泵-蓄势器传动的锻造液压机主要参数的确定和计算（一）.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 2 0 6 0 0 3 6 0 6 泵 一蓄 势 器 传 动 的 锻 造 液 压 机 主 要 参 数 的确 定 和计 算 一 李龙 ，张 林 禄 ，张伟 北 方 重 工 集 团有 限公 司 ， 辽 宁 沈 阳 1 1 01 4 1 摘 要 通 过 对 沈 重 生 产 的 泵 一蓄 势 器 传 动 的 2 5 MN锻 造 液 压 机 工 作 状 态 的 分 析 和 计 算 ， 提 出 泵 一蓄 势 器 传 动 的锻 造压 机 主要参 数 新 的计 算方 法和 理论根 据 ， 既 可提 高 蓄势器 传 动效 率 ， 又 可显著 降低 蓄势 器传 动部 分 的制 造和 投资 成本及 能耗 。 关键 词 机械 设计 ； 液压 机 ； 锻 造 ； 泵一 蓄 势器传 动 ； 机 动容 积 ； 有效 蓄液 量 中图分 类号 TG 3 1 5 ． 4 文献 标识 码 A 1锻 造 液 压 机 的 传 动 方 式 和 工 作 介 质 锻 造 液压 机 的传 动方 式 有 三种 泵 直接 传 动 ； 泵 一 蓄 势 器 传 动 和 泵 直 接 传 动 与 泵 一 蓄 势 器 传 动 的 联合 传 动 。 液压 机 广泛使 用 的液体 工作介 质有 两种 一 种 是 矿 物 油 ， 一 种 是 水 的 乳 化 液 。 以油为介 质 的液 压机 多为泵 直 接传 动 ，但也 有 用 泵一 蓄 势器传 动 的 。 沈 重 与德 国潘 克 公 司合 作 生产 的 1 6 2 5 ／ 3 0 MN快锻 油 压机 ，就 是采 用泵 直 接传 动 和 泵 一蓄 势 器 传 动 的联 合 传 动 。压 机 加 压 用 七 台 RX3 6 0型 正 弦 泵 。 每 台 流 量 7 5 0 L ／ rai n， 电机 功 率 3 1 5 k W ， 不 考 虑 供 液 泵 的 装 机 容 量 为 2 2 0 5 k W 。 另 外 还需 两 台 为 七 台 主泵 供 液 的泵 。每 台 流 量 3 7 5 0 L ／ rai n， 电机 功 率 1 1 0 k W 。 总 装 机 容 量 为 2 4 2 5 k W 。比相 同规 格 蓄 势器 传 动 的 压机 总 装 机容 量 大 一倍 以上 。 从 这点 看并 不 比蓄势 器传 动效率 高 。主缸 工 作压 力 为 3 5 MP a 。无论 是快 锻 、 常锻 和镦粗 ， 动梁 回程都 用 泵 一 蓄势 器 传 动 。加 压 时 回程 缸 内 的油 返 回 到蓄 势 器 。 只 有 镦 粗 时 回程 缸 内 的 油 才 回 到 油 箱 。 蓄 势 器 由 一 个 3 0 0 L的活塞 式 蓄 势器 和 一 个 3 0 0 0 L氮 气罐 组 成 。最 近潘 克公 司 为我 国通 迪公 司制 造 的 7 0 NM 锻 造 油 压 机也 是 采用 泵 直 接传 动 和 泵 一 蓄势 器 传 动 的 联 合传 动 。 所 谓改 进 型正 弦泵控 系统 的锻 造压 机 ， 快 梁 回程 都是 用泵 一 蓄势器 传动 ， 即快 锻加 压 时 内的高 压油 返 回到蓄 势器 ，为 下次 动梁 回程 力 。 这 就 是 所 说 的 压 缩 能 得 到 充 分 利 用 ， 因而 2 0 1 2 0 5 - 27 李 龙 1 9 6 4 一 ， 男 ， 高级 工程师 ， 从 事锻造液 压机研发 制 造 节 能 的原 因之 一 。 7 0 MN 压 机 动 梁 回 程 用 一 个 2 3 0 L 的 活 塞 式 蓄 势 器 和 一 组 六 个 氮 气 瓶 组 成 ， 每 个 7 5 L， 共 4 5 0 L。动 梁 回程 时液 体压 力 都 是 3 1 MP a ， 活塞 蓄 势器 内油量减 少 时 ，由用 于移动 工作 台液 压 系统 的 泵 辅 助泵 补油 。压力 降低 时充 氮气 。 就 液压传 动 本身来 讲 ， 泵一 蓄 势器传 动 的效率 永 远低 于泵直 接传 动 。