鍛造操作機(jī)上架回旋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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第一章 引言 1.1 本課題的意義 鍛造操作機(jī)是鍛造車間實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備，用于夾持鍛件配合壓機(jī)完成鍛造工藝動(dòng)作。在大鍛件生產(chǎn)中，鍛造操作機(jī)更是必不可少的設(shè)備。鍛造操作機(jī)在20世紀(jì)60年代初就已問世，近二、三十年更是得到了迅速的發(fā)展。最早是在美國、前蘇聯(lián)，而后在德國、英國、日本等國發(fā)展起來，并成為系列化產(chǎn)品進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)。最初的操作機(jī)多為全機(jī)械傳動(dòng)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，到60、70年代出現(xiàn)了混合傳動(dòng)和全液壓傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活的鍛造操作機(jī)。它與壓機(jī)配合使用，提高了生產(chǎn)效率及最大鍛件質(zhì)量。80年代以后，隨著大型裝備制造的快速發(fā)展，對大鍛件生產(chǎn)又提出了更高的要求，促進(jìn)了鍛造操作機(jī)技術(shù)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在對鍛造操作機(jī)的需求量不斷增加，對鍛造操作機(jī)的最大鍛件質(zhì)量要求大大提高，引起了各國對鍛造操作機(jī)在鍛造生產(chǎn)作用的重視。 我國鍛造操作機(jī)起步于70年代，開始只能由一些鍛造廠自己制造有軌鍛造操作機(jī)，這些操作機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，鉗子的張合夾緊靠與吊鉗分離開的電動(dòng)方頭扳手來完成，因而夾緊鍛件不方便，只能用于鋼錠開坯、撥料。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，80年代開始研制出全機(jī)械傳動(dòng)和少數(shù)液壓傳動(dòng)有軌操作機(jī)。隨后，小型液壓傳動(dòng)有軌操作機(jī)得到發(fā)展，并出現(xiàn)了液壓傳動(dòng)無軌操作機(jī)。90年代初期我國自行設(shè)計(jì)制造的100kN鍛造操作機(jī)主要技術(shù)性能已達(dá)到世界80年代水平，該臺(tái)鍛造操作機(jī)于1992年5月在太原試制成功。 近年來，核電、造船、化工、國防等領(lǐng)域的大型鍛件精確高效制造迫切需要重載鍛造操作機(jī)。重載鍛造操作機(jī)發(fā)展水平的落后制約了我國的大裝備制造能力，部分大型裝備的關(guān)鍵構(gòu)件完全依賴進(jìn)口。重載鍛造操作機(jī)直接影響國家重大工程的實(shí)施和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，開展重載鍛造操作機(jī)的研究具有重要戰(zhàn)略意義。 1.2 鍛造操作機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 大型鍛造操作機(jī)屬于當(dāng)前世界最大的多自由度重載機(jī)器人，屬于機(jī)、電、液高度一體化的復(fù)雜裝備，它是萬噸鍛造壓機(jī)的重要配套設(shè)備，也是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)急需的重大機(jī)械裝備之一。并且，大型鍛件制造業(yè)是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，是關(guān)系到國家安全和國家經(jīng)濟(jì)命脈的戰(zhàn)略性行業(yè)，其發(fā)展水平是衡量國家綜合國力的重要標(biāo)志。通過深入開展大型鍛造操作機(jī)的研究工作，將逐步實(shí)現(xiàn)大型鍛造操作機(jī)的國產(chǎn)化，對提升我國大型裝備及關(guān)鍵零部件的自主設(shè)計(jì)和制造能力、滿足國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求結(jié)束我國不能設(shè)計(jì)大型鍛造操作機(jī)的歷史都具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。 一、大型鍛造操作機(jī)的發(fā)展歷史 鍛造操作機(jī)最早出現(xiàn)在美國和原蘇聯(lián)，而后在日本、英國、奧地利等國發(fā)展起來，并成為系列化產(chǎn)品進(jìn)入工業(yè)性生產(chǎn)。最初的操作機(jī)多為全機(jī)械傳動(dòng)，60、70年代出現(xiàn)了混合傳動(dòng)和全液壓傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活的鍛造操作機(jī)。到了80年代，各國對鍛造操作機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)改造方面又有了更高的要求，不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，促進(jìn)了鍛壓技術(shù)的發(fā)展。特別是鍛造操作機(jī)的需求量不斷增加，引起了國內(nèi)外大、中型企業(yè)對鍛造操作機(jī)在生產(chǎn)中作用的重視。