电液锤改造的先进性、经济性

　　1课题来源

　　我公司包头北方锻造有限责任公司主要从事铁路车辆用车轴和各类中小型锻件的生产，具有较强的机械加工能力和模具制造能力，是集锻造、热处理、机械加工为一体的综合型企业，也是铁道部定点生产铁路车辆用车轴的厂家之一。公司拥有铁路车辆用车轴生产设备65台套，其它中、小锻件生产设备35台，辅助设备20余台套，具备年产车轴8万支的生产能力。可就在1997年前，我公司仅有蒸空、汽锤10台，而且这些设备陈旧、老化、精度差、耗能高，生产效率低。同时由于所用高压蒸汽供汽受电厂控制，组织生产十分被动，严重影响了我公司的经济效益和新产品的开发。如何在现有设备的基础上对设备进行改造，一方面要提高设备的精度，提高劳动生产率；另一方面，节约能耗，提高经济效益。这一课题对于我公司无疑具有重大的现实意义，势在必行。于是，我公司开始着手对设备进行改造。

　　2电液锤概述

　　锻锤是完成锻造工艺最廉价和万能的设备，在锻造工业中发挥了和正在发挥着重要作用，是机械制造业中量大面广，不可或缺的一种锻压设备。随着其他一些锻压设备如液压机和机械压力机等的出现和发展，在一定程度上取代了一部分锻锤的工作。但是直到现在，锻锤在锻造工业中仍占主导地位。

　　我国现有的锻压设备主要是蒸空、汽锤，我国蒸空、汽锤绝大部分是仿制五十年代苏联的产品，它具有结构简单、操作方便、成型性能好，适用性强等优点。但是它也存在着明显的缺点：效率低、能耗大，一般蒸空、汽锤的效率只有1%-3%左右。也就是说，大量的能源被跑、冒、滴、漏和其本身的结构特点浪费掉了，而且需要锅炉房设施或空压站，动力投资巨大。因此，对我国锻压行业普遍使用的蒸空、汽锤进行技术改造具有极大的社会效益和经济效益。

　　电液锤作为蒸空、汽锤的改进与替代产品，与蒸空、汽锤相比，其效率明显得到提高，一般可达到20%左右，节能率在90%以上。因此，电液锤的开发利用有着美好的前景。

　　3电液锤结构、原理

　　3.1结构简介电液锤改造主要是将蒸空、汽锤头部取下，换上电液传动驱动头，另外增加一个泵站，因此其一般由以下几个部件构成（见图1）。

　　①驱动头。驱动头包括主箱体，主操纵阀、蓄能器、氮气罐等。

　　②泵站。泵站包括油箱、二位集成阀、油泵电机、齿轮泵、先导式电磁溢流阀，油过滤装置等。（见图2）。

　　③锤身。锤身包括锤臂、联接板、大座、二座等。

　　④下落部分。下落部分包括锤头、锤杆、活塞等。

　　3.2电液锤工作原理（图3）DY系列电液锤的电液驱动头液压系统采用定量泵—蓄能器—卸荷阀组成的组合传动恒压液压源，配以专门开发的大流量小操纵力的主操纵阀和小放液损耗的快速放液阀。在整个液压系统中，主阀和快速放液阀是整个控制系统的核心部件。图4是主阀的结构示意图。该阀主要由手动阀芯、随动阀芯等组成，它有三个工作位置，即打击、回程和中位。

　　快速放液阀主要由浮动阀芯、阀体和弹簧等组成。该阀可被看成是一个起单向阀、节流调速阀及差动活塞作用的组合式阀。图5是快速放液阀的结构示意图。

　　整个系统的工作过程如下：

　　①回程过程：通过操纵杆，使主阀的手动阀芯5向左移动，当手动阀芯5与随动阀芯8的相对位置之差大于重叠量l1时，前端由小阀腔3到T腔的滑阀阀口打开，小阀腔3中的液压油迅速降压，这样在小阀腔4和3之间就形成压差，随动阀芯在两端的压差作用下跟随手动阀芯向左移动。当随动阀芯的位移大于重叠量l3时，由P腔到A腔的阀口打开，高压油由P腔进入A腔中，再经过快速放液阀的对模通道8进入锤头下腔，锤头在高压油的作用下迅速回程。②打击过程：操纵手动阀芯，使其向反方向移动，当手动阀芯与随动阀芯的相对位置之差大于重叠量l4时，小阀腔4到T腔的滑阀阀口打开，随动阀芯在两端的压差作用下跟随手动阀芯向右移动。当随动阀芯的位移大于重叠量l2时，由A腔到T腔的阀口打开，使得A腔与连通油箱的T腔导通，阀腔A中的油压迅速降低，同时，快速放液阀的阀腔10中的油压也迅速降低。这样，在快速放液阀的浮动阀芯5的两端形成压差，由于浮动阀芯的两端有面积差，只有当浮动阀左端的作用力大于右端的作用力时，浮动阀才会向右端移动。当其位移大于重叠量时，快速放液阀与油箱之间的快放液口4打开，锤头下腔中的液压油迅速排出，锤头在自身重量及上腔气体的作用下迅速下降，实现锤的快速打击。③中位状态：当手动阀芯处于中位状态时，随动阀芯两端的小阀腔中的压力相同，随动阀芯静止不动，这样，P腔和A腔之间，A腔和T腔之间都处于关闭状态。从液压泵来的油液都进入蓄能器，为下次回程作能源储备。锤头在下腔液压油和上腔气体及自身重力作用下，静止不动，保持在某一位置。

　　4我公司蒸空、汽锤改造方向

　　为充分利用我公司现有的10多台蒸空、汽锤设备，结合国内电液锤的发展和研究状况，对市场进行调研、考察。自1986年在北京海斯特机电新技术公司诞生了我国第一台电液锤。1990年第三代产品问世，基本能适应生产的实际需要，期间德阳二重基础件研究所，西安重型机械研究所、北京理工大学、济南铸锻研究所、齐齐哈尔华安厂（国营123厂）等单位续开发了自己的产品。他们的成果分别用于四川成都无缝钢管厂3吨蒸空、汽自由锻锤、改造成电液锤；123厂2吨，3吨蒸空、汽锤改造成电液锤，哈尔滨市第一机械制造厂改造2吨，3吨自由锻和2吨、5吨模锻蒸、空锤为电液锤。我公司自1997年起，联合北京理工大学和黑龙江华安集团公司（123厂），利用北京理工大学研制成功的DY系列电液锤动力头原理，对我公司自由锻2吨、1吨，模锻1吨、5吨蒸汽锤进行换头改造为电液锤，即利用原有的机身、砧座，将汽缸部分换成电液动力头。

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