新型大吨位下锤头微动式模锻锤液压系统研究.pdf

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1、文章编号：1672—0121(2013)05—0053—03新型大吨位下锤头微动式模锻锤液压系统研究庞作宁，雷步芳2I李永堂，乔波(1．南阳汉冶特钢有限责任公司模铸厂技术科，河南南阳474500；2．太原科技大学材料学院，山西太原030024)摘要：目前液压锤大部分是液气联合驱动，存在着油气互窜、焖模时间长等缺点，全液压模锻锤很好地弥补了这些不足，是未来锻锤的发展方向。本文介绍了400kJ全液压下锤头微动式模锻锤的设计特点及工作原理及，对其液压系统进行了动态特性分析。关键词：机械设计；模锻锤；全液压；下锤头微动式；动态特性中图分类号：TG315．3文献标识码：A0引言目前，我国大吨位的液压

2、锤是有砧式的，这种有砧式锻锤需要有庞大的基础，同时振动大、噪声大，1O987所以有必要发展对击式的大吨位锻锤。传统的对击式锻锤如70年代的等行程、等质量对击锤l1l，采用蒸空驱动，工作时上跳量大，操作也不方便。因此，发展新型的大吨位对击式液压锤，有着很重要的意义。本文研究的是400kJ下锤头微动式全液压模锻锤的液压系统。当前大部分企业生产的大吨位锻锤主要是以液气锤为主，液气锤较以前的蒸空锤有很大的改进，但仍存在油气互窜、振动大、闷模时间长等缺点，全液压对击锤则有着高效、节能、高精度、振图1全液压模锻锤结构图动小、可靠性高、模具寿命好、使用成本较低、环保等1．活塞2．下锤头3．立柱4．支撑杆

3、5．柱塞6．联动缸优点，所以有着很大的发展前景。7．柱塞8．联动杆9．上锤头10．下砧块11．上砧块现有的大吨位全液压对击锤，主要是以等质量等速对击为主，这种锤的主要缺点是上跳量比较大，操作很不方便。本设计的400kJ大吨位下锤头微动式对击锤，在兼具了上述全液压对击锤优点的同时又很好地解决了下锤头上跳量大的问题，目前国内的研究还是空白，因此有着很重要的研究意义。1液压锤的工作原理及特点400kJ全液压模锻锤采用全液压动力驱动、液压联动，下锤头采用微动式结构，以液压联动方式，实现上锤头和下锤头对击，其结构如图1所示，液压图2液压系统1．油箱2．滤油器3．电动机4．液压泵5、7．9、10、I1

4、、l收稿日期：2013—04—0715、18．插装阀6、14．单向阀8．二位二通阀13．三位四通作者简介：庞作宁，男，硕士在读，主攻锻压设备理论及控制向阀16．二位二通阀17．溢流阀19．节流阀2O．液压缸系统如图2所示。提锤时，电磁阀13(3DT)通电时，G1(p-p2)=G(p2-p4)+G10、：二：+G9(p-p5)插装阀9、插装阀12打开，插装阀1O、插装阀11关G9(p-p)。+闭，油液由液压泵经过插装阀5、插装阀12进入液压缸下腔，推动上锤头向上运动，液压缸上腔的油m112一m1∑1液，经插装阀9，回油箱，同时下锤头由于自重回到式中：9一油泵的理论流量g0=0．134m3／s

5、；下限位置；打击过程中，电磁阀13(4DT)通电，插装G旷一油泵的液导，Gl=6．614x102rYl·Pa／s；阀10、插装阀11打开，插装阀9、插装阀12关闭，此P——节点1处的油压；时液压系统形成一个差动回路，一部分油液由液压p0-一回油压力；泵、插装阀5、插装阀10进入液压缸上腔，另一部分——油泵出口处容积；油液由液压缸下腔经插装阀11、插装阀10、进入液G广．S2处的液导，当尸lPr压缸上腔，上锤头由活塞缸的上下腔压力之差的推时，G2=1．167x10-gm·Pa／s；动下，向下运动，同时上锤头通过连杆作用于联动缸p广节点2处的油压；卜油液体积弹性模量

6、；的油液，使下锤头的上跳，实现上下锤头的对击；当G——．S处的液导；电磁阀8(2DT)通电，插装阀6和插装阀15打开，可p——节点4处的油压；以实现模锻锤的寸动；当电磁阀16(1DT)通电，插装p——节点5处的油压；阀18打开，系统卸荷。C1旷一s10的阀口综合流量系数，G0=2．63×10m·Pa／s；2液压系统数学模型的建立p厂一节点7处的油压；为了验证设计的液压系统能否满足液压模锻锤G一S9处的液导；的需求，可以建立数学模型，通过计算机仿真获取该f一液压缸有杆腔的有效面积，A：=0．03m；液压系统的动态性能，同时为以后液压系统的改进——上锤头位移；提供理论依据。计算得液压缸活塞杆直

7、径200ram，厂液压缸下腔至节点5的油液体积，V=活塞缸直径280mm，上锤头行程750ram，上锤头质0．046m。；量38400kg，选用通径为80mm的二通插装阀，所选m——上锤头系统质量；油液的体积弹性模量为700MPa。∑——回程中活塞、锤杆密封摩擦阻力与上建立上述液压系统的拓扑结构图，如图3所示。锤头摩擦阻力之和，∑。=0．1m昏经变换后得到用状态变量表示的仿真模型：y1=，，2z(一m·g—Y,R)3=[