數(shù)控錘錘桿斷裂后的安全屏障
——安全閥

蘆新莉

（安陽鍛壓機(jī)械工業(yè)有限公司，河南 安陽 455000）

數(shù)控錘錘桿斷裂后的安全屏障
——安全閥

蘆新莉

（安陽鍛壓機(jī)械工業(yè)有限公司，河南 安陽 455000）

數(shù)控全液壓模鍛錘作為一種先進(jìn)的鍛造設(shè)備，其安全性自然不容忽視，其中錘桿作為打擊過程中最大的受力件，斷裂后的安全保護(hù)便成為重中之重。在液壓系統(tǒng)中安裝安全閥成為一種相對簡單、安全的保護(hù)措施，錘桿一旦斷裂，安全閥能迅速將高壓油口封閉，有效防止火災(zāi)事故的發(fā)生。

數(shù)控全液壓模鍛錘；錘桿；安全閥；設(shè)備安全

近年來，隨著汽車、航空航天、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療器械以及手工具行業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)控全液壓模鍛錘以其高速、高效和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢在鍛造行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

數(shù)控錘在鍛造過程中，錘桿是最大的受力件，極易斷裂。若發(fā)生斷裂，油液傾瀉到高溫（1000℃以上）熱工件上十分危險(xiǎn)，所以在液壓系統(tǒng)中增設(shè)安全閥成為亟待解決的課題，而安全閥的設(shè)計(jì)也成為保證數(shù)控錘安全工作的關(guān)鍵所在。

1 安全閥的應(yīng)用原理

安全閥安裝于活塞下腔的進(jìn)油路上，正常工作時(shí)處于圖1位置，壓力油經(jīng)過安全閥進(jìn)入錘桿下腔；而當(dāng)錘桿突然斷裂，錘桿下腔突然失壓后，安全閥則處于圖2位置，將進(jìn)入下腔的壓力油通路截?cái)啵乐挂簤河晚樺N桿斷裂口溢出而發(fā)生火災(zāi)事故。

圖1 正常工作時(shí)安全閥位置

圖2 錘桿斷裂時(shí)安全閥位置

2 安全閥的結(jié)構(gòu)概述

如圖3、圖4所示，安全閥由閥芯8、滑桿2、導(dǎo)向套Ⅰ3、導(dǎo)向套Ⅱ5、調(diào)節(jié)座7、調(diào)節(jié)桿9、彈簧4、閥座1等組成，該閥插裝于數(shù)控錘主閥塊中。

圖3 安全閥開啟狀態(tài)

3 安全閥的結(jié)構(gòu)原理

如圖5所示，當(dāng)數(shù)控錘正常進(jìn)行鍛造工作時(shí)，壓力油作用于滑桿兩端。使滑桿打開的力為

圖4 安全閥關(guān)閉狀態(tài)

圖5 安全閥結(jié)構(gòu)原理圖

而使滑桿關(guān)閉的力為

式中：Fi——彈簧力；

p1——大端壓力；

p2——小端壓力；

A1——滑桿大端的面積；

A2——滑桿小端的面積；

Ad——滑桿桿的面積。

由于阻尼孔的作用，滑桿小端的壓力p2低于大端的壓力p1，很顯然F1－F2＞0，所以滑桿處于開啟狀態(tài)，在此狀態(tài)下，數(shù)控錘正常工作，不受安全閥的影響。

而當(dāng)錘桿斷裂，與錘頭脫離，負(fù)載突然失去，從而造成壓力忽降，幾乎為零，此時(shí)使得滑桿打開的力為F1＝Fi，但由于阻尼孔的作用，滑桿小端的壓力依然存在，所以使滑桿關(guān)閉的力為F2＝P2A2，很容易使F1＜F2，則滑桿被迅速推出，關(guān)閉進(jìn)入錘桿下腔的通路，從而避免了失火的危險(xiǎn)。

而調(diào)節(jié)桿可以調(diào)節(jié)開口量的大小，開口量太小，則影響數(shù)控錘的工作效率，開口量太大則將對安全閥的性能產(chǎn)生影響。

4 安全閥的模擬實(shí)驗(yàn)

因?yàn)殄N桿斷裂只是一種不可預(yù)知的現(xiàn)象，所以安全閥應(yīng)用到系統(tǒng)之前，應(yīng)做模擬實(shí)驗(yàn)。如圖6所示，先將截止閥關(guān)閉，將溢流閥手柄至全松狀態(tài)，啟動電機(jī)，然后逐步擰緊溢流閥，將壓力調(diào)至所需壓力，此時(shí)安全閥前后壓力表都應(yīng)顯示數(shù)值；打開截止閥，如果壓力表1顯示數(shù)值，而壓力表2壓力顯示為零，并從截止閥口觀察有無油液流出，若無則證明安全閥已關(guān)閉，在截止閥口測泄漏量，泄漏量≤1ml；如果截止閥口有大量油流出則證明安全閥未關(guān)閉。

圖6 安全閥模擬試驗(yàn)原理圖

5 安全閥的推廣應(yīng)用

綜上所述，該安全閥能夠滿足使用要求，可以應(yīng)用于相關(guān)工作場合。如鍛件頂料系統(tǒng)，頂料桿也極易斷裂，而當(dāng)頂料桿斷裂時(shí)，高壓油溢出，遇到正處于熱鍛中的工件，火災(zāi)將不可避免。而安裝安全閥后，當(dāng)頂料桿斷裂時(shí)，安全閥將高壓油口封閉，從而避免了事故的發(fā)生。

目前，該安全閥已經(jīng)制造并安裝于數(shù)控錘的主系統(tǒng)和頂料系統(tǒng)中。隨著數(shù)控錘在多個(gè)用戶處的長期使用，其設(shè)計(jì)的可行性和安全性也得到實(shí)踐驗(yàn)證。

[1]雷天覺.液壓工程手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[2]張利平.液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]中國機(jī)械工程學(xué)會塑性工程學(xué)會.鍛壓手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[4]陳 峰.液壓傳動在鍛壓機(jī)械中的應(yīng)用探討[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2010，45（5）.

[5]王 峰，仲米生.提高液壓系統(tǒng)工作可靠性的方法[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，41（1）.

Safe valve——the protection of broken pole for CNC hammer

LU Xinli
（Anyang Forging Press Machinery Industry Co.,Ltd,Anyang 455000,Henan China）

It is most essential that the operation of all equipment possess is safe.As one of the most advanced equipment in forging industry,the CNC hydraulic die forging hammer should especially embody it.The hammer pole suffers the biggest force during the hitting process,so the protection of broken pole is crucial.It is a relative simple and safe protection to install safe valve in the hydraulic system as the safe valve can quickly cut off the high pressure oil once the pole is broken,which can effectivelyprevent the fire accident.

CNC full hydraulic die forging hammer；Hammer pole；Safe valve

TG315.3

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.01.017

1672-0121（2016）01-0063-02

2015－06－26；

2015－08－05

蘆新莉（1971-），女，工程師，從事數(shù)控全液壓模鍛錘設(shè)計(jì)制造。E-mail：linlin99675@sohu.com