機(jī)械壓力機(jī)綜合性能測試方法

徐 坦，張景忠

機(jī)械壓力機(jī)主要用于汽車制造等行業(yè)。汽車制造企業(yè)對機(jī)械壓力機(jī)在協(xié)調(diào)性，精度以及剛度方面有非常嚴(yán)格的要求，所以在調(diào)試階段對機(jī)械壓力機(jī)進(jìn)行綜合性能檢測是非常必要的。

1 設(shè)備組成及工作原理

1.1 設(shè)備組成

機(jī)械壓力機(jī)主要由離合器與制動器、上梁、飛輪、滑塊、立柱、平衡缸、移動工作臺、底座、液壓站等組成。

1.2 工作原理

壓力機(jī)通過電機(jī)帶動大飛輪轉(zhuǎn)動存儲能量；裝在上橫梁內(nèi)部的主傳動裝置通過各級齒輪傳動將大飛輪上的能量傳至連桿，由連桿帶動滑塊沿立柱上的導(dǎo)軌上下運(yùn)動；滑塊下面裝有模具，鋼板經(jīng)不同工位的壓力機(jī)沖壓成形。

2 測試方法

機(jī)械壓力機(jī)一般要做如下測試工作：

（1）飛輪動平衡測試。

（2）離合器與制動器協(xié)調(diào)性測試。

（3）壓力機(jī)噸位測定及負(fù)荷計調(diào)整。

（4）下橫梁撓度測量。

（5）壓力機(jī)能量的測試等。

本文僅以某產(chǎn)品為例對噸位測定與負(fù)荷計的調(diào)整以及滑塊與工作臺的剛度測試方法進(jìn)行介紹。其中，滑塊與工作臺剛度是第一次在現(xiàn)場安裝調(diào)試階段通過測試進(jìn)行驗證。

2.1 噸位標(biāo)定

（1）工具

壓力機(jī)標(biāo)定所需工具包括：傳感器（俗稱壓頭）、數(shù)據(jù)采集儀、連線、加載架及鋁制墊片等。

本次測試選用的是4件承重300 t的壓頭，初期壓頭標(biāo)定在實驗室完成。壓頭的橋路連接采用全橋自補(bǔ)償，每個橋壁用兩個應(yīng)變片串連的連接方式，這樣可以增加激勵電壓，提高采集信號的信噪比，提高測試精度（見圖1）。

數(shù)據(jù)采集儀采用靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀，優(yōu)點(diǎn)是輕便小巧，易于操作。

負(fù)荷計負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過噸位儀傳送到PLC模擬量的輸入模塊，再通過內(nèi)部運(yùn)算轉(zhuǎn)換，在觸摸屏上顯示出來。

圖1 應(yīng)變片在壓頭上的分布及連線圖

（2）負(fù)荷計調(diào)整

首先將負(fù)荷計調(diào)零，然后設(shè)置初始增益為50，在加載過程中通過微調(diào)負(fù)荷計對應(yīng)的通道，使噸位儀上的噸位顯示與應(yīng)變儀的顯示相符。

（3）標(biāo)定

先將滑塊的閉合高度調(diào)至下死點(diǎn)，用鋁制墊片找平壓頭與滑塊平面的縫隙，然后開始打單次操作，根據(jù)儀器上顯示出的應(yīng)變值，微調(diào)負(fù)荷計使與對應(yīng)應(yīng)變值相符。當(dāng)加載到滿負(fù)荷的110%時停止操作。在本例中調(diào)節(jié)液壓過載保護(hù)閥的氣壓值使壓力機(jī)達(dá)到1100 t時自動停止運(yùn)行。此后還應(yīng)繼續(xù)調(diào)高滑塊閉合高度，以檢測載荷與滑塊閉合高度是否呈線性關(guān)系。此次現(xiàn)場測試過程中當(dāng)閉合高度調(diào)節(jié)至1200.0 mm時，壓力達(dá)到1090 t，當(dāng)提高閉合高度到1200.5 mm時，數(shù)值顯示為800 t左右。說明過載保護(hù)閥沒有調(diào)整到位，負(fù)荷計也沒有調(diào)整好。還需反復(fù)修正使之步調(diào)一致（見表1）。

表1 第一臺壓力機(jī)標(biāo)定數(shù)據(jù) （mm）

通過以上數(shù)據(jù)可知，壓頭連接的測試儀所讀取的數(shù)據(jù)與閉合高度的大小有很好的線性關(guān)系，滿足標(biāo)定負(fù)荷計所需的精度和線性度，在閉合高度達(dá)到1200.0 mm時，壓力機(jī)達(dá)到了滿負(fù)荷運(yùn)行時的109%，符合設(shè)計要求（見圖2）。當(dāng)壓力機(jī)壓下量達(dá)到110%時的保護(hù)閥氣壓在0.46 MPa，但為了延長壓力機(jī)使用壽命，節(jié)約成本，一般將該氣壓設(shè)為0.40 MPa左右，也就是壓力機(jī)在800 t左右時達(dá)到滿負(fù)荷并過載停車。

圖2 載荷與閉合高度曲線

2.2 剛度測量

在本示例的前期計算分析報告中滑塊變形量應(yīng)為0.66 mm，而按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的計算結(jié)果為0.67 mm。由于位移傳感器不能滿足如此高的測量精度，要得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果只能用百分表，然后用傳感器做進(jìn)一步的測量。但百分表只能在微動情況下測試，否則表針動作過快無法觀測（見圖3）。

圖3 剛度測試實際狀況

因此本文示例中最終采用微動方法單次相加和百分表與位移傳感器相結(jié)合的測量方法。

根據(jù)計算分析報告和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)并參考有關(guān)設(shè)計人員的意見后決定分別對滑塊和下橫梁進(jìn)行剛度（撓度）測量。但經(jīng)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)下橫梁的變形對模具工作狀況影響不大，此外，測量下橫梁變形的實際可用位置只有20 mm寬，無法放置位移傳感器和百分表。故本例中僅對工作臺和滑塊進(jìn)行剛度測量（見圖4、圖5）。

將所得測量數(shù)據(jù)列表并繪制曲線（見表2、表3及圖6、圖7）。

圖4 工作臺的測點(diǎn)位置

圖5 滑塊的測點(diǎn)位置

表2 工作臺剛度測試數(shù)據(jù)

表3 滑塊測試數(shù)據(jù)

圖6 工作臺變形曲線

圖7 滑塊變形曲線

經(jīng)對測量結(jié)果處理，該1000 t壓力機(jī)的剛度實際測量結(jié)果為0.6 mm，滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)語

盡管在剛度測試時是采用微動工作狀態(tài)，若改為單動工作狀態(tài)時可能有一些變化和誤差，但總體趨勢不會改變。