平衡器在压力机中的应用及其气压对压力机的影响

赵 先，周桂祥，谭兴琛，郑义祥

（江苏扬力坚城锻压机床有限公司，江苏 扬州 225127）

1 引言

平衡器是压力机中最重要的部件之一，主要作用是平衡滑块、上模、导柱、连杆等重量，消除传动系统的各运动副之间的综合间隙，减少受力零件在工作时的冲击和磨损，保证滑块顺利进行垂直运动。平衡器的工作气压调节很重要，合理地调整平衡器的气压，可保证机床精度，减少机床振动、噪声，降低调模时所消耗的功率，保证滑块停在行程内的任意位置，防止因制动器失灵或连杆断裂造成突发事故，提高压力机的可靠性、安全性。

2 平衡器组件及其工作原理

2.1 平衡器组件

平衡器组件由活塞缸体组件、进气元件组件、储气罐组件三大部分组成，如图1所示。平衡器内气压P的计算公式

图1 平衡器组件结构示意图

P=KF/Sn

式中：P——平衡器缸体内部气压压强（MPa）；

K——平衡系数，一般取1.2～1.5；

F——平衡器需要平衡的重量（N）；

S——平衡器活塞的有效面积（mm2）；

n——平衡器活塞缸的数量（个）。

例如800t压力机，滑块、连杆等总重36t，上模重20t，活塞有效面积331662.5mm2，4个平衡器活塞缸。则 F=（36+20）×1000×9.8=548800（N）。需调整的平衡器气压值为：

P=KF/Sn=1.2×548800/331662.5×4≈0.5（MPa）

上述计算是纯理论计算，气压调整值需根据机床实际情况来确定。

2.2 平衡器组件工作原理

压力机工作前，压缩空气通过气压调整部分进入储气罐，储气罐内的压缩空气通过管路进入平衡器缸体内，进入缸体内的压缩空气推动活塞，活塞通过活塞杆支撑着滑块、上模等重量。当储气罐和平衡器缸体内的气压达到要求时，停止进气。

压力机工作时，滑块在传动系统作用下做上下垂直运动。当滑块下行时，平衡器缸体内的气体在活塞的作用下通过管路进入储气罐内；当滑块上行时，平衡器缸体内的活塞随着滑块上行，储气罐内压缩空气通过管路进入平衡器缸体内，降低了平衡器气压的波动，从而达到平衡滑块、上模等重量的目的。

2.3 平衡器的作用

①提高滑块运动的平稳性；②改善制动器的工作，减少发热，提高制动器的灵敏性和可靠性；③消除传动系统总体间隙，保证压力机精度；④防止制动器、离合器失灵，防止因连杆断裂使滑块因自重下落时可能引起的事故，保证生产安全。

3 平衡器气压的调整及其说明

平衡器气压的调整值根据模具重量的不同而不同，理想的气压值是滑块停在行程的中间位置时，用寸动行程进行测定。当操作时，滑块悬浮不动或轻微上浮为最佳状态。

3.1 平衡器工作气压调整步骤

①根据平衡重量计算出平衡器所需要的气压；②将滑块开到行程中间位置（即±90°）；③打开进气阀，一边看调压阀旁边的气压表，一边缓慢调节调压阀，直到气压表数值达到所需数值，且压力表指针稳定为止；④关掉主电机，停止飞轮转动；⑤用“寸动”行程规范使制动器脱开，这时观察滑块动作。如果滑块下落，说明平衡器气压偏低；如果滑块静止不动或非常缓慢地上升，说明气压调整正确；如果滑块上升较快，说明气压偏高；⑥也可开动滑块装模高度调整电机使滑块上升或下降，测量该电机电流，若上升与下降时电机电流基本相同，说明平衡器气压调整正确。

3.2 调压阀调节时注意事项

①调压阀的调节手柄在调节时用力应适当，不能过猛；②调压阀调整时，要注意不应旋转的过快，要注意压力表指针的波动情况；③在打开放气阀进行放气操作时，必须先将进气阀关闭；④放气结束后需打开进气阀，让气源补充工作时压缩空气的损耗。

4 平衡器气压对压力机的影响

由于上模的重量不等，压力机在换模时必须进行压力调整，否则可能会导致压力机装模高度调整电机、主电机在上行程或下行程因负载过大，损坏电机，严重时将导致压力机连杆损坏。压力机精度受平衡器压力的影响也很大，如果压力调整得不好，有时甚至无法生产出合格工件。

若不调节平衡器气压或气压调节不好，即气压过高或过低，将给压力机带来诸多负面影响。

若气压过低，则：①压力机工作时，增大了主电机的输出扭矩和电流；②无法消除压力机的总间隙，运动有冲击，降低了压力机的使用寿命；③在滑块频繁启动、停止，长期工作的情况下，降低了模具的使用寿命；④滑块调模时，增大了调模电机的输出扭矩。在使用扭矩限制器的前提下，容易导致扭矩限制器脱开；⑤在制动器出现故障情况下，滑块会自动落下；⑥增大滑块停止时的制动能量，加快了制动器摩擦片的磨损；⑦增大了齿轮的传递扭矩和噪声；⑧滑块行程指示器指示滑块的位置不稳定。

若气压过高，则：①平衡器除平衡滑块、上模等重力外，还增加压力载荷，严重时会拉断结合处的螺钉；②停机时，增大了制动器的制动角，滑块停止位置有可能过限（上死点）；③增加了离合器的工作扭矩，加快了离合器摩擦片的磨损；④增大了压力机的工作能量，甚至出现皮带打滑现象；⑤在制动器出现故障情况下，滑块会自动上升；⑥其余同上述压力过低时所述①、⑥、⑦、⑧等诸项影响均存在，不再赘述。

5 结束语

平衡器是压力机中的重要部件之一，而平衡器气压的调整又直接影响到压力机的性能和使用寿命。因此要在调整好平衡器气压的前提下使用压力机，使之达到最佳工作状态。

[1] 何德誉.曲柄压力机[M].北京：机械工业出版社，1987.

[2] 华中工学院，等.机械传动及曲柄压力机[M].北京：人民教育出版社，1976.

[3] 荣 日方.机械压力机用平衡缸行业标准相关技术探讨[J].锻压装备与制造技术，2010，45（5）：28-33.

[4] 王晓东.无给油润滑技术在压力机用平衡缸上的应用[J].锻压装备与制造技术，2007，42（6）：37-38.