但适 当增 加 蓄势器 的 压力 和容 积可使 其本 身 的传动 效率 接近 直接 传动 。从 全 面分 析 ， 泵 一蓄势器 传 动 的效 率要 高 于 泵直 接 传 动 。泵 一 蓄势 器 传 动效 率 低 于泵 直 接 传 动是 如 下 解 释 的 ， 如 图 1所 示 。 图 中 ， 粗 实线 为工艺 过程 负荷 曲线 ， 虚 线 为高 压 泵 的供液 压力 ， 细 实线 为蓄势 器 的供液 压力 ， 点划 线 为液 压机 压力 。泵 直接 传动 的效 率为 粗实 线所 包 围 尸 P 0 或 t 图 1 供液压力 或液 压机 压力 与液压机行程变化 或工作时间 的关系曲线 粗 实线一工艺 过程 负荷 曲线虚 线一泵供 液压 力 细实线一蓄势器供液压力点划线一液压机压力 的面 积与 点划 线包 围面 积之 比。蓄势 器传 动效 率 为 粗 实 线 所 包 围 的 面 积 与 细 实 线 所 包 围 的 面 积 之 比 。 显 然 ，泵一蓄势 器传 动 的效率 低 于 泵 直接 传 动 的效 率 。 这 种解 释值 得探 讨 ， 因为 泵一 蓄 势器传 动 ， 压机 每 次 加 压 后 ， 其 压力 都 是 变 化 的 由 点 降 到 c点 ， 细实 线 AB 下 面 的面 积 应 理 解 为 压 机 在 工 作 间歇 时问 内泵 打 出的高压 液 体 ， 即所做 的功 变为 势 能 ， 储 存 在 蓄势器 内。 使 蓄势器 具 有势 能 ， 在压机 加压 时转 变 为 动能作 功 。压机 每 次加压 时仅 用其 中一小 部分 ABC的面 积 ， 它 在加 上 泵 每 次加 压 时打 出 的高压 液 体所 作 的功 才是压 机对 锻件 变形 所作 的功 。它用 此 图 形 表 示 不 出 来 ，而 且 压 机 对 锻 件 变 形 所 作 的功 是 一 个 比较 复 杂 的 过 程 。 所 以 不 能 用 此 图 简 单 说 明 谁 的效率 高低 。详见 资料 [ 1 】 。 2锻 造 液 压 机 工 作 时 的 动 态 分 析 锻造 液压 机 根据锻 件 的工艺 要求 ， 分 为 常锻 、 快 锻 和 镦 粗 。 常 锻 和 镦 粗 时 加 压 的 工 作 行 程 大 ， 回程 量 也大 。 因此工 作缸 和 回程缸 需要 大量 的高压 液体 。 每 分 钟 的锻 造 次 数 低 。一 般 2 0 ～ 2 5 MN 锻 造 压 机 ， 常 锻 时每 分钟 8 1 2次 。5 0 MN 以上 的压 机 常锻 时次数 更 低 。 一般 锻造 压机 生产 锻件 时都 是连 续锻 造 的 。 经 过 几次 大行 程 的常锻 后 ， 锻件 尺寸 接近 成 品尺寸 ， 工 作 行 程 逐 渐 变 小 。 用 液 量 也 减 小 ， 每 分 钟 的 锻 造 次 数 增 加 ， 转 为精 锻 或称 快 锻 。快 锻 时 ， 2 5 MN液 压机 每 分 钟锻 造 次 数可 达 3 5 ～ 4 5次 ，采用 泵 一 蓄 势 器传 动 的 压机 工作 特点 是 压机 每次 加压 的压 力都 是变 化 的 。 在锻 造锻 件 时 ， 都 是连 续进 行 的 ， 压机 实 际发 出 的压 力 ，就是 加压 时 蓄势器 放 出高压 液体 以后 工 作缸 的 压力 和工 作柱 塞 总面积 的乘 积 。 过 去压机 的压力 公 称 压 力 都是 以蓄势器 的压 力和 柱塞 面积 乘 积来计 算 。 即 Ns 式 中 一蓄 势器 内的液体 压力 ， MP a ； A 液 压 机 工 作 柱 塞 的 总 面 积 ， i n 。 液 压机 在工 作 时 ，蓄势器 中的气体 变 化过 程可 视 为 绝 热 或 等 温 过 程 ， 则 有 方 程 式 PV P s 液 压机 在 动态工 作 中所发 出 的压力 为 N 4 d 2 n p V1 式 中 V。 、 厂加 压 前 、 I l l 3； 1 后 蓄 势 器 中 的气 体 容 积 ， P 一加 压 后工作 缸 内的液 体压 力 ， MP a 。其值 随气 罐总容 积 变化 而变化 ； d 一工作 缸直径 和数量 ， m； n 工 作 缸 数 量 ； 绝 热 系数 。