低速大扭矩液压马达在旋转镦粗台上的应用.pdf

2 0 1 1年 1 1 月 第 3 9卷 第 2 2期 机床与液压 MACHI NE T00L HYDRAULI CS NO V ． 2 0 1 1 V0 1 ． 3 9 No ． 2 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 2 2 ． 0 2 0 低速大扭矩液压马达在旋转镦粗台上的应用 魏征宇，王永辉 太原重工股份有限公司技术中心，山西太原 0 3 0 0 2 4 摘要62 5 0 0旋转镦粗台配备于 8 0 MN锻造液压机，能实现 1 0 0 t 饼类块类锻件旋转镦粗工序。为4 , 2 5 0 0旋转镦粗台 配备一台排量 6 0 0 c m ／ r 的内曲线多作用式径向柱塞液压马达 ，这种动力系统的优点是 自动化程度高 ，转盘转动平稳， 转动速度可调，可实现转盘正反向0 。 一3 6 0 。 任意角度回转。 关键词液压马达；低速大扭矩马达 ；径向柱塞液压马达；锻造；旋转镦粗台 中图分类号T G 3 1 5 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 2 2 0 6 52 The Ap p l i c a t i o n o f Lo w - s p e e d Hi g h- - t o r q ue Hy d r a ul i c M o t o r t o Ro t a t i ng Up s e t Ta b l e W EI Zh e n g y u．W ANG Yo n g h u i T e c h n o l o g y C e n t e r ， T a i y u a n H e a v y I n d u s t r y C o ． ，L t d ． ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 4，C h i n a Ab s t r a c t 4, 2 5 0 0 r o t a t i n g u p s e t t a b l e w a s e q u i p p e d w i t h 8 0 MN h y d r a u l i c f o r g i n g p r e s s ， a n d i t c a n h e l p t o u p s e t 1 0 0 t c a k e l i k e f o r g i n g p i e c e s ． A n i n n e r c u r v e t y p e r a d i a l p i s t o n h y d r a u l i c m o t o r w i t h d i s p l a c e m e n t o f 6 0 0 c m 3 ／ r w a s a d o p t e d i n 6 2 5 0 0 r o t a t i n g u p s e t t a b l e ．F e a t u r e s o f t h i s s y s t e m a r e h i g h a u t o m a t i o n ， s m o o t h r o t a t i o n ， a d j u s t a b l e r o t a t i n g s p e e d a n d 0 。 ～ 3 6 0 。f o r w a r d a n d r e v e r s e r o t a t i o n ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c mo t o r ； L o w s p e e d h i g h t o r q u e h y d r a u l i c mo t o r ； Ra d i a l p i s t o n h y d r a u l i c mo t o r ； F o r g i n g ； Ro t a t i n g u p s e t t a b 1 e 在 自由锻造 液压 机上 ，锻 造 圆饼 、方块 类锻件 ， 以及要求一定锻造比的锻件 ，需要进行旋转镦粗工 序。