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转塔冲床的关键部件--CBH液压湿式离合制动器 |
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作者： |
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在板金冲压加工行业广泛使用的数控转塔冲床，主传动形式一般分为两种：以气动或液压离合制动器及曲轴连杆机构组成的机械型；由电磁换向阀或电液伺服阀、液压缸及液压动力站构成的液压型。后者以其具有的冲压速率高，行程控制精确，成型工艺多样，可靠性强，环保节能等优点，近年来被广泛应用于数控转塔冲床，成为目前市场上中高档机型的标准配置。而作为上世纪八、九十年代主导机型并发展至今的机械型数控转塔冲床，却以其经济实用性，仍具备一定的市场需求。该机型多年来累计市场占有率较高，大多目前仍在运转使用，但由于其主要采用气动干式离合制动器，因而面临着生产效率低，停止精度差，噪音大，故障率高等诸多问题。由美国工业离合器公司制造的CBH型液压湿式离合制动器，将是解决这些问题的首选产品。该产品可直接安装在机械型数控转塔冲床主传动的曲轴连杆机构中，除克服了气动干式离合制动器的不足外，还兼备液压型主传动的一些特点，具有超长寿命、高可靠性、低噪音、免维护、高效率、无磨损、免润滑以及工作频率和停止精度高等特性，在国内外数控转塔冲床产品上均有成功的应用，如美国STRIPPIT公司生产的FC1250M型300kN数控转塔冲床（见图1）以及济南铸造锻压机械研究所自主开发研制的SKYG31225型30吨数控转塔冲床（见图2）。  
图1 FC1250M型数控转塔冲床 图2 SKYG31225 型数控转塔冲床
一、结构、性能与特点
CBH型液压湿式离合制动器，是针对于离合频率和停止精度都要求非常高的应用而专门设计的。全套系统包括离合制动器（见图3）、液压控制阀块以及液压动力站三部分。作为核心部件的离合制动器，离合器摩擦片组件与制动器摩擦片组件，前后排列并浸入油液中，中间为液压活塞驱动盘，分别承受油缸和弹簧作用力并可沿导向套轴向移动，达到离合或制动的状态。离合器为液压驱动、弹簧复位，而制动器为弹簧制动、液压解锁，通过沿轴向往复运动的活塞交替作用于离合器和制动器，完成离合和制动动作。这种结构的设计不会使离合器和制动器同时动作而发生故障。另外，在离合器内齿圈与制动器内齿圈之间装有旋转密封圈，并在其内腔中通入循环冷却液压油。
3 CBH 型液压湿式离合制动器结构示意图
通过液压驱动和精确控制活塞行程，使之能够达到很快的响应时间，同时动作噪音却很小。由于液压油具有不可压缩性，从而保证实际生产中活塞的动作时间在5～10毫秒之内。如此短的响应时间，在另一方面就为曲轴连杆机构提供了更长的运行周期，因此，能够保证数控转塔冲床达到每分钟300次以上的冲压频率。
在离合制动器各机械零部件的设计中，通过选用优质耐久的材料制造，控制精确合理的机械间隙，从而确保其很好地适应高频率的工作状况，耐受较大程度的冲击作用，达到最快的响应时间。同时，其内部充满的冷却用液压油也能够有效地抑制内部冲击力并消除噪音，实验表明，在同样工作频率和载荷下，其噪音比干式离合制动器降低25～30分贝。
CBH型液压湿式离合制动器的抗磨损特性也相当出色。实际测试中，在完成12000万次工作循环后，并未发现明显的摩擦片和其它零部件磨损。而气动干式离合制动器，在同样的情况下，却要在每1000万次工作循环后更换摩擦片，而且其整体寿命也只有3000万次。
综上所述，CBH型液压湿式离合制动器主要具备以下特点：
1） 将离合制动器复合为一体，结构紧凑合理、便于安装。
2） 采用液压驱动，确保其快速的响应时间。
3） 摩擦片及其它零部件浸于密闭壳体的液压油中。
4） 工作中几乎无磨损，具有超长的使用寿命。
5） 具备较高的工作频率和停止精度。
6） 运行平稳，噪音低。
二、安装与应用
图4为CBH型液压湿式离合制动器安装示意图。由于结构上的要求，CBH型离合制动器一般安装于冲床曲轴的一端。作为动力输入的飞轮、齿轮或带轮，与离合器的内齿圈通过螺钉联接，而作为离合制动器动力输出的离合器外齿套，通过平键或花键的形式与冲床的曲轴相联，以确保能够传递最大的工作扭矩，同时安装也更为方便。而对曲轴提供制动力矩的制动器内齿圈，通过螺钉安装在固定于冲床机身上的制动器联接板上，必须保证其与离合器的内齿圈同心。
图 4 CBH 型液压湿式离合制动器安装示意图
在制动器内齿圈的上下方分别开有进出油口，与外部循环冷却油路相连，对其内部的摩擦片等零部件进行冷却。液压驱动油缸，位于曲轴的轴端之后，通过外部旋转接头与控制油路连接，因而不需要在曲轴上钻打横向的进油口，也就不存在曲轴与轴套间漏油的可能。
液压控制阀块应就近安装于床身上，并通过液压管分别连接于离合制动器以及液压动力站。
CBH型液压湿式离合制动器，不仅适用于对工作频率、停止精度、可靠性以及使用寿命要求较高的新型冲压设备上，而且通过替换原有冲床上气动干式离合制动器来改造老设备，同样能够获得很好的技术性能与经济效益。改造后的设备，不仅生产效率提升50%以上，而且可靠性和使用寿命也大大提高，并且能节省长期的维修费用，改善工作环境。具体实施过程也简单易行，首先订购包括CBH型离合制动器部件、液压控制阀块以及液压动力站在内的整套系统，将原有气动离合制动器部件全部拆除，制作一件制动器联接板并将其安装于床身上。对于不同冲床的曲轴轴端和飞轮上连接螺孔的尺寸，既可以通过选择定制CBH型离合制动器相关部件，也可通过自制转换连接件的方式去适应。将液压控制阀块就近安装于床身上，并通过液压管分别与离合制动器及液压动力站连接。电气控制方面不需要作大的改动，数控系统通过液压阀控制信号以及上死点和制动停止开关反馈信号，共同完成对CBH型离合制动器的控制。
综合来看，虽然数控转塔冲床中，主传动形式存在由液压型取代机械型的趋势，但目前阶段，CBH型液压湿式离合制动器仍然具有一定的应用价值，尤其能在冲床设备改造中发挥作用。
作者单位：济南铸造锻压机械研究所
《中国机械与金属》(end)
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(8/22/2006) |
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