在压 力 P s 3 2 MP a时 i 1 ． 4 。 上 式 说 明 ， 压 机 工 作 时 发 出 的压 力 与 蓄 势 器 最 初使 用压 力 和气罐 总容 积 有关 。通过 后 面 的进一 步 分析 和计 算可 知 ， 压机 连续 第二 次加 压 以后 的压力 ， 除与 上述 因素 有关 外 ，还取 决 于高压 泵 每分 钟 的总 供液 量 。即液 压机 和 蓄势器 的 主要参 数及 每分 钟 的 锻造 次数 一定 时 ，压机 每次 锻造 时发 出 的压力 还决 定 于 高压 泵 的总供 液量 ， 有 三种情 况 1 压 机 连 续 加 压 ,- j - ， 压 力 逐 渐 升 高 。 压 机 连 续 加 压 时 ，每 次 高 压 泵 的 总 供 液 量 大 于 蓄 势 器 的 耗 液 量 时 ， 蓄势器 内 高压 液 体增 加 ， 压 力 逐 渐 升 高 ， 压 机 压 力升 高 ， 且 随着 而升 高 。 V 2 2 压 机连 续加压 时 ， 压力 逐渐 降低 。压 机 连续 加 压 时 ，每 次 高压泵 的 总供液 量小 于 蓄液罐 的总耗 液 量 时 ，蓄 势器 内高 压液 体逐 渐减 少 ，压力 逐渐 降 低 ， 压机 的压 力也 降低 ， 且 随着 “而 降低 。 V 2 3 压 机 连 续 加 压 时 ， 压 力 不 变 。 压 机 连 续 加 压 时 ，每 次高 压泵 的总 供液 量与 蓄液罐 的耗液 量相 等 时 ， 蓄势 器 内 的高压液 体不 增不 减 ， 蓄液 罐 内的压 力 不 变 ， 压 机 的压力 也不 变 。这就 是泵 一 蓄势器 传动 的 自由锻造 液 压机 的三 种工作 状态 。 液 压 机 的 三 种 【作 状 态 不 是 固定 不 变 的 ，对 任 何一 台确 定 的 自由锻造 液压 机 ，这三 种状 态是 可 以 互 相 转 化 的 。 工 作 时 只 能 处 于 某 种 状 态 ， 主 要 决 定 于 加压 时 的工4 -I E 行程 和 每分钟 的加 压次 数 ，要求 压 机 每次 的加 压行 程大 ， 每 分钟 的加压 次数 多 。 系统压 力 逐渐 降低 ， 压 机达不 到公 称压 力 。反之 ， 压 机工 作 行 程或 每分 钟加 压次 数减 少到 一定 程度 ，压 力 可达 到 不 变 ， 再 减 少 工 作 行 程 和 次 数 ， 系 统 压 力 逐 渐 升 高 ， 压机 发 出的压 力亦 升高 ， 可达 到 或超过 公称 压力 。 泵一 蓄势 器是 液压 机液 压 系统 的重要 组成 部分 。 合 理计 算 和确 定蓄 势器 的压力 和气 罐 总容 积 ，对 提 高蓄 势器 的传 动效率 ，降低设 备 制造 和投 资成 本及 能 耗 具 有 重 大 意 义 。 工作 缸直 径 和数量 等 的主要依 据 。 3 ． 1 ． 2蓄势器 压力 蓄势 器 内使用前 的液体压 力是 蓄势 器 传动 的最 主要 参数 之一 。过 去我 国水传 动 的各类 压 机 的液体 压 力 分 2 0 MP a和 3 2 3 1 ． 5 MP a两 级 。蓄 势 器 的 压 力 应 根据液 压机 的规 格选 用液体 压 力 ， 一 般来 说 ， 选 用 液 体压 力高 时设计 出的液压 机 重量轻 、 效 率高 。 为 了 提 高 蓄势器 传动 效率 ，蓄势 器应 尽量 选用 较 高 的液 体 压力 。而 不应 受压 力分级 的限制 。 3 ． 1 ． 3工 作 压 力 液 压机 的工 作压 力是 指液 压机在 确 定 的工作 行 程 加压 时工 作缸 中的液体 压力 。压机 的公称 压力 应 按 此 压力计 算 。 不应 按蓄 势器 的压 力计算 。 由后 面 的 分析 和 计算 可 知 ，用 其压 力 比蓄势 器 压力 低 4 ～ 5 ％ 时计 算 的工作 缸直径 ，并 由此 计算 出的气 罐总 容积 是 最 经 济 适 用 的 。 3 ． 2液 压 机 的工 作 行 程 和 最 大 行 程 3 ． 2 ． 1 工 作行 程 和液 压机 的压力一 样 ，工作 行程也 是 设计 前应 确定 的基 本参 数 之一 。