为了锻件转动方便 ，常用到旋转镦粗台u 。 1 2 5 0 0旋转镦粗 台 图 1 为 6 2 5 0 0旋转镦粗台，转盘 1通过转盘轴 承 3支承在 底 座 2上 ，转 盘 和底 座 中央 由导套 9定 位。碟形弹簧组 4应使旋转镦粗台承受最重锻件时， 转盘和底座之间的间隙有足够的大小。底座通过圆键 9固定 在移动工作台 l 0上 。 5 Z 9 l 0 l l 3 4 l 一转盘 2 一底座 3 一转盘轴承 4 一碟形弹簧组 5 一液压马达 6 一轴 卜 小齿轮 8 一大齿圈 9 一导套1 O 一圆键l l 一移动工作 台 图 1 西 2 5 0 0旋转镦粗台 在锻造过程中，转盘和底座上下面接触；当上砧 离开锻件时，碟形弹簧组将转盘和锻件抬起，这时启 动马达5 ，马达通过轴6驱动小齿轮 7转动，带动大 齿圈8转动，从而实现转盘转动，转盘上面的锻件也 随之转动 。 5 0 0旋转镦粗 台配备于 8 0 MN锻造液压机 ， 其主要尺寸和规格为 转盘直径 2 5 0 0 m m；高度 1 2 0 0 m m；能锻造最大锻件质量 1 0 0 t 。 2 静力平衡式径向柱塞液压马达 低速大扭矩液压马达 的特 点 具有很高 的启 动效 率；能在很低的速度下平稳运转；结构紧凑，能大大 缩小传动装置的尺寸；在输出相同扭矩时，比齿轮减 速器的质量要轻得多。径向柱塞液压马达是 目前广泛 使用的低速大扭矩液压马达。常用的有以下 3种结构 形式曲轴连杆式，静力平衡式和内曲线多作用式 。 图2为静力平衡式径向柱塞液压马达外形图。 图2 静力平衡式径向柱塞液压马达外形图 收稿F t 期2 0 1 0 1 01 1 作者简介魏征宇 1 9 7 8 一 ，男，本科，工程师，从事锻压设备机械液压设计研究工作。E m a i l t z w z y 1 6 3 ． c o rn。 6 6 机床与液压 第 3 9卷 图3为静力平衡式径向柱塞液压马达结构图。柱 塞 7和柱塞缸 6 支承在偏心轴 2上的圆形表面和盖 3 上 ，因而 当偏心轴 2旋转 时柱塞 7和柱塞缸 6无径 向 力。柱塞 7和柱塞缸 6的静压平衡使马达在低摩擦状 态下运行 ，因而效率高。柱塞缸体 E中的压力直接 作用在偏心轴 2上 。5个柱塞 缸有 2个 或 3个分别 和 进 油或 回油相 连接 。 l 一 壳体卜 偏 心轴卜 盖4 一配 流 体 5 一滚 柱 轴承6 一柱 塞 缸 7 一柱塞 8 一配流机构 8 ． 1 一配流板 8 ． 2 一配流 阀 8 ． 3 一平衡环 A 一 油 口 B 一 油 口 c 一 泄 漏油 口 一流 道E 一 柱 塞缸 腔F 一 壳体 图 3 静力平衡式径 向柱塞液压 马达结构 图 控制配流机构 由配流 板 8 ． 1和配流 阀 8 ． 2组 成。 配流板 8 ． 1由销钉固定在壳体 1 上 ，而配流阀8 ． 2和 偏心轴 2一起转动。配流阀上的孔将配流板 8 ． 1和柱 塞缸 6连接起来。平衡环 8 ． 3在弹簧压缩力和液压力 共同作用下能补偿其间隙，这时马达有很好的抗温度 冲击能力以及能在整个寿命周期内保持恒定的性能。 工作液体通过油 口A和 B进、出马达。油液通 过配流机构 8和壳体 1上的流道 D进出柱塞缸腔 E。 壳体 F中的泄漏来 自柱塞 7和配流板 8 ． 1 ，并由泄漏 油 口 C引出。 M R系列静力平衡式径向柱塞液压马达参数 如 表 1 示 。 表 1 MR系列静力平衡式径向柱塞液压马达参数 排量／ c m r 持续工作压力／ M P a 峰值压力／ M P a 泄漏压力／ M P a 工作油液温度范围／ ℃ 转速范围／ r mi n 转向 安装形式 3 3～7 0 0 0 25 42 最高0 ． 5 3 O～ 8 0 0 ． 5～8 0 0 顺时针／ 逆时针 一可反转 法兰连接 3 马达选型与计算 6 2 5 0 0旋转镦粗台选用一台排量 6 0 0 c m ／ r 的静 力平衡式径向柱塞液压马达。