1、第 3 期Study on the configuration and cost of a rapid forging hydraulicpress unit with pump accumulator booster superimposed supply of liquidCHEN Baijin1,ZHANG Lianhua2（1.School of Materials Science and Engineering,HuazhongUniversity of Science and Technology,Wuhan 430074,Hubei China;2.Zhongke Juxin J
2、ieneng Hot Forging Equipment R&D Co.,Ltd.,Yancheng 224000,Jiangsu China）Abstract:The relevant configuration and cost of an energy-saving fast forging hydraulic press unit with pumpaccumulator booster superimposed supply of liquid have been studied in the text.Taking the actual productionprocess of o
3、ne heat forging as an example,the pressure oil required for manual opening,automatic constantforging,and automatic fast forging rounding processes has been analyzed and calculated.Based on the actualinstallation situation of the unit,the volume of the accumulator,gas tank,and booster required for th
4、e unit hasbeen calculated;the composition and differences of the main components of the hydraulic system for two typesof rapid forging hydraulic units have been analyzed,while the equipment cost has been estimated.The basicperformance of the two types of units is similar,while the investment cost di
5、fference is within an acceptablerange.The energy saving fast forging hydraulic press unit has practical and promotional significance.Key words:Forging hydraulic press;Energy saving;Installed power;Cost1振动产生的原因热模锻压力机为曲柄滑块机构。引起热模锻压力机振动的因素主要有以下三个方面。1.1曲柄压力机自身结构因素热模锻压力机是带大齿轮的机械传动，一般大齿轮安装在离合器上，离合器与制动器同时安
6、装在偏心轴上，构成质量较大的飞轮系统。由于曲轴有较大偏心，且质量较大，显然当该系统质量不平衡时，在转动中必然产生不平衡的惯性力，就会引起飞轮系统振动的干扰力，导致飞轮系统的振动，再经过飞轮系统的支撑传递给机身，引起整机的振动1。实践证明，压力机在单次或者寸动时，会产生较大振动，这是因为在单次或寸动时，是靠离合器与制动器交替结合与分离来实现的。当离合器结合时，要驱使静止的曲柄滑块机构加速运动，此时曲柄滑块的惯性力就是飞轮系统运动的阻力，即干扰力，此干扰力必然会引起压力机的振动。当制动时，从动部分的惯性力对制动器产生干扰力，同样会引起压力机的振动，尤其紧急制动时会更加明显。1.2曲柄滑块机构的运动
7、因素曲柄滑块机构在一个工作循环中其速度与加速度分别按正弦、余弦规律变化，即曲柄滑块机构在运动过程中要产生不断变化的惯性力，速度越大此种收稿日期：2022-12-18；修订日期：2023-01-20作者简介：潘地磊（1989），男，硕士，工程师，从事压力机机械设计。E-mail：热模锻压力机振动及解决方案分析潘地磊，吉桂生（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225000）摘要：本文主要分析了热模锻压力机振动产生原因及防振方法。实际生产实践过程中，使用减振垫方式用于防振。该方法已经在热模锻压力机上广泛应用，取得了良好的经济效益。关键词：热模锻压力机；振动；减振垫中图分类号：TG315.5文献标识码
8、：ADOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.003文章编号：1672-0121（2023）03-0017-03第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.202317-第 58 卷惯性力及其变化也就越大，在运动的上始点惯性力越大。此惯性力属于运动系统的内干扰力，也会引起压力机的振动。1.3压力机工作过程中的力学因素热模锻压力机公称力行程小，在完成锻造工序时会出现一种短时高峰负荷，长时空载的脉动冲击负荷特征，模具的冲头与工件接
