数控锤锤杆断裂后的安全屏障——安全阀

芦新莉

（安阳锻压机械工业有限公司，河南 安阳 455000）

数控锤锤杆断裂后的安全屏障
——安全阀

芦新莉

（安阳锻压机械工业有限公司，河南 安阳 455000）

数控全液压模锻锤作为一种先进的锻造设备，其安全性自然不容忽视，其中锤杆作为打击过程中最大的受力件，断裂后的安全保护便成为重中之重。在液压系统中安装安全阀成为一种相对简单、安全的保护措施，锤杆一旦断裂，安全阀能迅速将高压油口封闭，有效防止火灾事故的发生。

数控全液压模锻锤；锤杆；安全阀；设备安全

近年来，随着汽车、航空航天、农业、医疗器械以及手工具行业的飞速发展，数控全液压模锻锤以其高速、高效和经济等优势在锻造行业中得到广泛应用。

数控锤在锻造过程中，锤杆是最大的受力件，极易断裂。若发生断裂，油液倾泻到高温（1000℃以上）热工件上十分危险，所以在液压系统中增设安全阀成为亟待解决的课题，而安全阀的设计也成为保证数控锤安全工作的关键所在。

1 安全阀的应用原理

安全阀安装于活塞下腔的进油路上，正常工作时处于图1位置，压力油经过安全阀进入锤杆下腔；而当锤杆突然断裂，锤杆下腔突然失压后，安全阀则处于图2位置，将进入下腔的压力油通路截断，防止液压油顺锤杆断裂口溢出而发生火灾事故。

图1 正常工作时安全阀位置

图2 锤杆断裂时安全阀位置

2 安全阀的结构概述

如图3、图4所示，安全阀由阀芯8、滑杆2、导向套Ⅰ3、导向套Ⅱ5、调节座7、调节杆9、弹簧4、阀座1等组成，该阀插装于数控锤主阀块中。

图3 安全阀开启状态

3 安全阀的结构原理

如图5所示，当数控锤正常进行锻造工作时，压力油作用于滑杆两端。使滑杆打开的力为

图4 安全阀关闭状态

图5 安全阀结构原理图

而使滑杆关闭的力为

式中：Fi——弹簧力；

p1——大端压力；

p2——小端压力；

A1——滑杆大端的面积；

A2——滑杆小端的面积；

Ad——滑杆杆的面积。

由于阻尼孔的作用，滑杆小端的压力p2低于大端的压力p1，很显然F1－F2＞0，所以滑杆处于开启状态，在此状态下，数控锤正常工作，不受安全阀的影响。

而当锤杆断裂，与锤头脱离，负载突然失去，从而造成压力忽降，几乎为零，此时使得滑杆打开的力为F1＝Fi，但由于阻尼孔的作用，滑杆小端的压力依然存在，所以使滑杆关闭的力为F2＝P2A2，很容易使F1＜F2，则滑杆被迅速推出，关闭进入锤杆下腔的通路，从而避免了失火的危险。

而调节杆可以调节开口量的大小，开口量太小，则影响数控锤的工作效率，开口量太大则将对安全阀的性能产生影响。

4 安全阀的模拟实验

因为锤杆断裂只是一种不可预知的现象，所以安全阀应用到系统之前，应做模拟实验。如图6所示，先将截止阀关闭，将溢流阀手柄至全松状态，启动电机，然后逐步拧紧溢流阀，将压力调至所需压力，此时安全阀前后压力表都应显示数值；打开截止阀，如果压力表1显示数值，而压力表2压力显示为零，并从截止阀口观察有无油液流出，若无则证明安全阀已关闭，在截止阀口测泄漏量，泄漏量≤1ml；如果截止阀口有大量油流出则证明安全阀未关闭。

图6 安全阀模拟试验原理图

5 安全阀的推广应用

综上所述，该安全阀能够满足使用要求，可以应用于相关工作场合。如锻件顶料系统，顶料杆也极易断裂，而当顶料杆断裂时，高压油溢出，遇到正处于热锻中的工件，火灾将不可避免。而安装安全阀后，当顶料杆断裂时，安全阀将高压油口封闭，从而避免了事故的发生。

目前，该安全阀已经制造并安装于数控锤的主系统和顶料系统中。随着数控锤在多个用户处的长期使用，其设计的可行性和安全性也得到实践验证。

[1]雷天觉.液压工程手册[M].北京：机械工业出版社，1995.

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[5]王 峰，仲米生.提高液压系统工作可靠性的方法[J].锻压装备与制造技术，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

芦新莉（1971-），女，工程师，从事数控全液压模锻锤设计制造。E-mail：linlin99675@sohu.com