主要 是用 来确 定高 压 泵 的每 分钟 总供 液量 。压 机 的实 际工作 行程 即每 次加 压 时 的压 下量 ， 则 由锻 件 的锻造 工艺 要求 给定 。 压 机 的实 际工 作行 程 可大 于或小 于 工作行 程 。为 了确 定高 压 泵 每 分 钟 的平 均 供 液 量 ， 2 0 ～ 5 0 MN的 泵 一 蓄 势 器传 动 的压 机 工 作 行 程 按 1 8 0 ～ 2 0 0 mm给 出 ；大 于 6 0 ～ I O O MN 的压 机工 作 行 程为 2 0 0 ～ 2 5 0 ram 之 间 ；大 于 1 0 0 MN 的 压 机 为 2 7 5 ～ 3 0 0 mm。 3 ． 2 ． 2最 大 行 程 液压 机 的下底座 与 上横梁 之 间的距 离过 去一 般 称 为 闭合 高度 。安装 上 活动横 梁后 下底 座 与活 动横 梁 之 间 的最 大 距 离称 为 活 动 横梁 行 程 或最 大 行 程 。 是 决 定 锻 造 最 大 锻 件 的 规 格 尺 寸 和 重 量 的 依 据 。也 是过 去计 算 蓄势器 机动 容积 有效 蓄液 量 的依据 。 3 ． 3液 压 机 的工 作 速 度 液 压 机 的 工 作 速 度 也 是 用 来 计 算 高 压 泵 每 分 钟 总供 液量 和其 他参 数 的依据 。液 压机 的实 际工 作速 度无 论是 泵直 接传 动还 是泵一 蓄 势器传 动 ，都 取决 的变形 阻力 ， 阻力 大速 度 慢 ， 阻力 小 速度 快 。 的锻造 工 艺和生 产率 考虑 ，希 望压 机 的加 压 快 越 好 。 特 别 是 锻 造 合 金 钢 的 锻 件 ， 不 仅 要 求 变 形速 度 加 压 速度 快 ， 而 且 也希 望 每 分钟 次 数多 。 因此 出现快 锻压机 。 快锻压 机 每分钟 数 可达 8 0 ～ 1 2 0次 。 潘克公 司 在介绍 改进 型正 系统 的液压 机 时说 液压 机 的液压 驱动 系统 应使 锻 压速 度 至少 为 1 2 0 mm／ s ， 如果 1 5 0 mH l ／ s或更 大会更 好 。 因为快 锻压 机多 为泵 直接传 动 ， 增加 工作 速度 就要增 加泵 的流量 ， 增 加装 机容 量 。 所 以泵 直接 传动 的快 锻油压 机装 机容 量是 由快 锻 时 的加 压 速度 决定 的 。其常锻 和镦 粗速 度一 般都 比快 锻 时 的速度 小 很 多 ， 也 比泵 一 蓄 势 器 传 动 加 压 速 度 小 很 多 。 要 按 泵 一 蓄势 器传 动 的加压 速 度 确定 泵 直 接传 动 的加 压 速 度 ，其 装机 容量 比蓄势器 传动 的装 机容 量要 大 很 多 。 如 果 用 定 量 泵 ， 泵 给 出 的 速 度 是 恒 速 的 。 对泵 一 蓄势 器传 动 的压机 ， 由于压机 在工作 的间 歇 时 间 一 般 压 机 常 锻 时 工 作 的 间 歇 时 间 为 工 作 时 间的 3 ～ 5倍 ，泵打 出 的高压 液体储 存 在蓄势 器 中 。 蓄势器 中具 有势 能 ， 在压机 工作 的瞬间 释放 出来 ， 势 能转变 为动 能作 功 。 压 机 的活动梁 、 柱塞 等 活动部 分 的重量 ， 中小型 压机 达数 吨或数 十 吨 ， 大 型压 机达 数 百 吨 ， 加压 时 上 传动 活 动梁都 是 向下运 动 的 ， 不 考 虑 立柱 和导 套 、 柱塞 和工作 缸 之间摩 擦力 。 压机 开始 加 压 时 的速 度是 加速 运动 ，如 果将 活动 部分 视 为一 个 物 体或 质 点 ， 根 据 牛顿 动 力 学 公 式 F ma ， 其 中 血 为 动 梁 下 降 时 的加 速 度 ， m／ s ； F为 动 梁 产 生 加 速 度 的 力 ， k g f 。F mg P - P l R。 一 R 3 ， 其 中 g为 重 力 加 速 度 ； m为动 梁运 动部 分质量 ； P为压机 的公 称 压力 ； 为 工件 的变形 阻力 ； R 、 R 、 R 为工 作缸 、 回程缸 和 动 梁 导 向套 间 的摩擦 力 。 