锻造液压机回程系统的改进研究.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ．0 4 ． 2 01 6 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 4 ． 0 1 3 锻造液压机 回程系统的改进研究 安建军 ， 马晓霞， 刘赞清， 杨家元 兰州兰石集团 兰州兰石能源装备工程研究院有限公司， 兰州 甘肃 7 3 0 3 1 4 摘要 锻造液压机回程系统在整个压机液压系统 中起着至关重要的作用。通过增加隔断阀或者去掉回程缸支撑阀后将回程缸排液 阀改为比例阀这两种方法， 对锻造液压机回程系统进行了改进， 使得压机在回程时回程压力不受支撑压力的影响， 从而降低了压机 回 程时的压力损失， 提高了回程力， 减少了系统因高压溢流而产生大量的热量， 达到改善压机工作性能的目的。 关键词 锻造液压机； 回程系统； 稳定性 ； 支撑阀； 隔断阀 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 4 0 0 4 3 0 3 Re s e a r c h o n I mp r o ve me nt o f Re t u r n Sy s t e m f o r t h e Fo r g i n g Hyd r a u l i c Pr e s s A NJ i a n - j u n ． MAX i a o - x i a , L I U Y u n q i n g , Y A NGJ t n - y u n n L a n z h o u L s G r o u p C o ． ， L t d ． ，L a n z h o u L s E n e r g y E q u i p me n t E n g i n e e r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ， L t d ． ， L a n z h o u 7 3 0 3 1 4 ， C h i n a Ab s t r a c t F o r g i n g h y d r a u l i c p r e s s r e t u r n s y s t e m p l a y s a v i t a l r o l e i n t h e wh o l e c o mp r e s s o r s y s t e m． F o r g i n g h y d r a u l i c p r e s s r e t u r n s y s t e m wa s i mp r o v e d t h r o u g h t wo me t h o d s i n c l u d i n g i n c r e a s i n g i s o l a t i n g v a l v e o r g e t t i n g r i d o f t h e s u s t a i n i n g v a l v e a n d c h a n g i n g o v e r f r o m t h e r e t u m c y l i n d e r d r a i n v a l v e t o t h e p r o p o r t i o n a l v a l v e ． T h e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e h y d r a u l i c p r e s s i s n o t a ffe c t e d b y s u p p o rti n g p r e s s u r e a n d t h e p r e s s u r e l o s s o f t h e h y d r a u l i c p r e s s wa s r e d u c e d i n r e t u r n s t r o k e ， a n d t h e r e t u r n f o r c e wa s i n c r e a s e d ， a n d t h e s y s t e m h e a t c a u s e d b y t h e h i g h p r e s s u r e r e l i e f wa s d e c r e a s e d ． T h u s t h e p u r p o s e o f i mp r o v i n g t h e h y d r a u l i c p r e s s wa s a c h i e v e d ． Ke y wo r d s f o r g i n g h y d r a u l i c p r e s s ； r e t u m s y s t e m ； s t a b i l i t y ； s u s t a i n i n g v a l v e ； i s o l a t i n g v a l v e 0 引言 锻造液压机作为锻压行业的主要设备， 又称自由锻 造液压机 ， 用于完成 自由锻造工艺 ， 即在液压机压力作 用下 ， 通过上下砧块和一些简单的通用T具， 使钢锭或 坯料产生塑性变形 ， 以获得所需形状 和尺寸的锻件u 。 