液压缓冲器在铸造设备中的应用

陈胜英，刘善涛，樊冬梅，任晓明（济南二机床集团有限公司铸造与切割设备分公司，山东济南250022）

液压缓冲器在铸造设备中的应用

陈胜英，刘善涛，樊冬梅，任晓明
（济南二机床集团有限公司铸造与切割设备分公司，山东济南250022）

比较现阶段国内外同类产品，完成同样的某种运动国内产品产生的振动较大，噪音相对也较大，对周围环境影响很不好。液压缓冲器在大吨位设备的制动中有着减轻振动与噪音的优势，本文探索了液压缓冲器在高速或大吨位的铸造设备中的应用实例，并对本单位所设计的产品在应用这种新型的制动元件中遇到的实际问题阐述了一些解决方法，供大家讨论。

制动；能量；铸造设备；液压缓冲器

如今许多企业都致力于提高设备生产率，其中一个有效途径就是提高设备的运行速度，而这样的结果往往导致振动加强、噪音增加，机械设备的磨损加快，安全系数降低。液压缓冲器就是在这样的背景下诞生的。众所周知，运动着的物体都具有动能，动能的大小取决于物体的质量及速度，让一个运动着的物体停下来，必须用一个能对该物体产生反作用力的装置。目前广泛采用橡胶板或弹簧来解决类似的问题，这种装置价格虽然便宜，但是却存在着一个缺点，即反弹效应。在受到撞击时，这种减振装置将吸收的能量储存起来，这些储存的能量会对物体施以反作用力，从而产生了反弹的效果，这样可能会导致负荷和机械的损坏。缓冲器的作用原理是将动能转化为热能，将施加在缓冲器活塞上的运动施压于活塞内的流体，迫使流体从节流口中流出，导致流体温度迅速升高，其热能再传递给缸体，最后将热量散发到大气中。

图1表示利用橡胶或弹簧减速移动中的物体时缓冲行程与阻尼力的关系，压缩力不均匀并且阻力在压缩过程中逐渐增加，随后发生的反作用力会冲击物体。甚至有时一开始有缓冲效果，但迅速增大的力重新传达到物体，因此很难有稳定的能量吸收。

图2为利用液压缓冲器减速移动中的物体的缓冲行程与阻尼力关系，从图中可以看出该缓冲器能产生最小的持续的阻尼力，使运动的物体平稳的停止以达到最佳的缓冲效果。

图1 利用橡胶或弹簧减速时阻尼力与缓冲行程关系

图2 用液压缓冲器减速时阻尼力与缓冲行程的关系

1 液压缓冲器的应用现状

在铸造机械造型线中，翻转起模机是造型线中的主要设备，承载着砂箱的翻箱起模，造型线上的机动辊道把砂箱底板送入起模机的升降辊道，升降辊道的夹紧装置把砂箱底板夹紧后同步驱动升降台将砂箱、模型、垫板等一起向上运动压向上辊道。当达到一定压紧力后，液压马达动作，驱动回转机体正翻转180°，完成砂箱的翻转。正翻转挺稳后，进行起模动作，起模后辊道将砂型送出，然后，回转机体反转180°，完成翻箱起模机起模的全过程。

图3 常规的采用硬限位减速示意图

图3所示为设备在翻转过程中采用硬限位减速示意图。这种制动方式在设备运行时会产生较大的振动，长期振动作用的结果是造成紧固件松动、夹紧装置失效、安装基础变形、设备磨损加剧、设备运行轨道变形，甚至导致设备运行失效。目前虽然有些设备会采用机械缓冲器，但机械缓冲器的压缩弹簧或蝶形弹簧在缓冲时仍难克服机械缓冲器存在的缺陷，长期使用也会导致机械零部件磨损变形，形成恶性循环。如果采用液压缓冲器制动，则可以避免上述缺点。图4、图5为设备采用液压缓冲器做180°正向和反向旋转时制动减速示意图。

图4 设备做180°正向旋转制动减速示意图（单位:mm）

图5 设备做180°反向旋转制动减速示意图（单位:mm）

2 翻转起模机中液压缓冲器的选择方法及过程

液压缓冲器选型所用的参数包括：运动物体的重量：W=30 000 kg；运动物体每小时冲击次数：C=20次/h；转盘的旋转周期：T=34 s/rad；则它的角速度：w=2×3.14/34=0.185 rad/s；圆盘旋转半径：R=1.5m.

则圆盘边缘的线速度：

圆盘转动惯量：

圆盘的动能：

支点到旋转中心的距离：Rs=1.4m.

临时选型：K H A64-50-C Y（缓冲行程：50）

此转盘的两边各安装一个液压缓冲器，每个缓冲器的参数为：有效重量值

We=2·ET1/V2=2×577.5/0.2592=17 218 kg；

型号K H A64-50-C Y满足要求。

3 液压缓冲器的安装

安装液压缓冲器时，需要在系统运行前把调节旋钮调至零，然后边调节旋钮边观察系统的减速情况。调节过程中，必须一步一步增大刻度，如图6所示。

4 当系统参数发生变化时解决方案

当设备所承载的重量或运行速度发生变化时，设备停止的位置可能会发生改变，当停止位置对于自动化运行程序或工艺流程产生影响时，必须考虑如何使设备的停止位置一致。如果设备所承载的重量或运行速度发生变化对液压缓冲器的缓冲能量影响不大而只是影响设备停止位置时，可按图7所示方案解决。

图6 液压缓冲器调节旋钮示意图

在液压缓冲器缓冲行程达到65%左右的地方，安装一个硬限位板，使设备运行减速至此必须停止。这种情况也解决了万一液压缓冲器发生失效的情况。

5 结论

叙述了新型制动件液压缓冲器的选择及应用，提出了当系统参数发生变化时解决方案。但由于现实中制动情况千变万化，具体情况要具体分析，不能一概而论。

图7 当旋转设备所承载的重量发生变化时制动解决方案

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［7］陈升.液压缸的缓冲装置［J］.工程机械，1996（10）：5.

Application of Hydraulic Buffer in Foundry Machine

CHEN Sheng-ying，LIU Shan-tao，FAN Dong-mei，REN Xiao-m ing
（Foundry and Cutting Machine Branch，JIER Machine Tool Group CO.，LTD.，Jinan Shandong 250022，China）

Compared with foreign products，the domestic similar products have bigger vibration under the same movement，and the noise is relatively larger，which influences the surrounding environment.The hydraulic buffer can reduce vibration and noise in the braking of large tonnage equipment.The application examples of the hydraulic buffer in the high speed or large tonnage foundry equipments were studied and some solutions to the practical problens of this new brake components applied in the designed product of company were presented.

braking，energy，foundry equipment，hydraulic buffer

TG23

A

1674-6694（2017）03-0004-04

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.03.002

2016-03-15

陈胜英（1977-），女，山东济南人，从事铸造设备的设计与开发。