一種快鍛機蓄能器回程系統改造設計

李兆凱，郭 璞，韋朝強，杜真一，魏太春，陳 波

（西部超導材料科技股份有限公司，陜西西安 710000）

0 引言

隨著液壓技術迅猛發展，鍛造工藝要求不斷提高，如何提高鍛造設備頻次和控制精度一直是人們研究的主要方向。在鍛造過程中，經常會用到精整工序以得到較好的表面質量，這種模式要求快鍛機具有較高的鍛打頻次和較小的鍛造深度。油路的頻繁切換對管路就會造成沖擊，蓄能器的應用可以確保快鍛機回程系統穩定運行、有效改善動態性能、延長設備使用壽命，亦可降低噪聲。

姚靜等人[1]建立了蓄能器的動態方程并對蓄能器快鍛回路建立了數學模型，最后對模型的準確性通過仿真和實驗加以驗證。馬志剛等人[2]研究了一般快鍛機卸載形式對卸載管的沖擊，通過仿真給出了不同容積蓄能器用于卸載回路的效果，為卸載回路蓄能器容積的選擇提供了理論依據。魏海濤等人[3]以10 MN 快鍛液壓機組為研究對象，運用AMESim 軟件對使用氣囊式和活塞式2 種蓄能器回程系統進行了仿真，對比在不同參數時兩種蓄能器對快鍛機回程系統特性的影響。

1 45MN 快速鍛造液壓機概況

45MN 快速鍛造液壓機（簡稱45MN 快鍛機）是西部超導材料科技股份有限公司的主型設備之一，主要用于鑄錠開坯、棒材、鍛坯等鍛造工序。45MN 快鍛機投用已近10年，液壓系統長期處在高溫、高壓、振動大的環境中。8 個蓄能器并聯通過分支管卸載管匯入主卸載管，其中任一分支管卸載管發生故障時，須將主、分支卸載管整體拆除進行維修（圖1）。整個維修過程不僅需要耗費大量人力物力，而且停機至少半天以上。

經長時間使用過后，卸載管之間和卸載管與法蘭焊接連接部位的焊縫處經常發生開裂或脫焊現象（圖2）。雖然經過多次補焊但故障率連年上升，已經嚴重影響設備的正產生產。

2 回程系統改造技術方案

圖1 蓄能器裝置卸載管

快鍛機回程系統原理如圖3 所示，通過選擇可以實現由蓄能器與回程缸相連或者主系統和回程缸相連的切換。

在精整作業時，回程缸油液通過補油泵-蓄能器獲得，此時進液閥不動作，在鍛造過程中，回程缸油液注入至蓄能器裝置中，在回程時蓄能器反充至回程缸，活動橫梁迅速抬起。合適容積的蓄能器，既可削減加壓時的振動和避免高壓溢流，降低系統發熱量，還可以減少泵供液量，節能，以及獲得很高響應性。

為了更好體現蓄能器在快鍛機回程系統中的優勢，降低蓄能器裝置的故障率，結合長期以來的設備維修經驗及類似設備改造的成功經驗嘗試了以下3 種改造方案。

圖2 焊縫分布示意

圖3 快鍛機回程系統示意

2.1 方案1：一體式分支卸載管（圖4）

本方案的優點在于將彎管與兩直管進行一次彎曲成型，這樣可以減少了焊縫的數量，但是焊縫發生故障是維修的難度依然存在。

2.2 方案2：拔管式卸載管（圖5）

本方案的優勢在于采用拔管法制作整體卸載管，即利用主卸載管作為本體，在對應位置拔出相應分支管，將焊縫數量減少至一條，可極大降低焊縫故障風險，但是拔管部分有厚度不一致的可能，而且高度不宜太長，最終還是會留有一條焊縫。

圖4 一體式分支卸載管

2.3 方案3：設計一閥塊代替卸載管（圖6）

在總結前2 種方案的基礎上，改變思路提出了第三種方案——設計一閥塊代替卸載管。也就是現在采用的方案。

此種卸載方式，徹底改變了快鍛機回程系統蓄能器的連接工藝，避免了焊接應力存在，徹底消除了焊縫（圖7）。在應對往復頻率較高的沖擊時，整體性能優異。

其在使用和維護方面需要注意：①在充油狀態下不可對蓄能器進行不可拆卸和維修，蓄能器上也不允許進行加工或焊接作業；②蓄能器應充穩定性好的惰性氣體，氣壓須符合規定；③蓄能器在使用過程中，須定期檢查壓力。

圖5 拔管式卸載管

3 結束語

（1）采用閥塊替代原快鍛機回程系統蓄能器裝置卸載管，可以有效避免卸載管焊接加工過程中焊接應力的影響，解決焊縫的脫焊或開裂問題。

（2）雖然制造閥塊的成本會高于焊接式卸載管，但是從長遠使用角度出發，較低的故障率、較高的開動率，可確保設備的正常運行。

（3）閥塊的整體性能和使用壽命遠遠大于焊接式卸載管，可減少大量維修停機時間，同時也降低了維修強度。

圖6 閥塊

圖7 現場使用的閥塊式連接卸載方式