将 各值 代人上 式有 ma mg P- P 1 1 一 R2 3 贝U 有 ， n ， g P一 一 R1 一 R2 一 R3 U 上 式 即说 明泵 一 蓄势 器 传 动 的液 压 机 工作 中发 出的速 度总 是在 变化 的 ，而且一 开始 给 出 的速度 就 是 很 大 的 ， 甚 至 不 受 泵 的流 量 和 装 机 容 量 的 限 制 ， 就 可 达 到较高 的工 作速 度 。也 就 是蓄势 器 给 出 的加 压 速度 远远 大于设 计 时给 出的工 作速 度 ，从 这点 也不 难 看 出 ， 蓄 势器传 动 的压 机效率 也 比直接 传 动 的高 。 为确定 蓄 势器传 动 的其他 参数 ，例 如要 确 定高 压泵 每分钟 的平 均供 液量 和 台数 ，必须 在设 计 前确 定 一 个适 当 的工作速 度 ，以满 足压 机 的锻造 工 艺和 使 用 要 求 。 根 据 多 年 工 作 经 验 ， 现 在 2 0 MN 以下 的 压 机 工 作 速 度 一 般 确 定 为 0 ． 1 r r d s ； 2 5 ～ 6 0 MN压 机 为 0 ． 1 5 m／ s ； 6 0 ～1 6 0 MN压 机确定 在 0 ． 0 7 5 ～ 0 ． 1 m／ s 。不 同 规格 锻造 液压 机 的工 作速 度 、 工 作行 程 、 最 大行 程 和 镦 粗 行 程 如 表 1所 示 。 3 ． 4空 程 速 度 和 回 程 速 度 潘 克公 司在 介绍 改进 型正 弦驱 动系 统 的锻造 液 压 机 时说 高 回程速度 对生 产率 影 响较小 ， 高快 进速 表 1不 同规 格 锻 造 液 压 机 工 作 行 程 、 最 大行 程 和 镦 粗 行 程 公称压力 工作行 程 最大行程 镦粗 行程 工作速度 空程速度 回程速度 每分钟加压 按经验公式计算 C值 序号 ／ MN ， n 1 m ／ ra m ／ mm ／ mrr d s ／ mm／ s ／ m r r d s 次数 c o ． 2 5 1 1 5 8 o 0 6 3 0 1 0 0 4 0 0 4 0 0 2 4 l 2 8 1 0 0 0 7 5 0 4 O O 4 0 0 2 0 0 ． 8 7 5 3 1 0 l 1 O H0 8 8 0 4 0 0 4 0 0 O ． 7 5 4 1 5 1 4 0 0 1 1 5 O 4 0 0 4 0 0 0 ． 5 8 5 2 0 2 0 0 1 7 0 o 1 2 5 0 1 0 O 3 0 0 3 o 0 8 ～ 1 O O ． 5 6 2 5 2 0 0 1 8 0 0 1 4 0 0 1 5 0 3 0 0 3 0 0 8 ～l 0 0 ． 4 5 7 3 0 2 0 0 1 9 0 0 l 5 0 0 l 5 0 3 0 0 3 0 0 8 ～ 1 0 0 ． 4 1 6 8 40 2 0 0 2 1 5 0 1 6 0 0 l 5 0 3 0 0 3 0 0 8 ～1 O 0 ． 3 75 9 5 0 2 5 0 2 50 0 1 7 5 0 1 5 0 3 0 0 3 0 0 8 O ． 3 5 1 0 6 0 2 5 0 2 8 O O 1 9 0 0 1 0 0 3 0 0 3 O 0 7 0． 3 3 5 1 1 8 0 2 7 5 3 00 0 2 0 0 0 1 0 0 2 5 0 2 5 0 6 O - 3 1 2 1 2 l o 0 2 7 5 3 3 0 0 21 5 0 1 0 0 2 5 0 25 0 6 O- 3 l 3 l 2 O 2 7 5 3 4 0 o 2 3 o 0 7 5 l o 0 2 5 0 2 5 O 6 0．2 91 1 4 1 5 0 3 0 0 3 4 0 0 2 4 0 0 7 5 -1 0 0 2 5 0 2 5 0 5 0．2 8 3 1 5 1 6 0 3 0 0 3 5 0 0 2 4 0 0 7 5 1 0 0 2 5 0 2 5 0 5 O_ 2 8l 度 空 程 速 度 也 几 乎 不 会 节 省 时 间 ， 压 机 的 工 作 过 程 是 连续 的一 个循 环接 着另 一个 循环 。故 高 的空 程 速 度 和 回 程 速 度 又 难 以 操 作 。