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電液錘設(shè)計(jì)執(zhí)行及引用標(biāo)準(zhǔn)

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電液錘工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)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。　　電液錘總的打擊能量由二部分合成，一部分是氮?dú)馀蛎浌Γ涣硪徊糠质清戝N落下部分質(zhì)量所產(chǎn)生的勢(shì)能。　　電液錘的驅(qū)動(dòng)介質(zhì)是“液壓油+氮?dú)狻薄ＴO(shè)備主缸上腔為壓縮氮?dú)猓虑粸閴毫τ停浠緞?dòng)作原理是：主缸下腔進(jìn)油提錘壓縮上腔氮?dú)猓缓笸ㄟ^隨動(dòng)操作，下腔快速排油實(shí)現(xiàn)打擊。　　啟動(dòng)主電機(jī)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(dòng)操作桿，主閥打開進(jìn)油，驅(qū)動(dòng)快放閥（二級(jí)閥）閉合進(jìn)油，主缸下腔進(jìn)油，驅(qū)動(dòng)錘桿錘頭上行，同時(shí)壓縮主缸上腔氮?dú)庑钅埽瑢?shí)現(xiàn)“提錘”動(dòng)作；向下扳動(dòng)操作桿，主閥排油，驅(qū)動(dòng)快放閥打開，主缸下腔排油，錘桿錘頭在主缸上腔氮?dú)鈮毫白灾亓Φ淖饔孟麻_始下行，主缸上腔氮?dú)忉尫艍毫Γ瑢?shí)現(xiàn)“落錘”動(dòng)作。至此，電液錘就完成了一個(gè)“提錘?落錘”動(dòng)作循環(huán)。　　電液錘的主閥和快放閥是控制整個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作功能的較為核心的功能部件。二者都是“隨動(dòng)（伺服）”原理設(shè)計(jì)，其控制關(guān)系是“隨動(dòng)”主閥控制“隨動(dòng)”快放閥。所以，電液錘的主要?jiǎng)幼鞴δ埽际强堪鈩?dòng)操作桿（操作主閥）的速度或幅度來實(shí)現(xiàn)的。　　重打——快速大幅度上下扳動(dòng)操作桿；　　輕打——快速小幅度上下扳動(dòng)操作桿；　　慢升——緩慢向上扳動(dòng)操作桿；　　慢降——緩慢向下扳動(dòng)操作桿；　　壓錘——使操作桿處于下位置；　　上停錘（提錘待機(jī)）——使操作桿處于頂上或上部某一位置；　　急收錘——緊急向上扳動(dòng)操作桿。4.2電液錘設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)學(xué)模型4.2.1打擊能量的計(jì)算或　式中：E——打擊能量（焦）　　Po——氮?dú)獬跏級(jí)毫Γㄅ粒　o——氮?dú)庠既莘e（m3）　　ΔV——氮?dú)馀蛎浫莘e＝As×S（m3）　　As——氮?dú)怛?qū)動(dòng)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(jì)算4.2.3打擊時(shí)間的計(jì)算4.2.4回程油壓的計(jì)算式中：Py——回程油壓Fm——摩擦阻力Ah——主缸下腔面積4.2.5氮?dú)鈮嚎s膨脹過程描述實(shí)際上，由于氮?dú)馓匦运鶝Q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(shí)間（一般超過五分鐘）停在底下位置時(shí)（合模），主缸氮?dú)馐覝囟扰c外界溫度相平衡，相當(dāng)于上圖中的A點(diǎn)。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(shí)主缸氣室的壓力容積狀態(tài)將沿AB絕熱曲線變化，到B點(diǎn)時(shí)溫度高出室溫，容積為V上，壓力為P上，如果立即打擊，則會(huì)沿BA變回去。但此時(shí)如果停在頂上不動(dòng)，溫度將會(huì)逐漸降低，壓力將由P上降到P上’，即BC。如果這時(shí)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(shí)主缸氣室溫度將低于室溫。如果長時(shí)間停留在下面（合模），則氮?dú)鉁囟葘⑸撸瑝毫τ蒔下’升到P下，所以有一定的增壓。因上下停留時(shí)間不同，主缸氮?dú)獾腜V值實(shí)際上是在ABCD之間變化的。由圖可見，長時(shí)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(shí)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(jī)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(dòng)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。　　板式冷卻器冷卻方式主要有板式冷卻器、油循環(huán)電機(jī)泵組、水循環(huán)電機(jī)泵組等組成。　　電制冷冷卻方式主要有冷凝機(jī)組、油循環(huán)電機(jī)泵組及獨(dú)立電氣控制部分等組成。　　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?dú)庹静糠郑褐饕械獨(dú)馄拷M、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?dú)怃摴芗澳z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(jī)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(shí)有）、現(xiàn)場電纜等組成。（9）潤滑部分：分人工澆油潤滑、手動(dòng)油泵注油潤滑和電動(dòng)油泵注油潤滑三種方式。對(duì)電液錘來說，一般選用前二種方式。（10）機(jī)身部分：主要有機(jī)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)。　　　墊木基礎(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。　　　彈簧阻尼隔振基礎(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(diǎn)