90年代中期，國外大型鍛造操作機(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟，大型操作機(jī)與30000kN自由鍛造水壓機(jī)聯(lián)動(dòng)操作，不斷提高了水壓機(jī)生產(chǎn)能力。 我國鍛造操作機(jī)起步于60年代，開始只能由某些工廠自己制造有軌操作機(jī)。90年代初期，我國自行設(shè)計(jì)制造的100kN鍛造操作機(jī)于1992年5月在太原試制成功，其主要技術(shù)性能已達(dá)到世界80年代水平，能替代同類進(jìn)口產(chǎn)品。至今，我國自主研發(fā)投產(chǎn)的全液壓鍛造操作機(jī)最大夾持能力也只有500kN。 世界上裝備的萬噸級自由鍛造壓機(jī)近30臺(tái)，最大的模鍛水壓機(jī)載荷能力高達(dá)7.5萬噸，最大的六自由度鍛造操作機(jī)操作力矩達(dá)7500kN·m，最大承載能力高達(dá)2500kN。目前，我國已具備了萬噸級鍛壓裝備的設(shè)計(jì)與制造能力，如中國一重自主設(shè)計(jì)、自主制造的世界上最先進(jìn)的150MN自由鍛造水壓機(jī)，2006年末已經(jīng)投產(chǎn)使用，但與之配套的大型鍛造操作機(jī)仍在研發(fā)當(dāng)中。 二、大型鍛造操作機(jī)的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外大型鍛造操作機(jī)的研究現(xiàn)狀 鍛造操作機(jī)作為進(jìn)行鍛造工藝的重要設(shè)備，眾多國外公司對其進(jìn)行了系統(tǒng)化研究，目前，德國DDS公司、韓國HBE PRESS公司以及捷克ZDAS公司的鍛造操作機(jī)的制造水平處在世界前列。其中，德國DDS公司和WEPUKO公司是世界著名的鍛造操作機(jī)專業(yè)研發(fā)、制造企業(yè)，在重型鍛造操作機(jī)研制領(lǐng)域具有70多年的歷史。此外，日本三菱長琦生產(chǎn)的操作機(jī)因擁有高速、高精度的機(jī)械手及控制系統(tǒng)而著稱。 國內(nèi)鍛造操作機(jī)的研究起步較晚，在一些技術(shù)方面與國外相比還有一定的差距。與萬噸壓機(jī)配套的大型鍛造操作機(jī)全部采用進(jìn)口設(shè)備，自主開發(fā)的大型鍛造操作機(jī)至今尚未問世，如中國一重與上海交大聯(lián)合開發(fā)的1600kN鍛造操作機(jī)和北方重工自主開發(fā)的2000kN鍛造操作機(jī)的整機(jī)水平還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。 我國與大型鍛造操作機(jī)相關(guān)的研究項(xiàng)目 為解決我國重大裝備制造中一批關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)重大裝備及其成套技術(shù)的自主研發(fā)，科技部在“十一五”國家科技支撐計(jì)劃中設(shè)立了“大型鑄鍛件制造關(guān)鍵技術(shù)及裝備研制”項(xiàng)目，在重點(diǎn)完成的工作中明確提出“150MN自由鍛造水壓機(jī)及配套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”和“165MN自由鍛造油壓機(jī)及配套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”。第一個(gè)課題主要開展大型自由鍛造水壓機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)、模態(tài)分析、預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)及疲勞分析，開展快換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，研制配套操作機(jī)；第二個(gè)課題自主開展大型自由鍛造油壓機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)、快換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究和關(guān)鍵部件研制，攻克多功能操作機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)等，掌握核心技術(shù)，開展壓機(jī)與操作機(jī)及輔助裝備聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究等。上述兩個(gè)課題，對掌握大型操作機(jī)核心技術(shù)、攻破我國重大技術(shù)裝備的生產(chǎn)瓶頸、提高特大型自由鍛件的制造技術(shù)水平與制造能力起著關(guān)鍵性的作用。2006年，上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、中南大學(xué)清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、華中科技大學(xué)共同承擔(dān)了國家科技部“973”計(jì)劃中“巨型重載操作裝備的基礎(chǔ)科學(xué)問題”項(xiàng)目，圍繞“多自由度重載操作機(jī)構(gòu)構(gòu)型與操作性能的映射規(guī)律”“重載操作裝備的界面行為與失效機(jī)理”“重載操作裝備的多源能量傳遞規(guī)律與動(dòng)態(tài)控制”三個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)問題，開展了7個(gè)課題研究，包括大型構(gòu)件制造操作運(yùn)動(dòng)軌跡建模、重載裝備多自由度操作性能度量與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、低速非連續(xù)工況下重載裝備界面行為與力學(xué)特征、大尺度重型構(gòu)件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)策略、大流量電液伺服系統(tǒng)的介質(zhì)流動(dòng)規(guī)律、重載大慣量裝備的快速協(xié)調(diào)控制和巨型重載操作裝備的性能仿真與優(yōu)化等。