通过对液气自由锻锤和全液压自由锻锤的主控阀特点及其控制原理进行分析,提出了采用电液伺服控制系统替代目前使用的机械杠杆机构操纵手动随动滑阀系统,实现了自由锻锤的动作控制及远程控制;增加锤头位置检测传感器,实现了自由锻锤的自动控制。通过AMESim仿真软件,对3种不同伺服油缸组成的电液伺服控制系统的响应特性与工作特性进行了研究,并在8 t全液压自由锻锤上进行应用,改善了锻锤生产条件、降低了劳动强度,实现了自由锻锤生产过程的自动化。

锻造液压机系统的组成设备数量较多,设备的排布方法一般采用地面平面布置,占地面积广,各设备之间的液压传输管路较长,管路中迂回现象普遍存在,且由于流阻的存在,必然会带来压力损失,使得系统效率降低。针对上述现象,提出一种立体式排布液压机系统,将液压机组设备进行立体式排布并按功能需求进行分层设置,使主液压传动系统的泵、控制阀组与工作缸距离最近,液体压力能在泵站与执行机构间传输距离最短,实现液压传输管路最短化,降低液体传输损失,提高液压系统传动效率和响应速度。

根据快速锻造液压机工作过程中的能量需求特性,提出了一种新型能量供给方式,即叠加供液节能技术。采用蓄能器进行中低压储能,在液压机的一个工作循环中,直接利用低压充液罐或高位油箱为快下行程充液,在变形压力较小时利用蓄能器为加压行程提供中低压成形压力,在变形压力较大时利用增压器提供高压成形压力,这3个过程由液压及控制系统进行平稳连贯过渡。其次,对叠加供液的相关原理进行了详述,并介绍了采用叠加供液节能技术的35 MN快速锻造液压机液压工作原理。该技术已在实际生产中成功应用,且在不降低技术指标的前提下,装机功率低于目前标准机组的1/3,标准机组空载损耗的电量即能满足该机组的正常运行,节能效果明显且成本低。

针对锻造液压机系统中部分执行机构需要很高的工作压力,而其余大部分机构所需工作压力比较低的情况,提出了一种基于双向增压器的新型液压储能系统。泵组输出的油液经过增压系统增压后,油液压力得到显著提升,然后与传统液压动力单元一起为主工作缸供能。该系统克服了液压机加工过程中负载的时序性和周期性,因此,在液压系统设计过程中可以选择装机功率更低的电机-泵组单元,从而组成更为经济合理的液压系统。通过仿真结果可知,采用双向增压装置后系统的输出流量保持较高的稳定性与响应性,且与传统液压机相比,具有质量轻、体积小和结构紧凑的优点,应用前景十分广阔。

本文针对快速锻造液压机组装机功率高、能耗大、使用成本高、影响企业经济效益的难题,研发了一种节能型快速锻造液压机组:采用蓄能器进行中低压储能,压机快下时充液罐单独充液,加压时蓄能器供压,加压过程中压力不足时增压器投入,三者在工作过程中无缝衔接;同时锻造操作机也共享蓄能器储存的能量。采用这一技术的35MN快速锻造液压机组已在生产实际中成功应用,机组的装机功率低于传统快速锻造液压机组的1/3,节能节电,使用成本低,具有较好的经济效益。