專注鋁合金鍛件生產(chǎn)加工
自由鍛造液壓機(jī)
1,自由鍛造液壓機(jī)的工作原理
液壓機(jī)是利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強(qiáng)傳動(dòng)的機(jī)械,以液體為工作介質(zhì),用來傳遞能量以實(shí)現(xiàn)各種工藝的機(jī)器。
自由鍛造液壓機(jī)又稱鍛造液壓機(jī),用于完成自由鍛造工藝,即在被壓機(jī)的工作缸壓力作用下,通過上、下砧和一些簡單的通用工具,使鋼錠或鋼坯產(chǎn)生塑性變形,以獲得所需形狀和尺寸的鍛件。
液壓機(jī)的規(guī)格一般用公稱工作力(MN)表示。以前鍛造用液壓機(jī)多是水壓機(jī),現(xiàn)在逐漸被油壓機(jī)取代。
液壓機(jī)的工作原理:(見圖11-8)大、小柱塞的面積分別為S2、S1,柱塞上的作用力分別為F2、F1。根據(jù)帕斯卡原理,液體壓強(qiáng)各處相等,即
F2/S2=F1/S1=p;
F2=F1(S2/S1)。
2, 自由鍛造液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)
①結(jié)構(gòu)形式
液壓機(jī)一般由本體(主機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)及液壓控制系統(tǒng)三部分組成。
最常見的液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)是三梁四柱上傳動(dòng)式?,F(xiàn)以鍛造水壓機(jī)為例,其結(jié)構(gòu)簡圖所示。它由上橫梁1、下橫梁3、4個(gè)立柱2和16個(gè)內(nèi)外螺母組成一個(gè)封閉框架,框架承受圭部工作載荷。工作缸固定在上橫梁1上,工作缸內(nèi)裝有工作柱塞君,它與活動(dòng)橫梁7相連接。活動(dòng)橫梁以4個(gè)立柱2為導(dǎo)向在上下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在活動(dòng)橫梁的下表面上,一般固定有上砧(上模),而下砧(下模)則固定于下橫粱上的工作臺(tái)上。當(dāng)高壓液體進(jìn)人工作缸后,在工作住塞上產(chǎn)生很大的壓力,并推動(dòng)工作栓塞、活動(dòng)橫梁及上砧向下運(yùn)動(dòng),使工件(鍛件)5在上、下砧之間產(chǎn)生塑性變形,此時(shí)回程缸4內(nèi)通低壓液體并徘出工作液體?;爻谈?固定在下橫梁上,回程柱塞6與活動(dòng)橫梁相連接?;爻虝r(shí),工作缸通低壓液體,高壓液體進(jìn)人回程缸,推動(dòng)回程往塞6向上運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)活動(dòng)橫梁回到原始位置,完成一個(gè)工作循環(huán)。
1-上棧梁 2-立柱中 3-下橫
4-回程缸 5-工件 6-回缸柱塞
7-活動(dòng)橫梁 8-工作柱塞 9-工作缸
動(dòng)力系統(tǒng)主要提供液壓機(jī)本體工作時(shí)所需要的高壓液體,并接收回程排回的低壓液體,此外,對(duì)工作液體進(jìn)行檢測、過濾、攪拌及冷卻,以保證工作液體處于最佳工作狀態(tài)。動(dòng)力系統(tǒng)分為泵直接傳動(dòng)和泵蓄勢(shì)器傳動(dòng)兩種類型。
自由鍛造液壓機(jī)的結(jié)構(gòu),按作用力的方向區(qū)分,液壓機(jī)有立式和臥式兩種。多數(shù)液壓機(jī)為立式,擠壓用液壓機(jī)則多用臥式。按結(jié)構(gòu)型式分,液壓機(jī)有雙柱、四柱、八柱、焊接框架和多層鋼帶纏繞框架等型式,中、小型立式液壓機(jī)還有用C型架式的。C型架式液壓機(jī)三面敞開,操作方便,但剛性差。焊接框架式液壓機(jī)剛性好,前后敞開,但左右封閉。在上傳動(dòng)的立式四柱自由鍛造液壓機(jī)中,油缸固定在上梁中,柱塞與活動(dòng)橫梁剛性連接,活動(dòng)橫梁由立柱導(dǎo)向,在工作液的壓強(qiáng)作用下上下移動(dòng)。橫梁上有可以前后移動(dòng)的工作臺(tái)。在活動(dòng)橫梁下和工作臺(tái)面上分別安裝上砧和下砧。工作力由上、下橫梁和立柱組成的框架承受。采用泵-蓄能器驅(qū)動(dòng)的大、中型的自由鍛水壓機(jī)常采用三個(gè)工作缸,以得到三級(jí)工作力。工作缸外還設(shè)有向上施加力的平衡缸和回程缸。
