锻压机械中液压传动的应用研究

摘要：介绍了液压传动的基本结构和性能特点，阐述了锻压机械装备中液压传动的重要作用，展望了现代液压传动技术的发展，为锻压机械自动化生产提供了有力保证。

关键词：锻压机械 液压传动 应用

1、概述

锻压机械是指在锻压加工中用于成形和分离的机械设备。锻压机械包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及开卷机、矫正机、剪切机、锻造操作机等辅助机械。锻压机械主要用于金属成形，所以又称为金属成形机床。锻压机械是通过对金属施加压力使之成形的，力大是其基本特点，故多为重型设备，设备上多设有安全防护装置，以保障设备和人身安全。

液压传动是以液体为介质来实现能量的转换、传递及控制的科学。它是利用各种液压元件组成，具有不同控制功能的基本回路，再由若干基本回路组成传动系统来进行能量转换、传递和控制。

2、液压传动在锻压机械中应用的主要优势

液压传动技术与锻压工艺和设备的发展要求相适应，致使液压传动能够在锻压机械中取得越来越广泛的应用，这是由液压传动在锻压机械应用中的特点决定的。

2.1 液压传动能使金属获得超高静压力

重型锻压机械的最主要的传动形式是液压传动，设备吨位越大，越能突出液压传动在锻压机械应用中的优越性，万吨以上的巨型压力机则全部为液压传动结构。

2.2 金属所受压力均匀

在全过程的任意位置都可以得到全部压力，而且加长行程方便。因此，对要求工作行程长的工件特别有利，如拉伸、型材挤压、无缝钢管锻制、薄壁高筋锻件的成形等。

2.3 模具装卸方便、效率高、能耗低

液压行程长度可以调节，在任何位置可以换向，因此，模具调整方便，对生产批量不大，经常需要更换模具的中、小批量生产非常有利。根据生产实际情况，成形时空间行程可尽量减少，以提高行程次数，从而提高生产效率，减少能量消耗，节约能源，降低成本，提高企业经济效率。

2.4 模具寿命高、成本低，操作安全可靠

设备的液压传力调整方便可靠，设备和模具的超载安全保护好，从而提高模具寿命。因而在设计模具时，可根据承载能力采用轻型结构的模具或用塑料模（聚氨脂氨）、陶瓷模具等，以降低成本。此外，液压传力还可以在行程中按要求改变力的大小，如深拉伸时，压边力可随拉伸行程而变化。

2.5 工件精度高

液压力可长期或短期保压，对某些特定的工件，保压是必不可少的工序，特别是对冲压、校准等工艺来说，短时保压可减少回弹，从而提高工件的精度。而机械压力机不容易实现保压。

2.6生产效率高，工件质量好

液压机械速度调整方便，空程和回程可采用高速，以提高生产率。而工作速度可以按照工艺要求来调整，既可以在整个工作行程中保持均匀的速度，也可以按照工艺要求变化。并且，可以在高空速度转到工作行程速度前进行制动，达到合模时没有冲击，从而提高了工件质量和模具寿命。

2.7 容易实现标准化、系列化

液压传动结构简单，标准化、系列化、通用化程度高，变型方便，便于自制，在生产实践中，可通过不断改进、完善，实现标准化、系列化生产，以提高专业化水平。

3、液压传动的的基本结构及在锻压机械设备上的应用

液压传动的基本结构主要由四部分组成：液压泵、液压控制阀、液压缸、液压管道。

3.1 液压泵

液压泵是液压发生机构，即液压源。它根据各液压缸的工作需要向系统供应一定压力和流量的工作液体。锻压机械液压传动系统常用的液压泵要求：①工作压力高、流量大、传递功率大；②流量应可调节，液体流动方向也要能够改变；③效率高，以减少能量消耗和系统发热；④工作可靠，使用寿命长，以减少机器的停歇时间，提高利用率。

液压泵的合理使用和维修。液压泵是液压系统中最重要的元件，同时也是容易出故障的元件。在生产实践中，造成液压机长时间停工的主要原因往往是高压油泵，因为它既容易出故障又难以维修，故障的原因除了设计和制造因素外，使用也是很重要的原因。在生产实践中，合理地使用与维护可以大大减少故障，延长泵的使用寿命。