然 而 ， 速 度 慢 ， 则 能 很 好 调 整 。 空程 速度快 ， 压 机易 磨损 ， 耗 能高 。 运行 速度 越 快 ， 耗 能 越 多 。 这 是 为 了说 明正 弦 驱 动 系 统 的 液 压 机 节 能 。因为 正弦驱 动 系统 的液 压机 空程 下 降和 回 程 都用 泵 提供 流量 和压 力 。因此 改进 型正 弦驱 动 系 统 的锻 造压 机 的 空程 速 度 和 回程 速 度 都 取较 小 值 。 一 般 空 程 速 度 取1 4 0 ～ 2 0 0 mm／ s ； 回 程 速 度 取1 6 0 ～ 2 1 0 mm／ s 。 蓄 势 器 传 动 的 压 机 空 程 下 降 是 靠 充 液 罐 内的液 体压 力 一般 为 0 ． 8 ～1 ． 2 MP a 为主 缸充 液 。充 液 罐 内 的液 体是 由主缸加 压后 卸 压得 到 的 。因此也 是 节 能 的 。 泵 一 蓄势 器传 动 的液压 机 ， 动 梁 的空程 下 降速度 和 回程 速度 一 般取 相 同数 值 。公 称 压 力小 于 1 O MN 的 压 机 空 程 速 度 和 回 速 度 均 取 4 0 0 mm／ s ， 2 0 MN～ 6 0 MN 的 压 机 空 程 速 度 和 回程 速 度 取 3 0 0 mm／ s ， 大 于 6 0 MN以上 的压 机取 2 5 0 mm／ s 。参 看表 1 。 以上介 绍 的泵一 蓄 势器 传动 的液 压机 工作 速度 ， 回程 速 度 和空 程 下 降速 度 的确 定 是 指 老式 泵 ～ 蓄 势 器传 动 的锻造 水压 机而 言 。 因为过去 受水 阀种类 和 功能 的 限制 ，这三 种速 度在 工作 中都 无法 调 到 固定 值 。 也 就是 老式 水压 机 的液压 系统 和泵 一 蓄势 站用 的 是 老 式分 配器 和 电磁 分 配器 。主 缸和 回程 缸 的进水 和 排 水 都 是 由 凸 轮 机 构 和 分 配 器 的 进 、排 水 阀 芯 组 成 的 分 配 阀 组 控 制 的 。 即 每 次 压 机 动 作 都 必 须 通 过 凸轮轴 上 的扳把 手动 控制 其 阀的开启 量 和速度 。 锻 造液 压机 较早 的传 动方 式都 是 以水 的乳化 液 为 工作 介质 的泵 一 蓄势器 传 动 。 以油为 工作 介质 的锻 造 液压 机多 为泵 直接 传动 。 特别 是快锻 压机 ， 是 上个 世 纪 7 0年 代 得 到 快 速 发 展 的 。 主 要 原 因 是 由 于 锻 造 合金 钢锻 件 的锻造 温度 窄 ，要求 变形 速 度 加压 速 度 快 ， 每分钟 有较 高 的锻造 次数 。另 外 也是 因为 以 油 为 工 作 介 质 的各 种 功 能 的 阀 和 插 装 阀 ，特 别 是 高 压快 速 动作 的球 式 电磁 换 向阀 每 分钟 可 向换 2 5 0 次 和大 流量 变量 泵 的发展 。 使 得 以油 为工作 介质 的 快 锻 油 压 机 得 到 快 速 发 展 。 以乳 化 液 为 工 作 介 质 的 阀 ， 因 其 易 泄 漏 ， 各 种 功 能 的 阀 发 展 较 慢 。 但 是 ， 潘 克 公 司介 绍 的那样 ，大量 的调 查与科 研 工作 了液 压 系统控 制单 元 的零件 及液 压泵 ，水 介 质 驱动 单元 。 结 果 在密 封技 术 、 耐 磨性 能及 可控 制 面取 得 了显 著提 高 。以乳化 液 为工作 介 质 的高 位 三 通 换 向 阀 也 早 已 问 世 。 上 世 纪 八 十 年 代 ， 沈 西 德 合 作 生 产 的单 层 热 压 机 的 液 压 系 统 以 乳 为 工作 介质 的泵 蓄势 器传 动 已用这 种 阀 。 这 种 阀也 已用在 自由锻造 水压 机上 。鞍 钢重机 厂从 德 国进 口 的 8 0 MN锻造 水压机 也是 用 这种 阀。这些 技术 目前 在 国内还没 看到 用在 自由锻 造水 压机 上 。如果 将 这 些 技术 用在 新设计 的锻造水 压 机或 老式水 压 机改 造 上 。 