由P上降到P上’,即BC。如果這時進(jìn)行打擊,氣體將沿絕熱曲線CD變化,P上’下降到P下’,此時主缸氣室溫度將低于室溫。如果長時間停留在下面(合模),則氮氣溫度將升高,壓力由P下’升到P下,所以有一定的增壓。因上下停留時間不同,主缸氮氣的PV值實際上是在ABCD之間變化的。由圖可見,長時間在下停留后快速回程并立即打擊,所產(chǎn)生的能量比長時間停留在上面高一些,其高出部分即為ABCD之間的面積。
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電液錘結(jié)構(gòu)組成
(1)液壓站部分:主要有油箱、主電機油泵組、濾油系統(tǒng)、電磁卸荷閥組、液壓站本體、管路等組成。(2)動力頭部分:主要有箱體梁、專用閥(三閥)、蓄能器、主油缸、主氣缸、副氣罐、緩沖缸組件、銅套軸承等組成。(3)落下部分:主要有上模具(砧塊)、錘頭、錐套、錘桿等組成。(4)油液冷卻(加熱)部分:分二種冷卻方式,一種是板式冷卻器冷卻方式,一種是電制冷冷卻方式?! ?nbsp;板式冷卻器冷卻方式主要有板式冷卻器、油循環(huán)電機泵組、水循環(huán)電機泵組等組成。   電制冷冷卻方式主要有冷凝機組、油循環(huán)電機泵組及獨立電氣控制部分等組成?! ?nbsp;油液加熱裝置主要有電加熱器組成,且主要在冬季北方寒冷地區(qū)使用。(5)氮氣站部分:主要有氮氣瓶組、高壓球閥、固定架等組成。(6)管路部分:主要有進(jìn)油高壓鋼管及膠管、回油鋼管及軟連接、高壓氮氣鋼管及膠管、管路支架等組成。(7)操作部分:主要有主操作桿、副操作桿、軸承及固定件等組成。(8)電氣控制部分:主要有PLC主控柜、機旁操作柜、壓力傳感件、油溫傳感件、液位傳感件、霍爾開關(guān)組件、光電傳感件(特殊要求時有)、現(xiàn)場電纜等組成。(9)潤滑部分:分人工澆油潤滑、手動油泵注油潤滑和電動油泵注油潤滑三種方式。對電液錘來說,一般選用前二種方式。(10)機身部分:主要有機身及固定件、橡膠墊、導(dǎo)軌及墊板、導(dǎo)軌固定件、上連接板、下連接板(自由鍛)、等組成。(11)砧座部分:主要有砧座、砧墊(自由鍛)、模座、下砧(自由鍛)等組成。(12)基礎(chǔ)部分:分墊木基礎(chǔ)和彈簧阻尼隔振基礎(chǔ)?!  |木基礎(chǔ)主要有墊木及聯(lián)接螺栓、鋼混地坑、瀝青砂石、地腳螺栓等組成?!  椈勺枘岣粽窕A(chǔ)主要有彈簧阻尼隔振單元、基礎(chǔ)塊(鋼混或鋼板)、鋼混地坑、地腳螺栓等組成。
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我公司電液錘結(jié)構(gòu)性能優(yōu)點
(1)打擊能量可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。這一設(shè)計特點,為用戶在鍛造大中小鍛件時,有效利用設(shè)備提供了方便,拓寬了設(shè)備的工藝范圍。提醒:有些用戶,為了提高班產(chǎn)量,隨便調(diào)節(jié)打擊能量,導(dǎo)致設(shè)備超負(fù)荷運行,這樣對設(shè)備是不利的,應(yīng)慎重。(2)足夠的打擊能量。有些廠家生產(chǎn)的電液錘,很多用戶反映打擊無力,達(dá)不到額定打擊能量。其原因是系統(tǒng)設(shè)計問題或違反(不懂)電液錘這方面的設(shè)計理論,犯下了原則性錯誤。用戶自己比較,都反映我公司電液錘打擊有勁,能量充足。(3)具有“專用閥”技術(shù),操作靈活自如。電液錘“專用閥”是控制鍛錘完成全部動作功能核心的系統(tǒng)部件,如果“專用閥”系統(tǒng)設(shè)計不合理,就會導(dǎo)致設(shè)備操作不靈活。有些廠家生產(chǎn)的電液錘,操作“重打”動作沒問題,其它動作,如:輕打、慢升、慢降卻很不靈活,就是這個原因,而這種問題很容易造成安全事故。(4)動力頭箱體梁均衡剛度結(jié)構(gòu)設(shè)計。箱體梁是電液錘關(guān)鍵受力部件。箱體梁設(shè)計為方形箱體而不是階梯形箱體結(jié)構(gòu),經(jīng)過計算機“有限元”剛度分析設(shè)計計算,確保鍛錘打擊時所產(chǎn)生的沖擊力,不會導(dǎo)致箱體梁變形,影響設(shè)備精度和穩(wěn)定性。而階梯形箱體梁勢必產(chǎn)生兩端剛度不均勻,階梯端剛度薄弱變形,容易導(dǎo)致箱體焊縫開裂漏油,且破壞設(shè)備精度。(5)低的內(nèi)泄,低的能耗。液壓系統(tǒng)“專用閥”屬非標(biāo)液壓元件,存在一定量的內(nèi)泄是不可避免的。