3.2 液压控制机构―――液压阀

液压阀的作用是通过控制液压系统中液体的流动方向、压力和流量，实现对机器的液压执行机构的各种控制，如滑块或活动机架的启动和停止、运动的方向、压力和速度，以及工作的顺序等等。阀的种类和结构很多，一般均按其控制对象把它分为三大类：①方向控制阀：换向阀、单向阀、可控单向阀；②压力控制阀；③流量控制阀。

在锻压机械液压传动中，经常用到的除普通阀外，还有一些专用的阀，如充液阀：实现油缸的大流量充液和放油；卸压换向阀：实现高压油缸先卸压后换向的机能，保证油缸平稳地换向，应用最广泛的换向阀是三位四通阀。

目前国内锻压机械液压传动多采用节流调速与多泵容积调速相结合的控制方式，有效减少液压冲击对系统的影响，采用比例、伺服控制系统，既有阀控系统的快速性，又兼顾泵控系统的平稳性，使液压系统的流量控制（开启与关闭）逼近正弦曲线进行组合，由计算机控制开闭时间和顺序，满足了快锻压机对系统快速响应的要求，主缸卸压做到无级卸压及排液，减少液压冲击，使运行更加平稳。

3.3 液压缸

锻压机械高压油缸通常应用的结构形式有两大类型：柱塞式油缸和活塞式油缸。柱塞式油缸适用于 8000kN 以上锻压液压机，这是由于柱塞向上加压，当油缸较大、柱塞和滑块的重量比较重时，可靠其本身的重量实现回程，而不需另加回程缸，以简化锻造液压机结构。活塞式油缸可实现自身回程，结构比较紧凑，零件少，要求安装空间小，当活塞往外推时，力大而速度慢，向里拉时则力小而速度快，这正好符合一般锻压机械工作机构运动的要求。

3.4 管道与辅助装置

锻压机械液压管道除按一般液压管道设计原则外，要求尽可能地缩短管道的行程，以提高工作效率，减少能耗损失。锻压机械液压辅助装置有油箱、充液罐、蓄能器、增压器、过滤器等。

油箱设计要求：容量和液面高度足够；散热好，油温适当；油中气泡能逸出，外界空气不重新卷入；油中杂质能沉淀析出，外界杂质不能进入油箱；检查、清洗和维护方便；不产生共振等。.

充液罐的主要作用：卸载阀站主要作用为主缸卸载，压机快速下降时由充液罐通过充液阀向主缸充液等功能。

蓄能器的主要作用：作为锻压机械液压传动系统的一个辅助能源，在短时间内向系统快速供给大量高压液体以提高工作速度；或长时间缓慢向系统供油以补偿泄漏，实现保压；以及作为缓冲器吸收系统的液压冲击和压力脉动。

增压器的作用：在锻压机械液压系统中，往往仅有一部分液压系统和工作机构（例如液压机主缸）和一部分工作时间（如主缸行程末端时）才需要很高的工作压力和少量的液体。而其余系统大部分时间内仅仅要求一般的较低的工作压力但却是大量的液体，这时，就可以用普通的油泵、阀等元件组成系统。而在该支路上应用增压器使行程终端时的工作压力提高到所需值，这样配置系统就比较经济合理，且安全可靠。

过滤器的作用：锻造生产工作环境比较恶劣，细小的氧化皮、加热粉尘、液体残渣等混入液体中，导致油路阻塞，设备磨损，降低液压设备的工作效率和设备精度。使用过滤器后可使混入油中的机械杂质从中分离出来，以提高液压系统工作的可靠性和液压元件的使用寿命。

4、锻压机械液压传动的特点

（1）用于主传动系统，这就是各种液压机，要求传动功率大，一般为几十到几百千瓦；

（2）液体流量大，要提高生产率，往往要求滑块速度高，加上机器活塞直径大，所以要求的流量也大，最高达几千L/min；

（3）因为传动功率大，所以液压传动的效率必须要高，以节省功率和减少系统发热；

（4）压力、速度均可调节。

参考文献：

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[3] 王峰. 12.5MN快速锻造液压机电液控制系统的研制与开发[D]. 山东大学 2012