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。

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。

针对锻造液压机装机功率大、能量损失严重的问题,设计出一种节能型液压动力单元,通过变频器控制异步电机带动飞轮驱动油泵。控制器控制飞轮能量的储存与释放,低负载阶段时,电机带动飞轮储存能量;高负载做功时,电机与飞轮同时释放能量。对动力单元进行了理论与实验研究,得到不同转速下,成形能量、电机功率、电机转速与时间的关系。实验结果表明：较普通液压动力系统,该动力系统装机功率至少降低30%,且对液压机的动作影响不大。