徑向柱塞液壓馬達(dá)在鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)上的應(yīng)用

趙國(guó)棟，魏征宇

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西太原030024）

徑向柱塞液壓馬達(dá)在鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)上的應(yīng)用

趙國(guó)棟，魏征宇

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西太原030024）

200t鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)配備于有軌直移式操作機(jī)組中，回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用兩臺(tái)排量1250cm3的內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。文章介紹了這種液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、計(jì)算選型和控制維修及其在回轉(zhuǎn)臺(tái)中的使用注意事項(xiàng)。

機(jī)械制造；徑向柱塞液壓馬達(dá)；鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)；使用

1 前言

鍛造車(chē)間進(jìn)行開(kāi)坯和鍛造軸類(lèi)零件時(shí)，需對(duì)鋼錠或鍛件調(diào)頭，通常使用鋼錠升降回轉(zhuǎn)臺(tái)[1～2]。其主要功能是在鍛造操作過(guò)程中接受由行車(chē)出爐的鋼錠或加熱后的鍛件，將鋼錠或鍛件鉗把回轉(zhuǎn)到操作機(jī)鉗口方向，升起到鉗口中心高度，以便操作機(jī)夾持；當(dāng)鍛造直形或臺(tái)階形軸類(lèi)件時(shí)，由行車(chē)將鍛件吊在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，回轉(zhuǎn)臺(tái)將鍛件鍛造完畢的一頭回轉(zhuǎn)到操作機(jī)鉗口方向，以便操作機(jī)夾持；操作機(jī)將鍛造完畢的直形或臺(tái)階形軸類(lèi)件放在已經(jīng)升起的回轉(zhuǎn)臺(tái)上，然后，由行車(chē)吊走。

200t鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)配備在1800kN/4000kN·m軌直移式操作機(jī)組中，并安置在操作機(jī)與125MN鍛造壓機(jī)之間的地坑內(nèi)。可實(shí)現(xiàn)直徑?315mm～?2650mm，重30t～200t的鋼錠或鍛件，作0～360°任意角度回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)化程度高，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度可調(diào)。升降回轉(zhuǎn)臺(tái)本體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1 200t鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)本體結(jié)構(gòu)

2 內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)

低速大扭矩液壓馬達(dá)具有很高的啟動(dòng)效率；能在很低的速度下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；結(jié)構(gòu)緊湊，能大大縮小傳動(dòng)裝置的尺寸；在輸出相同扭矩時(shí)，比齒輪減速器的重量要輕得多。徑向柱塞液壓馬達(dá)是目前廣泛使用的低速大扭矩液壓馬達(dá)。常用的有曲軸連桿式、靜力平衡式和內(nèi)曲線(xiàn)多作用式等三種形式。

內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，扭矩大，在低速時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩仍有很好的均勻性[3～4]，適宜于安裝空間小、低速重載的負(fù)荷工況。內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)外形、結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2、圖3所示。

轉(zhuǎn)子4通過(guò)花鍵與輸出軸6相連，柱塞3徑向分布在轉(zhuǎn)子4上，并通過(guò)滾輪8支撐在凸輪5曲線(xiàn)軌道上。缸的內(nèi)腔E通過(guò)軸向孔和環(huán)形通道D與油口A或B連接。圓錐滾珠軸承可承受很大的軸向力與徑向力。液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

圖2 內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)外形圖

圖3 內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖

表1 內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)參數(shù)[5]

3 馬達(dá)選型與計(jì)算

在升降回轉(zhuǎn)臺(tái)中，使用了兩臺(tái)排量1250cm3的內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)。液壓系統(tǒng)壓力25MPa，回油管路壓力1.5MPa。低速大扭矩液壓馬達(dá)總效率0.75～0.90，啟動(dòng)扭矩效率0.8～0.95[6]。單臺(tái)馬達(dá)峰值扭矩：

計(jì)算時(shí)考慮最大鋼錠的情況。200t鋼錠直徑為2.5m，長(zhǎng)度l為5m[7]，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量[8]：

兩臺(tái)馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩必須克服以下三種阻力距：回轉(zhuǎn)部分的靜阻力距Mj（包括摩擦力矩、風(fēng)阻力距等）；馬達(dá)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的慣性阻力距Mg；鋼錠在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)慣性阻力距Md。一般說(shuō)來(lái)，Mj和Mg兩個(gè)阻力距所占比重甚小，兩者約為Md阻力距8%～10%[9]。兩臺(tái)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)200t鋼錠產(chǎn)生的角加速度：

工程機(jī)械回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)角加速度允許值通常為ε=0.06～0.7rad/s2[9]，鋼錠升降回轉(zhuǎn)臺(tái)角加速度ε=0.1rad/s是合理的。鋼錠調(diào)頭是一個(gè)由靜止先加速后減速最后停止的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。假設(shè)：鋼錠從0°回轉(zhuǎn)到90°作勻加速運(yùn)動(dòng)，從90°回轉(zhuǎn)到180°作勻減速運(yùn)動(dòng)，角加（減）速度均為0.1rad/s2，鋼錠轉(zhuǎn)動(dòng)90°需要時(shí)間：