但如果內(nèi)泄嚴(yán)重,設(shè)備待機狀態(tài)下油泵電機仍將頻繁工作,不但浪費電,而且也降低相關(guān)功能件的使用壽命,所以必須嚴(yán)格控制這些“專用閥”的加工精度,大程度減少內(nèi)泄量。我公司“專用閥”全部在高精度數(shù)控機床上加工,嚴(yán)格保證其設(shè)計間隙,確保其具有低的內(nèi)泄量和低的能耗。(6)防止油氣互串的獨特結(jié)構(gòu)設(shè)計。一是采用高質(zhì)量奧地利進(jìn)口“愛科”牌密封圈;二是在錘桿活塞上,利用“縫隙減壓”原理,使油、氣壓力在活塞上基本平衡,這樣即使密封圈磨損,也不致使大量油液串至氮氣腔。實踐證明,這一獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以有效防止油氣互串現(xiàn)象的頻繁發(fā)生。(7)系統(tǒng)壓力數(shù)顯停機安全保護(hù)功能。當(dāng)霍爾開關(guān)(易損件)失效時,如果操作人員不注意,系統(tǒng)壓力超壓,設(shè)備就會處于高壓溢流狀態(tài)工作,導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱,嚴(yán)重者可導(dǎo)致油管爆裂;當(dāng)油管偶然出現(xiàn)斷裂,如果不及時停機,就會跑掉很多油。為了避免此類現(xiàn)象發(fā)生后造成不良后果,我公司為系統(tǒng)設(shè)置了超壓和失壓數(shù)顯停機安全保護(hù)功能,可有效避免不良后果的產(chǎn)生。(8)油液自動加熱、冷卻功能。當(dāng)油液溫度低于10℃,系統(tǒng)自動對油液進(jìn)行加熱,至20℃時自動停止加熱;當(dāng)油液溫度達(dá)到35℃時(可調(diào)),冷卻系統(tǒng)自動開機冷卻,冷卻到35℃(可調(diào)),冷卻系統(tǒng)自動停止冷卻。油溫超過50℃,系統(tǒng)報警,55℃自動停機。(9)多霍爾開關(guān)控制功能。第 一個霍爾開關(guān)失效后,不必立即停機更換,以免影響正在進(jìn)行的生產(chǎn)過程,造成鍛件重復(fù)加熱,浪費能源。這時其它霍爾開關(guān)繼續(xù)控制設(shè)備工作。待完成該班班產(chǎn)后,再停機更換失效的霍爾開關(guān)。
 2022-11-26   651
我公司電液錘技術(shù)規(guī)范
8.1設(shè)備功能規(guī)范8.1.1打擊能量可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整。8.1.2能夠靈活可靠實現(xiàn)重打、輕打、慢升、慢降、急收錘、壓錘、提錘待機(上停錘)功能。8.1.3 電液錘不能實現(xiàn)“悠錘”操作(這是與蒸-空鍛錘的區(qū)別)。8.1.4 具有電氣和液壓系統(tǒng)自動安全保護(hù)功能(見“第6項”)。8.1.5 具有系統(tǒng)自動冷卻和加熱控制功能。8.1.6具有壓力及油溫數(shù)控功能。8.1.7鍛錘基礎(chǔ)具有彈簧阻尼隔振功能(用戶要求時配置)。8.2主要零部件材料及加工技術(shù)規(guī)范8.2.1砧座和機架?! 〔捎描T鋼材質(zhì),砧座材料牌號ZG200-400,機架材料ZG230-450,采用真空脫氣電弧爐(而非中頻爐)熔煉,執(zhí)行JB/T5000.6-2007《重型機械通用技術(shù)條件  鑄鋼件》標(biāo)準(zhǔn)。鑄鋼件機加工前后各探傷一次,探傷標(biāo)準(zhǔn)需滿足JB/T5000.14-2007《重型機械通用技術(shù)條件  鑄鋼件無損探傷》中Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)要求?! 榱舜_保砧座和機架零件成品精度(尺寸、形狀和幾何精度),其機械加工工序全部采用大型數(shù)控鏜銑床加工。8.2.2錘頭和模座  采用鍛鋼材質(zhì),材料牌號為35CrMo,VD+LF鋼錠。用4000噸液壓機鍛造,“三鐓三拔”工藝,鍛比大于3.0,確保鍛件內(nèi)在質(zhì)量。鍛后和熱處理后各進(jìn)行一次探傷,探傷標(biāo)準(zhǔn)需滿足GB/T5402-91 《鍛件超聲波探傷技術(shù)條件》中Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)要求?! ″N頭上的導(dǎo)軌槽和燕尾槽以及模座上的燕尾槽進(jìn)行表面淬火處理,深度≥2.0毫米。