30T全液压直移式锻造操作机平升降系统试验研究

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[摘 要]随着制造业的不断发展，对锻造机械和锻造附属设备提出了越来越高的要求。锻造操作机性能的好坏将直接影响锻造效率与锻件的生产质量。本文围绕30t全液压直移式锻造操作机平升降系统自动下掉故障设计出了试验方案，通过试验结论确定了故障点，为彻底解决该故障提供了理论支持，具有现实意义。

[关键词]锻造操作机 30T全液压

中图分类号：TG31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0030-01

一 引言

30T全液压直移式锻造操作机是45MN压机组的重要组成部分，配合45MN压机从事开坯、延伸、镦粗、扩孔、精整等多种锻造工艺。而该设备的平行升降动作使用最为频繁，最为重要。该系统设计采用吊挂结构，由设在钳杆两侧的2个液压缸支撑。从而实现系统的平行升、降。液压缸的下腔与蓄势器相联，使系统的升降与压机的动作能够实现同步浮动，同时蓄势器吸收垂直方向的冲击能量。

由于我厂生产任务繁重，设备开动运行时间长，从而导致设备频繁出现系统自动缓慢下落的故障。而故障根源始终无法确定，一度导致维修陷入僵局，设备长时间带病作业，极大的影响了我厂的生产连续性。鉴于此，特对此故障设计实验方案以确定设备故障根源。实验方案为加工铜质盖板堵塞平升液压缸有杆腔进油口，启动设备观察系统动作从而确定是管道卸油还是液压缸内泄。

为解决大型锻造操作机自主设计问题，2006年国家973计划设立“巨型重载操作装备的基础科学问题”研究项目，力求为我国巨型重载操作装备系统的自主化设计开发奠定理论基础。2010 年国家科技重大专项支持了由兰州兰石集团有限公司负责的“3000kN/7500kN・m 锻造操作机”研究项目，目标是掌握大型锻造操作机核心技术，开发出具有国际先进技术水平、拥有完全自主知识产权和市场竞争力的新型大吨位锻造操作机。

二、设备介绍

30T锻造操作机可夹持30吨以下钢锭，通过计算机控制，配合压机从事开坯、延伸、镦粗、扩孔、精整等多种锻造工艺。具有动作快速、精确等优点，从而提高了整个机组的工作效率和性能。其主要由以下几大部件组成：机架、钳杆、吊挂系统、液压系统、检测系统、系统、电气控制系统及其它。主要动作有：钳口夹紧与松开，钳杆平升降及倾斜，钳杆在水平面的移动与侧摆、钳杆旋转、操作机行走。

1、钳杆

钳杆由两个轴承固定在钳杆架上，是一个锻焊结构。夹紧缸位于钳杆的前部，夹紧缸通过一付短杠杆与钳口连接，当夹紧缸活塞运动时实现钳口张开与闭合。短杠杆式的钳头，缩小了夹紧缸的几何尺寸及活塞的运动行程，使钳口张开与闭合的时间大大缩短。

2、吊挂系统

钳杆通过吊杆、倾动油缸和前后转架固定在机架上，支承钳杆的钳杆架通过前后两个油缸，可以在前后两个轴上水平移动。各个油缸单独或组合运动产生钳杆的各种动作。

吊挂装置的提升油缸与机架采用固定球铰联接，使钳杆的各种运动不产生干涉。

水平缓冲油缸装在前吊杆与平衡架之间，把吊挂装置联成一个整体。提升油缸和液压控制回路中的蓄势器组成一个具有很大缓冲性能的“液压空气弹簧”，使操作机能够在压机大压下量的锻造工序中平稳工作。

3、钳杆的平行升降

钳杆的平行升降系统采用吊挂结构，由设在钳杆两侧的2个液压缸支撑。使钳杆的平行升、降动作同步精度高。平动缸的下腔与蓄势器相联，使钳杆的升降与压机的动作能够实现同步浮动，同时蓄势器又能吸收垂直方向的冲击能量，起到减振作用。倾动缸与平动缸之间还设有水平缓冲缸，即能稳定的确定钳杆的位置又可吸收水平方向的冲击。 分别令电磁换向阀C-YA2a、C-YA2通电，泵的压力油进入平动缸的下腔，推动钳杆平行上升。 下降时C-YA2b、C-YA2通电，钳杆在自重的作用下， 平行下降。

三、现存故障

30T操作机工作时平升降缓慢下落。

四、30T操作机平升降缓慢下落问题故障处理

液压检测分析及机械试验处理相结合。

（一）、工作目的

确定平升降系统自动缓慢下落的原因以彻底解决该故障。

（二）、解决方案

（1）检查钳杆平升降液压系统各控制阀体及与平动缸的下腔相联的蓄能器。各控制阀体未见卡阻。蓄能器压力正常，未见泄漏。怀疑平动缸内泄。

（2）加工厚度为3mm，直径与平升降液压缸回油管管接头内径相等的铜板，堵住平升降液压缸回油管道，以确定到底是管道卸油还是液压缸内泄。

（三）、处理结果

平升降系统依然自动缓慢下落。

（四）、试验结论：

平升降液压缸内泄。

（五）、处理意见：

更换内泄液压缸。

3.1.动态负载特征变化与系统功率匹配技术

研究锻造操作机工作过程的动态负载变化规律，解决系统负载特征变化与功率匹配问题，研发高效节能的大型锻造操作机动力传输控制系统。

3.2.多自由度的协调和同步控制技术

针对大型锻造操作机多执行器负载敏感性，结合实际工况，研究多执行器的复合控制性能，采用先进工业控制计算机和传感器技术进行数据处理，结合大型锻造操作机动力传输控制系统的基本控制方案，建立试验平台，以模拟仿真和试验研究相结合的方式，研究操作机的控制算法，以确保多个执行器动作的协调性和同步性，进而提高系统复合动作的适应性和协调性。

五 结论

锻造操作机是锻件精确制造的基本装备之一，与自由锻造压机配合实现锻造作业，可极大提高锻造生产效率和锻件制造质量，降低制造成本。动态负载特征变化与系统功率匹配技术，多自由度的协调和同步控制技术以及基于大型锻件锻造生产与压机联合控制的锻造工艺程序控制技术等。

参考文献

[1] 余发国，高峰，郭为忠，葛浩.锻造操作机的回顾与展望.机械设计与研究[J]，2007 专刊：12-15.

[2] 高峰，郭为忠，宋清玉，杜凤山.重型制造装备国内外研究与发展.机械工程学报，2010（19）：92～107.

[3] 俞新陆.液压机的设计与应用.北京：机械工业出版社，2006.