9、触时有冲击，锻造后产生失荷冲击，这些均会引起强烈振动，此时机身会产生弹性变形，弹性变形与锻造力呈线性关系。在锻造工件的高峰负荷阶段，压力机将积蓄一定的弹性势能，当完成锻造的一瞬间，模具的冲头忽然失去载荷，压力机积蓄的弹性势能将在及短的时间内释放出来，导致压力机的强烈振动2。2压力机防止振动的方法引起热模锻压力机振动的因素主要是上述 3 个方面，目前主要针对以上 3 个方面寻找对策，来消除和减小振动，改善压力机的工作状态与工作条件。振动因素是多方面的，防止振动亦多种多样，主要有以下 2 个方面。2.1设法消除或减弱振源振动的源头就是干扰力，飞轮系统只要存在质量不平衡，在运转过程中就会引起振动，因
10、此需要消除或减小这种质量的不平衡，我们对飞轮系统中的转动零件均做了动平衡实验，在设计时尽量使飞轮系统的回转中心靠近压力机的几何中心。另外曲柄滑块机构运动中的惯性力 F 与其质量 m，行程 s，角速度 u 有关，所以降低 m 可以优先的减小振动，我们在压力机的设计过程中，在满足强度和刚度的前提下，我们运用有限元分析软件，减小了曲轴、连杆、滑块的重量。2.2采取隔振措施如果压力机内部的干扰力无法全部排除，仍要引起振动，为了不让振动外传，可将振动的源头与地基隔离，没有隔振装置时，干扰力直接作用在地基上，则会引起附近地面的振动，若设置隔振装置责干扰力会被隔振器会传递给隔振器，就可以大大改善工工作环境。
11、隔振器放置在地基上，压力机通过钢梁放置在隔振器上，构成压力机与地基的振动系统。如图 1 所示为振动原理图。M 为总质量；a 为阻尼系数；C 为弹性系数；N 为地基上的动作用力；N=CY，Y 为干扰力作用下移动 Y 的距离后瞬间平衡的位置；N0为隔振垫弹性物对压力机的反作用力N0=-CY；H 为压力机对地基的干扰力，该系统的微分方程为：Md2Ydt2=N0+H0sint=CY+H0sint另：K2=CM传递给地基的作用力为：N=CY=H01-（K）2sint另 N0=H01-（K）2，则 N=N0sintn=N0H0=11-（K）2N0是设置隔振装置后对地基的最大作用力，是否设置隔振装置，压力机
12、对地基的作用力是不同的，其比值为 n，故n 值越小其隔振效果越好。3隔振器防止振动的优点热模锻压力机在运行情况下的振动一般是由以上三种形式叠加而成。为防止振动对外部产生影响，主要从两方面入手：针对振源来减少振动，设法消除或减弱振源；采取隔振措施，将振动控制在一定范围内，减小对外部产生的影响。实际操作时，热模锻压力机的主要振源无法被完全消除，只能通过部分设计手段来进行减弱，但产HMCN0Ny图 1原理图18-第 3 期生的振动仍然较大。因此一般会使用隔振措施来获得良好的减振效果。公司选用的减振方案为隔而固公司的弹簧阻尼减振器，如图 2 所示，其主要由壳体、支撑弹簧、阻尼器三大部分组成，此项技术也
13、广泛的运用于轨道交通、建筑等领域。设备在运行时，产生的振动会使减振器内支撑弹簧被压缩，从而吸收设备振动产生的能量。支撑弹簧会有压缩释放压缩这一系列的动作来吸收、释放振动能量。专门设计的阻尼器是由一个装有阻尼液的缸体及浸泡在阻尼液内的活塞组成。阻尼器的作用是在弹簧压缩释放压缩这一系列的动作过程中进行耗能，将弹簧的机械能快速转化为热能，缩短弹簧的能量释放时间。经过支撑弹簧及阻尼器的共同作用，设备绝大部分的振动能量都会被吸收，实际上因为支撑弹簧仍有一定的刚性，因此仍会有一部分振动能量传递到地面上。通过专业仪器可测量对比地面及设备本身的振动值，来得到隔振器的隔振效果百分比。基于以上机理，可以总结出设备
14、的晃动量与支撑弹簧的刚性有关。弹簧刚性高的，在吸收相同振动能量的情况下压缩量较小，压缩释放压缩这一过程变化量小，实际表现出设备的晃动会小。但是由于刚性高，会有更多的振动能量传递到地面上，体现出的减振效果就会差。弹簧刚性较低，在吸收相同振动能量的情况下压缩量较大，压缩释放压缩这一过程变化量大，实际表现出设备的晃动会较大，但是传递到地面的振动能量少，体现出的减振效果会比较好。因此减振设备在选型计算时会综合考虑，在满足设备、生产线安全稳定运行，晃动量及晃动恢复时间对生产不产生影响的基础上选用低刚性弹簧来获得更好的减振效果。4总结本文主要分析了热模锻压力机振动产生的原因及防止振动的方法，我们在实际生产
15、实践过程中使用减震垫的方式用于防止振动，该方法已经在扬力生产的 HFP/HGP 多种型号的热模锻压力机上得到了广泛的应用，既节约了成本，又取得了良好的社会经济效益，具有广泛的应用前景。参考文献：1李忠民，卢喜，刘雨耕，等.热模锻压力机 M.北京：机械工业出版社，1990.2徐景尝.曲柄压力机的振动与防振 J.吉林工业大学学报，1999（1）.图 2隔振器结构示意图支撑弹簧壳体阻尼器潘地磊，等：热模锻压力机振动及解决方案分析Analysis of vibration and solution for hot die forging pressPAN Dilei,JI Guisheng（Yangl
16、i Group Co.,Ltd.,Yangzhou 225000,Jiangsu China）Abstract:The causes of vibration in hot die forging presses and the methods for preventing vibrationhave been analyzed in the text.In the actual production practice,the shock absorbers have been adoptedfor vibration prevention,which has been widely used in hot die forging press,achieving good economicbenefits.Key words:Hot die forging;Vibration;Anti-vibration19-