液压系统压力 2 5 M P a ， 回油管路压力0 ． 5 MP a 。低速大扭矩液压马达总效率 为 0 ． 7 5～ 0 ． 9 0 ，起动扭矩效率为 0 ． 8～ 0 ． 9 5 - 6 ] 。马 达峰值扭矩 q P r l 2 _18 7 3 N． m 一 2 竹 3 ． 1 4 ⋯、 。 ⋯ 8 级圆柱齿轮传动效率0 ． 9 7 ，马达通过小齿轮 大齿圈传动后产生的转矩 M百1 5 0叼 0 ． 9 718 7 3_l 8 1 6 8 N m 计算时考虑最大锻件的情况。1 0 0 t 环形锻件外径 为 2 ． 5 m，内径 1 ． 5 I l l ，其转动惯 量 ‘， m R ／．2 1 0 0 1 0 1 ． 2 5 0 ． 7 5 1 0 6 2 5 0 k g m 马达产生 的转矩必须克服 以下 3种阻力矩 回转 部分的静阻力矩 ． 包括摩擦力矩、风阻力矩等 ； 马达和传动机 构零 件在 启 动和制 动 时 的惯 性 阻力 矩 M ；钢锭在启动和制动时惯性阻力矩 。一般说来， i和 两个阻力矩所 占比重甚小 ，两者约 为 M 阻 力矩的 8 ％ ～1 0 ％[ 8 3 ，考虑到转盘 质量较大 ，所 以适 当增大 系数 d Mj 1 ． 2 5 Md 马达驱动 1 0 0 t 圆饼类锻件产生的角加速度 1 8 1 6 8 工程机械 回转机构角加速度 8 0 ． 0 6 ～ 0 ． 7 r a d ／ s ， 旋转镦粗台角加速度 s 0 ． 1 4 r a d ／ s 是合理的 。 若将此 1 0 0 t 锻件旋转 9 0 。 ，假设锻件从 0 。 旋转 到 9 0 。 作匀加速运动 ，则需要 时间 而 √ √百 通过以上计算为4 , 2 5 0 0旋转镦粗台选用一台排量 6 0 0 c m ／ r 的静力平衡式径向柱塞液压马达是合适的。 4 马达控制方式 图4所示为马达控制液压系统原理图。 图 4 液压 系统原理 图 下转第 5 4页 5 4 机床与液压 第 3 9卷 M9 8 P 2 0 ．0 1 ；调用子程序 0 2 0 0 1 一次 Z 1 0 0 F 1 0 0 0 ；中速抬刀 ，刀具 抬至 Z 1 0 0处 C O O G 4 9 Z 3 0 0 M 0 5 ；快 速 抬 刀 ，撤销 长度 补偿 ，主轴停转 M 3 0 ；程序结束 ％ 0 2 0 0 1 子程序号 G 0 1 X一 4 0 Y 0 F 1 0 0 ；直线进给至点 B 一 4 0 ， 0 Y一 1 0 ；直线进给至点 c 一 4 0 ， 一1 0 X 4 0 ；直线进给至点 D 4 0 ， 一 1 0 G O 3 X 4 0 Y 1 0 R 1 0 ；逆 时针 圆弧插 补进 给至 点 E 4 0 ，1 O G O 1 X一 4 0 ；直线进给至点 F 一 4 0 ，1 0 G 0 3 X一 4 0 Y一1 0 R 1 0 ；逆 时针 圆弧插补 进 给至点 C 一 4 0 ， 一l 0 G O 1 Y 一1 9 ． 5 ；直 线 进 给 至 点 G 一4 0 ， 一 1 9 ． 5 X 4 0 ；直线进给至点 H 4 0 ，一1 9 ． 5 CO 3 X 4 0 Y 1 9 ． 5 R 1 9 ． 5 ；逆 时针 圆弧插 补进 给至点 I 4 0 ，1 9 ． 5 CO l X一 4 0 ；直线进给至点 J 一 4 0 ，1 9 ． 5 G O 3 X一 4 0 Y一1 9 ． 5 R 1 9 ． 5 ；逆时针 圆弧插 补进 给至点 G 一 4 0 ， 一1 9 ． 5 CO l X 4 0 Y 0 F 2 0 0 ；回到下刀点 M 9 9 ；返 回主程序 ％ 4 结束语 粗加工主要 目标是去除余量 ，粗铣时要用刀具中 心轨迹来设计走刀路线 。无 论是铣 凸 台还是铣 型腔 ， 刀具都要往复运动，如何合理安排刀具的走刀路线， 保证既去除了粗加工切削余量，又留下合理的精加工 余量，在教学和实践中是个难点内容。