②技術(shù)參數(shù)
a.公稱力P(主參數(shù))它反映了液壓機(jī)的主要工作能力,代表液壓機(jī)名義上能發(fā)出的最大力量。在數(shù)值上等于工作液體名義最大壓力和工作柱塞總工作面積的乘積(取整)。
b.最大凈空高H 指活動(dòng)橫梁停在上極限位置時(shí),從工作臺(tái)上表面到活動(dòng)橫梁下表面的距離。最大凈空高度反映液壓機(jī)在高度方向上工作空間的大小。
c.最大工作行程S 機(jī)架或活動(dòng)橫梁能夠移動(dòng)的最大位移。
d.柱間凈空距(AxB)機(jī)架在工藝位置兩立柱內(nèi)側(cè)之間的最小凈尺寸,見表11-6。
e.移動(dòng)工作臺(tái)面尺寸(長x寬)此尺寸反映液壓機(jī)平面尺寸上工作空間的大小。
f.活動(dòng)部分移動(dòng)速度 分為鍛造加壓鍛造加壓速度、空程下行速度與回程速度。它的變化范圍很大,如鍛造液壓機(jī)要求鍛造加壓工作行程速度較高,可達(dá)50~150mm/s;空程下行速度與回程速度一般較高,以提高生產(chǎn)率。
g.回程力 回程力由活塞缸下腔活塞工作面積或單獨(dú)設(shè)置的回程缸來實(shí)現(xiàn)。
h.允許最大偏心距 在液壓機(jī)上進(jìn)行的許多工藝操作中,往往要承受偏心載荷。
i.移動(dòng)工作臺(tái)尺寸及行程
g.頂出力P1與頂出行程S1
3、最常見的鍛造液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)形式
按結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)主要分為:單柱式(C型);雙柱;四柱式;臥式;立式框架等。
①單臂式鍛造液壓機(jī)(C形單柱式機(jī)架)結(jié)構(gòu)
這種機(jī)架的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單,工作區(qū)域?qū)挸ǎぷ鲿r(shí)可以從三面接近壓機(jī),操作方便。小型鍛造液壓機(jī)中常采用C形單柱式機(jī)架,如圖所示,為缸動(dòng)式結(jié)構(gòu),不動(dòng)的工作柱塞1固定在用四根拉桿3與單往機(jī)架9連接的梭梁2上,而工作缸6可以在單柱機(jī)架的導(dǎo)向裝置回中作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng),工作缸的底部固定有上砧。兩個(gè)回程缸7則固定在機(jī)架上,回程時(shí),回程缸柱塞5通過活動(dòng)橫梁旱帶動(dòng)工作缸一起向上作回程運(yùn)動(dòng)。這種小型幢造液壓機(jī)也但空氣錘一樣,工人操作鍛件很方便。
單臂式鍛造液壓機(jī)屬于小型鍛造液壓機(jī),其公稱力為3.15~8MN,如3.15MN鍛造液壓機(jī)相當(dāng)于2t自由鍛錘的鍛造能力;5MN鍛造液壓機(jī)則相當(dāng)于5t自由鍛錘。
1-工作柱塞 2-橫梁 3-拉桿 4-活動(dòng)橫梁 5-回程柱塞6-工作缸 7-回程缸 8-導(dǎo)向裝置 9-機(jī)架
②三梁四柱式上傳動(dòng)鍛造液壓機(jī)結(jié)構(gòu)
這是最常見的結(jié)構(gòu)形式,廣泛應(yīng)用于各種用途的液壓機(jī)中,其結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。在這種結(jié)構(gòu)中,回程缸11固定于上橫梁3的兩側(cè),回程時(shí),高壓液體進(jìn)人回程缸,推動(dòng)回程柱塞10向上運(yùn)動(dòng),通過其頂部小橫粱9及拉桿12,帶動(dòng)活動(dòng)橫梁向上回程。上、下橫梁與立柱應(yīng)組成一個(gè)剛性封閉框架,它要承受液壓機(jī)的全部工作載荷,不應(yīng)有任何松動(dòng),因此液壓機(jī)的地基是不承受工作載荷的。其技術(shù)參數(shù)如圖所示。
1-工作缸 2-工作柱塞 3-上橫梁 4-立柱 5一活動(dòng)橫梁 6-上砧
