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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)。
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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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