（1）打擊能量可在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。這一設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為用戶在鍛造大中小鍛件時(shí)，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(yùn)行，這樣對(duì)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(jì)問題或違反（不懂）電液錘這方面的設(shè)計(jì)理論，犯下了原則性錯(cuò)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(dòng)作功能核心的系統(tǒng)部件，如果“專用閥”系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)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(dòng)作沒問題，其它動(dòng)作，如：輕打、慢升、慢降卻很不靈活，就是這個(gè)原因，而這種問題很容易造成安全事故。（4）動(dòng)力頭箱體梁均衡剛度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。箱體梁是電液錘關(guān)鍵受力部件。箱體梁設(shè)計(jì)為方形箱體而不是階梯形箱體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)“有限元”剛度分析設(shè)計(jì)計(jì)算，確保鍛錘打擊時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力，不會(huì)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(shì)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(jī)狀態(tài)下油泵電機(jī)仍將頻繁工作，不但浪費(fèi)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(jī)床上加工，嚴(yán)格保證其設(shè)計(jì)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(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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?dú)馇弧?shí)踐證明，這一獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jī)安全保護(hù)功能。當(dāng)霍爾開關(guān)（易損件）失效時(shí)，如果操作人員不注意，系統(tǒng)壓力超壓，設(shè)備就會(huì)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(shí)停機(jī)，就會(huì)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(jī)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(dòng)加熱、冷卻功能。當(dāng)油液溫度低于10℃，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)油液進(jìn)行加熱，至20℃時(shí)自動(dòng)停止加熱；當(dāng)油液溫度達(dá)到35℃時(shí)（可調(diào)），冷卻系統(tǒng)自動(dòng)開機(jī)冷卻，冷卻到35℃（可調(diào)），冷卻系統(tǒng)自動(dòng)停止冷卻。油溫超過50℃，系統(tǒng)報(bào)警，55℃自動(dòng)停機(jī)。（9）多霍爾開關(guān)控制功能。第一個(gè)霍爾開關(guān)失效后，不必立即停機(jī)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(fèi)能源。這時(shí)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(jī)更換失效的霍爾開關(guān)。

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我公司電液錘技術(shù)性能保證

7.1滿足三班連續(xù)生產(chǎn)。7.2操作靈活安全，能夠可靠實(shí)現(xiàn)重打、輕打、慢升、慢降、壓錘、上停錘、急收錘功能。保證不會(huì)出現(xiàn)“卡錘”、“爬行”等不安全現(xiàn)象。7.3具有足夠的打擊能量，保證不會(huì)出現(xiàn)打擊無力（飄錘）現(xiàn)象。

