液压锤技术及其应用_李永堂.docx

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1、液 压 锤 技 术 及 其 应 用 太 原 重 型 机 械 学 院 李 永 堂 刘 建 生 卓 糸 风 周 晓 章 滴要叙述液压锸的工作原理和特点，介绍它在改迨现有蒸汽一空气锻锸和发展高速精 密剪切机中的应用。 关 键 词 液 压 锤 蒸 汽 一 空 气 锻 锤 剪 切 机 改 造 应 用 液压锤 （ 也称液模锻锤、液气锤）是随着液压 技术的进步而发展起来的一种新型锻压设备，由 于它具有效率高，节约能源，动力源简单，振动小， 对厂房、基础要求低 ,有利于实现锻造生产机械化 与自动化等优点，所以近年来这项技术得到了较 快的发展和推广应用。几年来，我们与几家工厂合 作，开发了不同规格的液压锤新产品

2、，同时已将这 种液压锤技术应用于对现有蒸汽一空气锻锤进行 节能技术改造和发展高速精密棒料剪切机。 1二 下 锤 头 微 动 型小 型 液 压 锤 目前我国机械、工具等行业的锻压车间中 .广 泛应用的是空气锤，而空气锤通常只能用于自由 锻。有些模锻件生产只能靠胎模锻和自由锻锤上 固定锻模。既增加 r劳动强度，也很不经济。空气 锤还有重量大、丁 _作环境差等缺点。 我们与安阳锻压设备厂和长治锻压机床厂等 单位联合开发了不同规格的小型液压锤新产品。 采用液气驱动、液压联动及下锤头微动上跳与上 捶头实现对击的结构型式。工作前对气缸一次性 充入 607 810 kPa的压缩空气或氮气，回程时靠 液体压力

3、的作用推动上锤头 3程并压缩气缸内气 体蓄能，打击过程中气体膨胀做功推动上锤头向 下打击，并借助于联通油路推动下锤头微动上跳 与上锤头实现对击。该产品采用新型结构和具有 内控形式的开式液压系统，结构紧凑，系统简单， 工作可靠，是机电液一体化的一种新产品。表 1是 3种小型液压锤的基本参数。表 2是其中两种与 相近能量空气锤的比较。 小型液压锤与蒸汽一空气模锻锤和空气锤比 较，具有下列优点： U)动力源简单，与蒸一空锻锤相比，省去了 蒸汽锅炉、输配气系统等辅助设备，减少了 一次性 投资。 (2) 工作气缸在工作前一次性充入压缩气体， 收檎 U 期： 1992 12 05 表 1 参 数 4 kj

4、 6. 3kJ 10 kj 公称打击能量 （ J) 4 000 6 300 10 000 最大打击能量 （ J) 5 000 7 200 11 200 公称工作行程 （ mm) 280 320 360 全行程打击次数 （ min _1) 70 80 60 70 60 70 公称模具高度 （ mm) 190 210 250 打击速度 （ m/s) 7 8 7 8 7 8 公称充气压力 （ MPa) 0. 7 0 7 0 7 锤头上跳童 （ nun) 46. 7 53. 3 60 表 2 项 目 空 气捶 液压锤 规 格 250 kg 400 kg 6. 3 kj 10 kj 公称打击能景 (J)

5、 5 600 9 500 6 300 10 打击次数 (min 1) 140 120 60 70 360 公称工作行程 (mm) 320 360 电机功率 (kW) 22 37 15 22 机器总重 (kg) 8 000 16 150 4 500 7 200 工作中不排气，靠回程缸液体的进入和排出， 实现压缩空气往复压缩和膨胀以完成锻锤各种动 作。比同吨位空气锤驱动功率可减少 30% 50% ,比蒸汽锻锤可节约能源 85%以上。 (3) 由于采用对击式工作原理，与砧座式空气 锤或蒸汽锤相比，省去了庞大的的砧座，减轻了机 重，与相同能量的空气锤相比，机重可减少 50% 左右。减少了对地基的振动。

6、据实测，液压锤底座 垂直方向振动加速度比同吨位空气锤减少 10倍， 可降低基础、厂房的造价。另外，运转中不排气，噪 音低，利于改善锻工车间的工作环境。 (4) 液压锤采用按钮控制、脚踏板控制和 PC 控制器程序控制，可供操作者选择，有利于实现锻 造生产机械化与自动化。 小型液压锤的推广应用，可以填补我国小型 模锻锤类的空白，有利于推动空气锤的更新换代， 提高锻件精度，节约材料，提高生产率，既可用于 模锻生产，又可用于自由锻。 2用 液 气 动 力 头 改造 蒸 汽 一 空 气 模锻缍 我院与山西矿务局机械厂等单位合作研制的 25kJ等规格的液气动力头，把液压锤技术用于对 现有蒸一空模锻锤进行技