所以200t鋼錠調(diào)頭（回轉(zhuǎn)180°）所需時(shí)間約為11s。

通過(guò)以上計(jì)算，200t鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)選用兩臺(tái)排量1250cm3的內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)是合適的。

4 馬達(dá)控制方式

200t鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)液壓系統(tǒng)包括液壓缸和液壓馬達(dá)[10]、電磁閥以及管道等。液壓系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

5 馬達(dá)使用與維護(hù)

5.1 回油背壓

為了馬達(dá)的工作平穩(wěn)性，要求有一定的回油背壓，對(duì)內(nèi)曲線(xiàn)馬達(dá)更應(yīng)如此，否則將導(dǎo)致滾輪脫離定子導(dǎo)軌曲面而產(chǎn)生撞擊、振動(dòng)、噪聲，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致?lián)p壞。背壓值也不可太大，根據(jù)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩與其進(jìn)、出口壓力差成正比的關(guān)系，在進(jìn)口壓力為一定時(shí)，當(dāng)背壓增大，必然使液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓力差減小，所以造成液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)力。

圖4 液壓系統(tǒng)原理圖

5.2 泄油管路

泄油管路一般不接到系統(tǒng)回油路上，對(duì)于有沖洗系統(tǒng)的馬達(dá)，泄油管路可以充當(dāng)沖洗的回油管。當(dāng)馬達(dá)軸水平方向安裝時(shí)，應(yīng)將泄油管路連接到殼體最上端的泄油口；若馬達(dá)軸垂直方向安裝時(shí)，泄油管應(yīng)連接到馬達(dá)的上端蓋的可選泄油口。必要時(shí)也可在泄油管路上增加適當(dāng)?shù)谋硥海硥褐挡豢商?，否則將導(dǎo)致軸向密封圈損壞而造成外泄。上述設(shè)置可保證馬達(dá)內(nèi)部始終充滿(mǎn)油液，并可降低馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。

5.3 定期加潤(rùn)滑脂

由于內(nèi)曲線(xiàn)多作用式液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速低、負(fù)載大，其內(nèi)部的滾動(dòng)軸承很難形成潤(rùn)滑油膜，因此，應(yīng)該定期對(duì)其進(jìn)行加脂潤(rùn)滑，周期一般為2000h～3000h。

5.4 保持油液清潔

盡可能使液壓油保持清潔，液壓馬達(dá)故障多半是介質(zhì)油中的固體顆粒、污染物和過(guò)熱形成的膠狀物造成的研磨?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)是，液壓馬達(dá)的液壓系統(tǒng)油液清潔度，至少應(yīng)保持在NAS9級(jí)以?xún)?nèi)，否則易造成摩擦零件表面磨損，產(chǎn)生溝槽，造成泄漏量增大。

5.5 馬達(dá)安裝與更換

更換馬達(dá)時(shí)盡可能使馬達(dá)輸出軸少受或不受徑向力，保證馬達(dá)的內(nèi)部支撐軸承不受額外的作用力，否則，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)使配油機(jī)構(gòu)產(chǎn)生偏斜，影響其使用壽命。因此，馬達(dá)在安裝中傳動(dòng)軸與其他機(jī)械連接時(shí)要保證同心，或采用撓性連接。

6 結(jié)束語(yǔ)

200t鍛件升降回轉(zhuǎn)臺(tái)采用兩臺(tái)排量1250cm3的內(nèi)曲線(xiàn)多作用式徑向柱塞液壓馬達(dá)作為動(dòng)力系統(tǒng)，齒輪傳動(dòng)，這種動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：自動(dòng)化程度高，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)[11]，轉(zhuǎn)速可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)正反向0～360°任意角度回轉(zhuǎn)。

[1]萬(wàn)勝狄.鍛造機(jī)械化與自動(dòng)化[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

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[10]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

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The application of radial piston hydraulic motor to lifting rotary table for forgings

ZHAOGuodong，WEIZhengyu
（Technology Center,Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan 030024,ShanxiChina）

The lifting rotary table for 200t forging has been equipped with straight moving type forging manipulator,and the rotarymechanism has been driven by two pieces of 1250cm3radial piston hydraulic motor.The structural characteristics and the selection of themotor have been introduced in the text.The control&maintenance and announcementduring use of rotary table have been put forward.

Radial pistonmotor；Lifting rotary table for forgings；Use

book=4,ebook=129

TH 137.51

B

1672－0121(2011)04－0045－03

2011-05-12

趙國(guó)棟（1967-），男，高級(jí)工程師，從事鍛壓機(jī)械液壓設(shè)計(jì)研究工作