淬火后在專用導(dǎo)軌磨床上磨削加工,保證粗糙度1.6級。  保證錘頭和模座的整體調(diào)質(zhì)硬度,承擊時不會產(chǎn)生局部“塌陷”和整體變形現(xiàn)象。8.2.3錘桿  采用40CrNiMoA鍛鋼材質(zhì),鍛后和熱處理后各進(jìn)行一次探傷,探傷標(biāo)準(zhǔn)需滿足GB/T5402-91 《鍛件超聲波探傷技術(shù)條件》中Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)要求。錘桿表面滾壓加工,粗糙度達(dá)到0.4級,以滿足高速運動和密封的要求。8.2.4動力頭箱體梁  采用整體焊接結(jié)構(gòu),中間主缸座采用整體20鍛件,四周箱體采用Q235中厚鋼板,用CO2保護(hù)焊連續(xù)焊接,焊后對焊縫進(jìn)行探傷處理,保證焊縫無缺陷,并整體退火處理,確保其具有足夠的強度和剛度?! 〔捎脭?shù)控鏜銑床整體機加工,以確保其各部分尺寸、形狀和幾何精度。8.2.5主缸、蓄能器缸和緩沖缸  采用45調(diào)質(zhì)厚壁鋼管毛坯,經(jīng)專用機床加工而成。內(nèi)孔滾壓加工,粗糙度達(dá)到0.4級,確保其密封和相對高速運動的要求。8.2.6油箱  采用Q235鋼板及型鋼組焊而成,焊后不得有明顯變形,平面度誤差達(dá)到1.5/1000,對角線誤差達(dá)到3.0/1000。油箱上面開有二個450×600方形人孔門,以方便維修及清潔油箱?! ∶芊庠囼灒汉负髮λ泻缚p及開孔進(jìn)行密封試驗,用煤油涂抹焊縫和開孔密封面,不得有任何滲漏現(xiàn)象?! ∏鍧嵍缺WC措施:鋼板除銹→組焊→內(nèi)部焊縫打磨清理→拌和油面精細(xì)清理→立即涂液壓油→立即密封油箱。確保油箱清潔度滿足JB/T9954-1999《鍛壓機械液壓系統(tǒng)  清潔度》中19/16級標(biāo)準(zhǔn)要求。8.2.7錘桿密封采用進(jìn)口高質(zhì)量“愛科”牌密封圈,大幅度提高系統(tǒng)密封壽命,避免了頻繁更換密封圈的煩惱。8.2.8采用華德斜軸式柱塞泵,輸油效率高,使用壽命長。8.3電器設(shè)備技術(shù)規(guī)范8.3.1電氣設(shè)備主要包括:PLC主控柜一臺,機旁操作箱二個(主機旁一個,液壓站上一個),數(shù)顯壓力表,數(shù)顯溫度計,霍爾開關(guān),電機,現(xiàn)場電纜等。8.3.2電源8.3.2.1電源為380V/220V—50Hz,三相四線制。8.3.2.2 PLC控制柜使用AC220V—50Hz。8.3.2.3 當(dāng)電源電壓、頻率在下列范圍內(nèi)變化時,所有電器設(shè)備和控制系統(tǒng)均能正常工作:       交流電源:(+5%~-10%)Ue       頻    率:±2% 50Hz長期       當(dāng)電壓在-22.5%Ue,時間不超過1分鐘。8.3.2.4 全部電機采用普通異步電動機,防護(hù)等級不低于IP54。8.3.2.5 主控柜采用GGD標(biāo)準(zhǔn)柜,防護(hù)等級不低于IP54。8.3.2.6 控制柜鋼板厚度不低于1.5mm,采用冷軋板,外表涂漆顏色為乳白色。8.3.2.7 控制柜內(nèi)端子排留有20%備用量。8.3.2.8 所有電纜均采用銅芯線,保證其截面積具有足夠的載流能力。電纜敷設(shè)設(shè)時,均有橋架保護(hù)。8.3.2.9 指示燈顏色,按國標(biāo)設(shè)計。8.4電氣控制技術(shù)規(guī)范8.4.1 電液錘工作全部由PLC控制完成。8.4.2 PLC控制及檢測范圍8.4.2.1 電機的啟動、工作、停止。8.4.2.2 霍爾開關(guān)信號的檢測與控制。第 一個霍爾開關(guān)失效,其它霍爾開關(guān)繼續(xù)控制系統(tǒng)工作。8.4.2.3 壓力檢測與控制。工作壓力數(shù)顯,超壓和失壓數(shù)顯與保護(hù)。8.4.2.4 油溫檢測與控制。將采集的油溫信號進(jìn)行處理并控制加熱和冷卻系統(tǒng)(電制冷機組對冷卻過程單獨自動控制)。8.4.2.5 冷卻系統(tǒng)控制。油溫超標(biāo)自動停機。8.4.2.6 油位檢測與控制。液位低于設(shè)定值,電機停止工作。8.4.2.7 系統(tǒng)卸荷檢測與控制。蓄能器滿,系統(tǒng)自動卸荷。
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