不仅 可使水 压机 的工 作速 度 、 回程速 度及 空程 速 度 实 现可调 ， 而 且也 可实 现泵一 蓄 势器传 动 的液压 机 给 出的工作 速度 也是 恒速 的 ，并 和泵直 接传 动 的油 压 机 一 样 非 常 容 易 实 现 压 机 的 压 力 分 级 。 并 可 实 现 压 机 的 自动 和 微 机 控 制 。 4蓄势器 传 动液压 机 的计算 参数 确定 了上 述 五项 基 本参数 ，和常锻 时液 压 机 的 每分 钟工 作次 数后 ，就 可 以计 算 液压机 的其他 主要 参数 。 以 2 5 MN压机 为例 ， 设 计前 确定 的主要参 数如 下 压 机 公 称 压 力 N 2 5 MN； 蓄 势 器 压 力 p 3 2 MP a ； 工 作 行 程 2 0 0 mm；工 作 速 度 1 5 0 mm／ s ；空 程 速 度 3 0 0 mm／ s ；回程 速 度 3 0 0 mm／ s ；常 锻 时 工作 次 数 1 0 次／ 分 ； 最 大行 程 1 8 0 0 mm。 4 ． 1工作 缸直 径 d的计算 d --- p sn 、 ／ 。 -5 7 6 m 式 中 压 机 公 称 压 力 ， N 2 5 MN； P 蓄势 器压 力 ， P 3 2 MN； n 工 作 缸 的 数 量 ， n 3 。 取 d 5 8 0 mm。 4 ． 2回程缸 直径 d 的计 算 回 程 缸 的 直 径 应 根 据 活 动 横 梁 的 重 量 和 工 作 缸 、 回程缸 和柱 塞之 间 、 活动梁 及 导 向之 间摩 擦 力等 条件 来计 算 。 经 计 算 ， 2 5 MN 压 机 回 程 缸 的 直 径 可 取 dI 0 ． 2 5 m， 数 量 两 个 。 4 ． 3泵 每 分钟供 液量 的计 算 供应 一 台压机 的泵 每分供 液 量按 下式计 算 Q _ l h∑n 。 ∑ 2 l | 式 中 主 柱 塞 工 作 行 程 ， h 0 ． 2 m； ∑F一主柱 塞 总工作 面积 ， ∑ x 0 ． 5 8 x 3 m。 ； h 回程 缸 回程 高度 ， h 。 0 ． 2 5 m； ∑ 回程 缸 柱塞 总面 积 ，∑ x 0 ． 2 5 X 0． 25x2m ； 叼 液压 机容 积效率 ， 一 般取 7 ／ 0 ． 9 ； 凡 液 压机 常锻 时 的每 分钟 冲次 ， n 1 0 。 计算 得 Q 2 ． 0 3 m 因此 取 流 量为 l m ／ mi n的高压 泵 3台 ，其 中一 台备 用 。泵 的工作 压力 为 3 2 MP a ， 电机功率 6 3 0 k W 。 4 ． 4蓄势器 的容积计 算 4 ． 4 ． 1蓄势器 蓄液 罐容 积 的计算 蓄液 罐使 用前 的 蓄液量 按下 式计算 V 2 l 2 3 4 3 式 中 上安 全容 积 ， I n ； 厂机动 容积 有效 容 积 ， m ； 3 _ 一下 安 全 容 积 ， m ，是 为 了 防 止 液 体 全 部 流 出 ，高压 气体 进入 管道 引起振 动 ， 此 时应 将低 液面 阀关 闭 ； 广一 下安 全 容积 ， r n 3 ， 罐 内流 不 出来 的液 体 。 对 部颁 标准 4 m 的液罐 V 3 V 4 0 ． 5 m， 。 蓄液罐 内容 纳高 压液 体 的总容 积不 超过 该罐 总 容积 的三分 之二 ， 如 超过 ， 应设 置两个 蓄 液罐 。 机 动 容 积 V 过 去 是 如 下 解 释 的 蓄 势 器 机 动 容 积应 能满足 液压 机最 大高 压液 体消 耗量 减 去该段 时 间 内泵 的供 液量 。 蓄势器 的机 动容 积资 料l 2 l 中有 两种 计算 方法 第一 种计 算方法 4 式 中 ∑ 主柱 塞工 作 面积总 和 ， e mz ； ∑野一回程 柱塞 工作 面积 总 和 ， e m ； 日 一 液 压机 最 大行 程 ， e m； 卜液压 机工作 行 程与最 大行 程之 比。 对 5 0 0 0 k N 以 上 的液 压 机 按 经 验 公 式 选 取 G 0_ 25 1 式 中 p一液压 机 的额 定 压力 ， k N。 第 二种 计算 方法 Q。 Qc t n - Q ‘ n。 