7-下砧 8-下橫梁 9-小橫梁 10-回程柱塞 11一回程缸 12一拉桿
③雙柱下拉式鍛造液壓機(jī)結(jié)構(gòu)
在上傳動(dòng)三梁四柱式結(jié)構(gòu)中,液壓機(jī)本體的重心高出地面很多,穩(wěn)定性較差。近年來,中小型鍛造液壓機(jī)每分鐘的鍛造次數(shù)已可達(dá)80~100次,如仍用上述結(jié)構(gòu),快速鍛造時(shí),機(jī)架晃動(dòng)很大。20世紀(jì)60年代開始,出現(xiàn)下拉式(下傳動(dòng))結(jié)構(gòu),下拉式(下傳動(dòng))又分為分體組合機(jī)架和整體機(jī)架。
分體組合機(jī)架,如圖所示,它由兩根立柱3及上、下校梁l、6組成一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的封閉框架,3個(gè)工作缸安裝在下橫梁6上,也隨框架一起運(yùn)動(dòng),而3工作柱塞7則固定在不動(dòng)的固定梁5上。固定梁上還裝有立柱3的導(dǎo)套和回程缸4,框架以一定的角度(如30度)斜向布置。
下拉式結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn):
1)壓機(jī)本體重心低,幾乎與地面水平接近,因此穩(wěn)定性好。
2)工作缸在地面以下,地面上幾乎沒有什么管道,當(dāng)用油為工作介質(zhì)時(shí),不易著火,比較安全。管道連接處不受機(jī)架晃動(dòng)或機(jī)架變形的影響,不易損壞。
3)上橫梁寬度不取決于工作缸的外徑。因此上橫梁可以做的比較窄,便于操作。
4)框架按一定角度的斜線布置,在縱、橫兩個(gè)方向上可方便地布置移動(dòng)工作臺(tái)及橫向移砧裝置,操作工人有交寬的工作視野,液壓機(jī)的輸助工具也有較大的工作室間。
5)液壓機(jī)地面上高度較小,可安裝在高度交低的車間里。
下拉式結(jié)構(gòu)有以下缺點(diǎn):
1)地坑深度加深很多,地下工作量交多。
2)運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量較大,慣性大。
由干下拉式結(jié)構(gòu)具有較多的優(yōu)點(diǎn),隨著快速鍛造壓機(jī)的發(fā)展,在中小型鍛造液壓機(jī)中,得到比較廣泛的采用。
雙柱式機(jī)架比四柱式機(jī)架具有鍛造空間大、壓機(jī)司機(jī)視野開闊,鍛造天車容易接近壓機(jī)中心,鋼錠送進(jìn)及取出均較為方便等優(yōu)點(diǎn)。
4,其它結(jié)構(gòu)形式的鍛造液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式
雙柱下拉式快鍛液壓機(jī)曾得到很快發(fā)展,成為中、小型快鍛液壓機(jī)的主要形式。但其基本弱點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量、慣性太大,以及主要部件位于地下,不易觀察及檢修,而且要求很深的地下空間,也不利于用于取代車間現(xiàn)有的鍛錘。
20世紀(jì)70年代中期,英國戴維(Davy)公司開發(fā)了一種新型的、適用于快速鍛造的雙柱上傳動(dòng)鍛造液壓機(jī)。
這種結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)機(jī)架為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),立柱由柱套8及拉桿9組成組成,上橫梁6與下橫梁10通過拉桿9及其兩端的螺母于帶有支承套的柱套8預(yù)緊成一個(gè)剛性封閉框架。立柱的柱套抗彎剛度好,主要支承受偏心鍛造時(shí)的彎矩,而拉桿則僅承受軸向拉力。如圖11-23所示,柱套為空心梯形截面,活動(dòng)橫梁以小形導(dǎo)軌在兩邊柱套的四個(gè)斜平面上導(dǎo)向,導(dǎo)向面的間隙是可以調(diào)節(jié)的。這種結(jié)構(gòu)剛性好,穩(wěn)定性好,而運(yùn)動(dòng)部慣性又比下拉式小,因此快速鍛造時(shí)穩(wěn)定好。
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