锻造液压机具有生产效率高、 节能、 锻造能力强、 锻件 质量高的优点 ， 其主要完成快下一压下一回程的工艺 过程 ～ 1 。而锻造液压机 回程系统在整个压机液压系统 中起着 至关重要 的作用 ， 回程系统的好坏直接影 响压 机的平稳性 、 回程力以及锻造频次 。本文正是通过 对锻造液压机 回程 系统的改进来提高 回程 的稳定性和 可靠性， 从而达到改善压机性能的目的。 1 改进前锻造液压机 回程系统分析 图 1 是改进前锻造液压机 同程系统的原理 图。锻 造液压机回程系统 主要 由主泵 P、 回程缸进液阀Vl 、 回 程缸排液阀V 2 、 回程缸支撑阀V 3 、 回程缸单向阀V 4 、 单向阀V 5 及管路等组成 ， 其主要动作循环有 1 压机 回程 主泵 P输m的压力油通过 回程缸进 液阀V l ， 经单向阀V 5 进入回程缸， 主缸的液压油排出， 收稿 日期 2 0 1 5 1 1 1 1 作者简介 安建军 1 9 8 5 一 ， 男 ， 甘肃天水人 ， r 程师 ， 在凑硕士研究生， 主要从事压延类设备液压系统没计研发丁作。 实现压机的回程动作。 2 压机快速下降 主缸进液 ， 主缸柱塞向下运动， 回程缸中的油通过回程缸排液阀V 2 回到油箱 ， 实现压 机的快速下降动作。 3 压机加压 主缸进液 ， 主缸柱塞 向下运动 ， 回程 缸 中的油通过 回程缸支撑阀 V 2 回到油箱 ， 实现压机 的 加压动作。 从 图 1 可以看 出 ， 回程缸直接 和回程缸安全 阀V 4 以及回程缸支撑阀V 3 的下腔相连， 理论上， 安全阀调 定的压力为回程缸的最高使用压力， 支撑阀的压力为 回程缸能够支撑压机活动部分重量且保证压机能平稳 地停止在半空中的压力， 但是为保证回程力和锻造频 次 ， 支撑 阀需 调定较 高的溢 流压力 。而压机在空 中执 行加压动作时， 回程缸中的油液在主缸的作用下通过 支撑 阀溢流 ， 此时 ， 较高的溢流压力就会导致系统发热 量过大， 从而影响压机的工作性能。 2 改进方案 2 ． 1 改进后锻造液压机回程系统工作原理图 图2 、 图3 分别为锻造液压机回程系统两种改进方 案所对应 的原理图。 2 ． 2 改进方案分析 方案一 在回程缸排液阀V 2 和回程缸支撑阀V 3 43 液 压 气 动 与 密 J J ／ 20 1 6年 第 0 4期 图 1 改进前的锻造液压机 回程系统原理 图 图 2 改进后 的锻 造液压机 回程 系统原理 图 方案 一 回程缸 主缸 回程缸 图3 改进后的锻造液压机回程系统原理图 方案二 之前增加 回程缸隔断阀 V 6 ， 将 回程缸和 回程缸排液 阀 V2 、 回程缸支撑阀 V 3 隔开 。当压机 回程时 ， 回程缸 隔 断阀关闭， 将回程缸支撑阀的油路隔断 ， 高压油通过回 程缸进液 阀直接进入 回程缸 ， 此 时回程缸 的压力不受 回程缸支撑阀的影响 ， 而是以系统T作压力进行 回程 ， 提高了回程力 ； 压机在空 中加压时 ， 回程缸油液在主缸 的作用下从 回程缸支撑阀溢流 ， 回程缸隔断阀打开 ， 回 程缸支撑阀的调定压力仅考虑支撑力 ， 此时， 溢流压力 降低 ， 减少了发热量。而且压机停在任何位置时回程 缸 隔断I i j I V 6 I； 是关闭的 ， 不会出现 r f { 于 回程缸支撑f } ；l I V 3的内泄或卡阀导致压机下滑的现象 ， 改善 了压机的 T作性能 。 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 4 ． 0 1 4 几种常见液压阀节流槽过流面积估算及分析 周永飞 ， 初长祥 ， 郭小龙 ， 高名乾 ， 杨 昆 1 ．广西科技大学 机械T程学院， 广西 柳州 5 4 5 0 0 0 2 ． 柳州柳工液压元器件有限公司， 广西 柳州5 4 5 0 0 0 摘要 该文用一种比较简单的方法推导了几种常见的节流槽的过流面积的计算公式 ， 再根据fl u e n t 软件对该公式所算m的过流面积 进行了验算 ， 结果表明该计算方法原理简单、 公式简洁、 精度高 ， 对工程实际应用具有一定的参考价值。 关键词 过流面积； 曲线拟合； 估算； 液压阀 中图分类 号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 4 0 0 4 5 0 3 An a l y s i s a n d E v a l u a t i o n o n T y p i c a l S h a p e Or i f i c e Ar e a s o f Hy d r a u l i c V a l v e s Z HOUY o n g -f e i ， C HUC h a n g - x i a n g , GU OX i a o t o ． g ， G A OMi n g - q i a n ， Y A NGKu n 1 ． G u a n g x i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , L i u z h o u 5 4 5 0 0 0 ， C h i n a ； 2 ． L i u z h o u l i u g o n g h y d r a u l i c c o mp o n e n t s Co ． ， L t d ． ， L i u z h o u 5 4 5 0 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t T h i s p a p e r a n a l y s i s a n d e v a l u a t i o n o n ty pi c a l s h a p e o r i fic e a r e a s i n h y d r a u l i c v a l v e s wi t h a s i mp l e wa y ． T h e n a c c o r d i n g t o t h e F L UE NT s o ft wa r e ， b y t h i s f o r mu l a t o c a l c u l a t e t h e fl o w a r e a f o r c h e c k i n g ．Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c a l c u l a t i o n me t h o d i s s i mp l e ， t h e for mu - l a i s s i mp l e ， h i g h p r e c i s i o n ， h a s a c e r t a i n r e f e r e n c e v a l u e fo r p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s ． Ke y wo r d s t h e flo w a r e a ； c u r v e fi t t i n g ； e s t i ma t e ； h y d r a u l i c v a l v e O 引言 为 了获得液压阀 良好的可操 作性和易控性 ， 往往 需要对 液压 阀的流量进行细微 的控制 ， 这就需要 阀杆 移动过程中其过流面积有一定的梯度 ， 因此需要在阀 杆上开一系列的节流槽。由于有关节流槽形式 阀口面 收 稿 日期 2 0 1 5 1 1 一l 7 作者简介 周永飞 1 9 9 0 一 ， 男， 湖北武穴人， 硕士研究 i ， 现从事T程机 械 液压元 件与系统的研究 。 积的计算存在较强的近似性和模糊性， 并且公式的形 式 比较复杂 ， 给实际工程应用造成一定 的困难 。针 对上述 问题 ， 本文介绍并推导一种 比较简单的计算公 式对几种常见的节流槽的过流面积进行计算 ， 并用 n u ． e n t 软件仿真验证本计算方法的精度。 1 几种节流槽过流面积分析计算 1 ． 1 U形槽过流面积估算 u形槽的三维结构简图如图1 所示， u 形槽具有二级 方案二 在方案一的基础上将回程缸排液阀v 2 改 小回程系统发热量， 延长液压油的使用寿命， 提高回程 为比例阀， 同时去掉回程缸支撑阀v 3 。从图3 可以看 力， 大大改善了压机的T作性能。 出压机回程时液压油通过回程缸进液阀V 1 到单向阀 V 5 直接进入 回程缸 ； 压机加压和快降时 回程缸的油液 参芍又献 先通过回程缸隔断阀v 6 再到回程缸液阀 比例阀 v 2 ， 【 1 】 俞新陆，杨津光液压机的结构与控制【M 】 北京机械T 业j I ； 开 ， 鬈 和 冀 12 1 国 锻 造 液 压 机 的 现 状 及 发 展 ⋯ ．锻 压 装 备 与 制 造 的 功 能 ，回程缸隔断阀 V 6 的作用是为了防止 回程缸排 ⋯⋯ ⋯ ⋯一“ 。 ⋯⋯ 一 液阀 比例阀 V 2 失控时压机突然下降造成不必要的事 [3 1 刘社英 ，张宏． 浅谈我国锻造液压机的发展过程和发展趋势 故， 从而大大提高了压机T作的稳定性和可靠性。 『J 1 ．液压 气动与密封 ，2 0 1 0 ， 3 0 9 l - 4 ． 3 结论 【4 】 孑 L 祥 东 2 2 2 M N 快 锻 液 压 机 多 模 态 控 制 策 略 研 究 I J I 液 压气动与密封。 2 0 0 8 ， f 】 O 1 1 2 1 4 ． 针对锻造液压机 回程系统 ， 提出了两种改进方案 ， 【 5 】 李楠 ．2 2 MN怏锻液压 计算机控制系统设计与应用研究 方案一通过增加隔断阀提高了回程力 ， 减少了发热量 ， [ D I ．秦皇岛 燕山大学， 2 0 0 9 ． 压机的T作稳定性和可靠性得到进一步的提升； 方案 [ 6 】 杨大祥． 1 6 5 M N油泵直接传动自由 锻造油压机网 程力分析 二在方案一的基础上将回程缸排液阀改为比例阀， 同 及计算[J ]．锻压装备与 制造技术，2 0 0 6 ,4 1 3 2 5 2 8 ． 时去掉 回程缸 ， 能够有效地减小 回程时的压 力损 失 ． 减 【 7 ] 俞新陆， 杨津光， 等掖 压机[ M J ． 北京 机械 业出版社， 1 9 9 0 ．