7、术改造上。改造后的锻 锤保留了原锤的气缸垫板、锤头、锤杆、立柱和底 座等绝大部分零部件，只是用液气缸代替了原来 的蒸汽缸，用简单的电液驱动系统取代了原来的 蒸汽驱动系统。液气缸上腔气室内一次性充入压 缩空气或氮气，靠气缸中气体通过下腔液体压力 的作用得到反复压缩和膨胀，实现锻锤各种动作。 工作期间不排气，若有泄漏，用一台小型空压机或 气瓶补充即可。锤的打击速度等技 术指标与原锤 相同，保持了原有的工艺性能。表 3是改造前后 1 t、 2 t蒸汽一空气模锻锤的主要技术参数。 表 3 蒸汽一空气模锻锤液气动力头 主要参数 11 2 t 25 kj 50 kj 打击能量 (kj) 24, 5 49

8、25 50 打击速度 (m/s) 7 7 7 7 打击次数 (miiT1) 80 70 70 60 最大工作行程 (mm) 1 200 1 200 800 1 000 落下部分重量 (kg) 1 000 2 000 1 2 000 睡杆直径 (mm) 120 145 120 145 蒸汽进气压力 (MPa) 0.6 0.8 0.6 0.8 气缸充气压力 (MPa) 1.4 1.5 回程液体平均 压力 （ MPa) 10. 1 11.2 装机容量 (kW) 55 2X55 用液气动力头改造蒸一空模锻锤可以节约能 源，提高经济效益，改造所用的一次投资小。从初 投资看，改造后，无需庞大的锅炉或空气压

9、缩站以 及从锅炉房到锻工车间的输气管道，接上电源就 可工作。从节能方面看，采用蒸汽驱动的锤，从煤 的燃烧，产生蒸汽到锻锤输出打击能量，整个能量 利用只有 1. 78%。据对山西 3家较大锻造厂的能 耗调査，平均每台 1 t锤每小时需站房供气 2 t， 而 平均每吨蒸汽耗煤 166. 7 kg,耗电 9. 93 kW h， 耗水 1. 38 m3。 若每年按 300天，每天按两班计算， 则 每 台 .1 t锤每年耗煤 1 599 t， 耗电 9.53万 1界 *11(不含供水系统耗电量），耗水 1 328 m3。 改造后，采用电液驱动，自带驱动装置，按 上述同样开机时间计算，每台 1 t锤 （

10、25 kj液气 动力头 ） 每年耗电仅 9. 9万 kW h。 若锻锤正常 使用，当年可回收全部投资 2。此外，企业可节省 动力站劳力和运煤运渣费用，还可节省大量水资 源，消除锅炉对环境的污染。液气动力头自带动力 装置，也便于企业生产管理。 3高速、精密棒料剪切机 2,3 随着少、无切屑工艺的迅速发展，对棒料下料 精度 如轴承、精锻、挤压和一般机械制造业中的 棒料毛坯的端面不平度，端面与轴线的垂直度，断 面椭圆度以及重量误差，都提出了更高的要求。 据资料介绍，棒料剪切质量主要受两个因素 影响 . 一 是剪切速度，当达到 5 7 m/s时，可以获 得较满意的剪切质量 ;二是棒料的径向夹紧力（即

11、约束剪法），国内有些里位采用套筒模剪切，获得 了较满意的效果。 液气驱动的高速、精密棒料剪切机正是基于 上述原理设计的，主机采用液压锤的工作原理，即 采用液气驱动。工作前一次性地为气缸充入压痼 空气，回程时，靠液体压力作用使气体压缩蓄能。 剪切行程中，液体快速排出，气体膨胀做功，推动 锤头向下打击，剪切速度为 7 m/s以上。另外，采 用套筒模和棒料径向夹紧装置。棒料送料、夹紧与 主机动作均由同一个液压系统驱动。 这种新型剪切机的剪切速度在 7 m/s以上， 剪切次数大于 30次 /min,有 2. 5 kj、 4 kj、 6. 3 kj 等规格，可剪切直径为 30 80 mm的棒料，既可 以

12、用于冷剪，也可用于温剪。由于充气压力和行程 均可调整，所以在一定范围内调节剪切能量，可剪 切不同直径的棒料，实现一机多用。又由于用二分 式套筒模，因而能用于剪切冷拔料，也能用于剪切 热轧料。还由于采用了高速剪切和径向夹紧措施， 因而可以获得满意的断面质量。我们在 1 kj样机 上进行剪切实验，在用平刃剪切模时，棒料直径为 30 mm，断面倾角小于 1。若采用套筒和径向夹紧 装置，断面质量会更好。 此外，这种剪切机还具有下列优点：剪切次数 高，约为剪床的 2倍 ;采用电液驱动和程序控制， 可以实现下料过程自动化；节约能源，比普通剪床 减少驱动功率 20% 30%;机器结构简单，安装 方便，可广泛用于轴承、精锻挤压、电机和机械制 造行业的下料工序。 参考文献 1张天鹏，姜维林 _CJ83系列液压模锻锤的研究 .太原重 型机械学院学报， 1987(2): 19 28 2李永堂 .蒸汽一空气锤节能技术改造的经济效益分 析 节能， 1991(7):26 29 3郝盛纲，张燮昌，王一珠等 直径 5070毫米热轧棒 料精密剪切实验研究 .锻压技术， 1983(6) :15 21 (编辑 :佳艺） 41