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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(shí)現(xiàn)重打、輕打、慢升、慢降、急收錘、壓錘、提錘待機(jī)（上停錘）功能。8.1.3 電液錘不能實(shí)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(dòng)安全保護(hù)功能（見“第6項(xiàng)”）。8.1.5 具有系統(tǒng)自動(dòng)冷卻和加熱控制功能。8.1.6具有壓力及油溫?cái)?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(shí)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(jī)架。　　采用鑄鋼材質(zhì)，砧座材料牌號(hào)ZG200-400，機(jī)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(jī)械通用技術(shù)條件鑄鋼件》標(biāo)準(zhǔn)。鑄鋼件機(jī)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(jī)械通用技術(shù)條件鑄鋼件無損探傷》中Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。　　為了確保砧座和機(jī)架零件成品精度（尺寸、形狀和幾何精度），其機(jī)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(hào)為35CrMo，VD+LF鋼錠。用4000噸液壓機(jī)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。　　錘頭上的導(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(jí)。　　保證錘頭和模座的整體調(diào)質(zhì)硬度，承擊時(shí)不會(huì)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。錘桿表面滾壓加工，粗糙度達(dá)到0.4級(jí)，以滿足高速運(yùn)動(dòng)和密封的要求。8.2.4動(dòng)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(duì)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(qiáng)度和剛度。　　采用數(shù)控鏜銑床整體機(jī)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(jī)床加工而成。內(nèi)孔滾壓加工，粗糙度達(dá)到0.4級(jí)，確保其密封和相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)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(duì)角線誤差達(dá)到3.0/1000。油箱上面開有二個(gè)450×600方形人孔門，以方便維修及清潔油箱。　　密封試驗(yàn)：焊后對(duì)所有焊縫及開孔進(jìn)行密封試驗(yàn)，用煤油涂抹焊縫和開孔密封面，不得有任何滲漏現(xiàn)象。　　清潔度保證措施：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(jī)械液壓系統(tǒng) 清潔度》中19/16級(jí)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(tái)，機(jī)旁操作箱二個(gè)（主機(jī)旁一個(gè)，液壓站上一個(gè)），數(shù)顯壓力表，數(shù)顯溫度計(jì)，霍爾開關(guān)，電機(jī)，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(shí)，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(shí)間不超過1分鐘。8.3.2.4 全部電機(jī)采用普通異步電動(dòng)機(jī)，防護(hù)等級(jí)不低于IP54。8.3.2.5 主控柜采用GGD標(biāo)準(zhǔn)柜，防護(hù)等級(jí)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(shí)，均有橋架保護(hù)。8.3.2.9 指示燈顏色，按國標(biāo)設(shè)計(jì)。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(cè)范圍8.4.2.1 電機(jī)的啟動(dòng)、工作、停止。8.4.2.2 霍爾開關(guān)信號(hào)的檢測(cè)與控制。第一個(gè)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(cè)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(cè)與控制。將采集的油溫信號(hào)進(jìn)行處理并控制加熱和冷卻系統(tǒng)（電制冷機(jī)組對(duì)冷卻過程單獨(dú)自動(dòng)控制）。8.4.2.5 冷卻系統(tǒng)控制。油溫超標(biāo)自動(dòng)停機(jī)。8.4.2.6 油位檢測(cè)與控制。液位低于設(shè)定值，電機(jī)停止工作。8.4.2.7 系統(tǒng)卸荷檢測(cè)與控制。蓄能器滿，系統(tǒng)自動(dòng)卸荷。

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我公司電液錘安全技術(shù)措施

9.1超壓顯示與保護(hù)——系統(tǒng)壓力過高，電機(jī)停止或系統(tǒng)溢流（壓力傳感器、安全閥、保險(xiǎn)閥、熔斷器）9.2失壓顯示與保護(hù)——油管斷裂，系統(tǒng)失壓，電機(jī)停止（數(shù)顯壓力傳感器）9.3油溫顯示與保護(hù)——油溫超標(biāo)，系統(tǒng)報(bào)警（數(shù)顯溫度傳感器）9.4液位顯示與保護(hù)——油箱液位過低，電機(jī)停止（液位傳感器）9.5自動(dòng)卸荷保護(hù)——蓄能器滿，系統(tǒng)卸荷（電磁卸荷閥、霍爾開關(guān)）9.6系統(tǒng)壓力顯示——數(shù)顯耐震壓力表9.7高壓氮?dú)鈮毫︼@示——耐震壓力表9.8低壓氮?dú)鈮毫︼@示——耐震壓力表9.9液位顯示與保護(hù)——液位傳感器。9.10電壓、電流異常顯示與保護(hù)——主控柜內(nèi)相關(guān)元器件。

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