5 式 中 p厂全部 液压 机在 每秒 内高 峰耗 液 量总 和 ， L／ s e e； 9 一选 定 的单 台泵 的供 液 量 ， L ／ rai n； 凡 选 定 的泵 的 台 数 ； ￡ _ 一 高 峰持续 时 间 ，通 常 采用全 部 液压 机或 部 分 液 压 机 的 工 作 行 程 的 平 均 持 续 时 间 ， s e e 。 资料[ 3 ] 只介绍 了这 种计 算方 法 。 沈 重在 上世 纪五 十年代 是 前苏联 援 建或 扩建 中 国 1 5 6个项 目之 一 的单位 。 当时苏 联专 家介 绍 ， 蓄势 器 机动 容积 的计算 有 三种方 法 。 第 一 种 方 法 V o 婴 6 0 ．7 此 法 与 式 4 相 同 ， 其 计算 单 位 为 d m或 m， 计 算 结 果 为 d m。 L 或 i n ， 。 公 式 4 中 的 7 0 0应 改 为 0 ． 7， 否则 单 位应 为 c m。但计 算 体积 很 少用 c m 为单 位 。 第 二 种 方 法 V 2 7 ～ 1 0 【 古 - ∑ 一 g ] 7 式 中 r泵 的供 液量 ， d m3 ／ mi n或 m3 ／ mi n； 工作行 程 的持续 时 间 ， S e c 。 第 三 种 方 法 1 ． 2 5 ∑ 日 一 g t 8 式 中 压机镦 粗 行程 ， 其值 参见 表 1 。 苏 联专 家介 绍说 ， 这 三个公 式都 是经 验 公式 ， 应 用 时必 须结 合具 体条 件进 行计 算 。 公 式 4 或 6 中的 c值 ， 都介 绍 说 是 液压 机 的 工 作行 程与 最大 行程 之 比 。但 实 际给 出的还 是 经验 公 式 ， 即 c 0 ． 2 5≤ 1 所 以公 式 4 更难 理解 。 公 式 7 可 理解 为 蓄势 器 的 机动 容 积 有效 蓄液 量 是 压 机工 作 行 程 时 ， 5 1 2 作 缸消 耗 的高压 液体 减去 泵 同期供 液量 的 7 ～ 1 0倍 。 没 考虑 回程 缸耗 液量 ，但 考虑 了工作 缸 或液 压 系统 的容积 效率 为 9 0 ％。也 可 以理解 为是 蓄势 器 的液位 处 于逐 渐下 降或 高压 泵突然 发 生故 障时 ，蓄 势器 内 有 效容 积仍 可使压 机 继续 工作 几次 。 公 式 8 可 理 解 为 蓄 势 器 的机 动 容 积 有 效 容 积 是压 机一 次镦 粗行 程 时 ， 工 作缸 的用 液量 减去 泵 同期供 液量 的 1 ． 2 5倍 。 公 式 5 经 详 细 分 析 和 反 复 多 次 试 算 可 知 无 论 是 单 台还是 多 台压 机 ，其计 算 结果都 是 一个 很小 的 数 量值 。 因为无 论压 机 的压力 和加 压速 度有 多大 ， 压 机 在一 秒钟 内加 压 的用液 量都 是很 小 的。再 减去 泵 的 同期 供 液 量 Q n ， 其 值 就更 小 。高 峰持 续 n ● ● 时 间 就是 液压 机 在 最 大工 作 行 程 时 的加 压 时 间 ， 也 只 有 几秒 钟 。按公 式 5 计 算 的 机动 容 积 也增 加 不 多 。 因此不 能用 其来 作 为蓄势 器 的机动 容积 有效 蓄 液 量 。 单 台压 机高 峰用 液量 出现 在压 机连 续加 压 的 每 开始 第一 次加 压 时 ， 这 是 因为压 机连续 加 压后 ， 到 下 次加 压开 始 的间歇 时 间 比加 压 时间长 得 多 ，高压 泵 补充 高压 液体 也 多 。因此 蓄势器 内的最 大耗 液量 即 为 压 机 连续 加 压 时 每 开 始 第 一 次 加 压 时 的耗 液 量 ， 可按下 式计 算 Q 。 d Z h n d Z h n 一 Q h n “ 缶 9 式 中 d 一工 作缸 直径 ， I n； 工 作行 程 ， i n ； d 回程 缸 直 径 ， i n； h 回程 高 度 ， i n； 9 一选 定 的 单 台 泵 的 供 液 量 ， L ／ mi n ； n 选 定 的 泵 的 台 数 ； ￡ ， 一 高峰持 续 时 间 ， S C C 。 用公 式 4 或 6 ， 7 和 8