作者结合自己 的教学实践经验，通过列举实例 ，较为详细地阐述了 凸台和 型腔 的 “ 排刀 ” 过程 ，希望 对初 学 编程人 员 有所 帮助 。 参考文献 【 1 】 顾京． 数控加工编程及操作[ M] ． 北京 高等教育出版 社 ， 2 0 0 3 ． 9 ． 【 2 】 嵇宁． 数控加工编程及操作 [ M] ． 西安 西北大学出版 社 ， 2 0 0 7 ． 9 ． 【 3 】 胡如祥． 数控加工编程及操作[ M] ． 大连 大连理工大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． 8 ． 【 4 】任玉田． 新编机床数控技术[ M] ． 北京 北京理工大学出 版社 ， 2 0 0 5 ． 5 ． 【 5 】孙竹． 数控机床编程与操作 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 4 ． 5 ． 【 6 】李善术． 数控机床及其应用[ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 1 ． 5 ． 【 7 】逯晓勤． 数控机床编程技术[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 2 ． 2 ． 上接第 6 6页 5 马达的安装和使用 在安装时，马达传动轴与其他机械连接时要保证 同心，或采用挠性连接 ，尽可能使马达输出轴少受或 不受径 向力 ，保证马达的 内部支撑轴 承不受额外 的作 用力，否则长时间使用会使配油机构产生偏斜 ，影响 其使用寿命。 为了使马达的工作平稳，要求有一定的回油背 压 ，否则将导致滚轮脱离定子导轨曲面而产生撞击 、 振动、噪声 ，严重时导致损坏。背压值也不可太大， 根据液压马达的转矩与其进、出口压力差成正比的关 系，在进口压力为一定时，当背压增大必然使液压马 达的进出口压力差减小，造成液压马达转动无力。 尽可能使液压油保持清洁。液压马达故障多半是 由固体颗粒、污染物和过热形成的胶状物造成的。总 结的经验是，带有液压马达的液压系统其油液清洁度 至少应保持在N A S 9级以内，否则液压油中含有的杂 质会使马达内的摩擦零件表面磨损，造成液压油泄漏 量增大 。 6 应用效果 传统的旋转镦粗台驱动方式有手动、气动、液 压油缸驱动等 ，而 4 , 2 5 0 0旋转镦粗台采用液压马 达作为动力系统，齿轮传动，这种动力传动系统的优 点是 自动化程度高，转盘转动平稳，转动速度可 调 ，可实现转盘正反向0 。 ～ 3 6 0 。 任意角度回转。 参考文献 【 1 】 万胜狄． 锻造机械化与自 动化[ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 3 ． 【 2 】 高俊峰． 我国快锻液压机的发展与现状[ J ] ． 锻压技术 ， 2 0 0 8 6 1 5 ． 【 3 】杨宝光． 锻压机械液压传动 [ M] ． 机械工业出版社， 1 9 9 6． 【 4 】博世力士乐． 重工业液压产品样本[ M] ． 2 0 0 2 ． 【 5 】 杨球来， 许贤良， 赵连春． 大扭矩液压马达的发展现状与 展望[ J ] ． 机械工程师， 2 0 0 4 3 6 9 ． 【 6 】 席景翠 ， 安高成， 王明智． 低速大扭矩液压马达启动特性 探讨[ J ] ． 中国机械工程， 2 0 0 8 ， 1 9 2 4 2 9 3 3 ． 【 7 】 成大先． 机械设计手册[ M] ． 5 版． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 7 ． 【 8 】阎书文． 机械式挖掘机设计 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 1 9 8 2 ． 【 9 】中国机械工程学会塑性工程学会． 锻压手册 第一卷 [ M] ． 3版． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 8 ．