從基礎(chǔ)研究的角度，揭示了巨型重載操作裝備的操作靈活性、力承載能力、剛度等性能與機(jī)構(gòu)構(gòu)型的映射規(guī)律。此課題為我國巨型重載操作裝備的研究提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)，也為配套操作機(jī)的研究提供了進(jìn)一步的可行性。 三、大型鍛造操作機(jī)的技術(shù)特征 大型鍛造操作機(jī)和萬噸鍛造壓機(jī)是配合在一起聯(lián)合工作的，工作過程中操作機(jī)保持著頻繁的重復(fù)動(dòng)作，對其性能的要求為動(dòng)作速度高、空行程時(shí)間短、精整時(shí)定位準(zhǔn)確，以達(dá)到快速鍛造，并得到尺寸精確的鍛件。與加工裝備相比，大型操作機(jī)的特點(diǎn)是載荷大、慣量大、自由度多、操控能力強(qiáng)。大型鍛造操作機(jī)的主要技術(shù)特征:一是在重載操作條件下，操作機(jī)構(gòu)件的分布式柔性變形直接影響末端執(zhí)行器的操作精度。因此，在裝備的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，既要保證操作裝備在整個(gè)工作空間中具有理想的剛度特性，又要通過運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)對結(jié)構(gòu)變形在裝備運(yùn)動(dòng)鏈中的傳遞特性進(jìn)行控制。此外，鍛造操作機(jī)長期在非連續(xù)工作條件下進(jìn)行操作，其動(dòng)力學(xué)性能在空載和負(fù)載操作情況下存在顯著差別。二是大型鍛造操作機(jī)制造成本高，設(shè)計(jì)與制造周期長，通常采用單臺(tái)制造模式。重載操作機(jī)通常很難通過物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)對其操作性能進(jìn)行分析和驗(yàn)證，因此，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬是鍛造操作機(jī)設(shè)計(jì)、性能評估與優(yōu)化的重要支撐技術(shù)。 第二章 鍛造操作機(jī)簡介 鍛造操作機(jī)（manipulator for forging ）用于夾持鋼錠或坯料進(jìn)行鍛造操作及輔助操作的機(jī)械設(shè)備。 所謂，“10噸操作機(jī)”，是指該操作機(jī)可夾持的鋼錠最大重量為十噸。 2.1 基本含義 　　用以夾持鍛坯配合水壓機(jī)或鍛錘完成送進(jìn)、轉(zhuǎn)動(dòng)、調(diào)頭等主要?jiǎng)幼鞯妮o助鍛壓機(jī)械。鍛造操作機(jī)有助于改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)需要，操作機(jī)也可用于裝爐、出爐，并可實(shí)現(xiàn)遙控和與主機(jī)聯(lián)動(dòng)。操作機(jī)結(jié)構(gòu)分有軌和無軌兩種，其傳動(dòng)方式有機(jī)械式、液壓式和混合式等。此外，還有專門用于某些輔助工序的操作機(jī)，如裝取料操作機(jī)和工具操作機(jī)等。為了配合操作機(jī)的工作，有時(shí) 圖2-1 鍛造操作機(jī) 還配置鍛坯回轉(zhuǎn)臺(tái)，以方便鍛坯的調(diào)頭。在模鍛和大件沖壓中，機(jī)械手的應(yīng)用已日益普遍，這樣的機(jī)械手實(shí)際上是一種自動(dòng)的鍛造操作機(jī)。 　　主要用于750kg空氣錘、1000-2000kg電液錘、模鍛錘或其它相應(yīng)噸位的鍛錘，是我國鍛造行業(yè)最先進(jìn)的設(shè)備之一。 2.2 操作設(shè)備 　　采用全液壓傳動(dòng)，高集成閥塊，超大流量通徑，使系統(tǒng)壓力損失少 密封性能高，油溫控制好。 　　匠心獨(dú)特的油路設(shè)計(jì)，真正使液壓系統(tǒng)處在最佳狀態(tài)，即使在長期大負(fù)荷情況下工作，也能輕松勝任。 　　運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用了擺線齒輪馬達(dá)和漸開線減速機(jī)組合，完美地實(shí)現(xiàn)了大車的無級變速行走、臺(tái)架回轉(zhuǎn)。 　　三級連動(dòng)機(jī)構(gòu)使鉗口平行升降，鉗桿傾斜，360度旋轉(zhuǎn)，三維空間任意靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。 ?? 圖2-2鍛造操作機(jī) 　　機(jī)械手造型美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)動(dòng)極其靈活，能出色地完成龐大的操作機(jī)無法完成的動(dòng)作，讓操作工體驗(yàn)到人機(jī)合一、隨心所欲的感覺，充分體現(xiàn)操作機(jī)向機(jī)械手轉(zhuǎn)變的根本意義。 　　鍛造操作機(jī)適用于鍛造和鍛壓行業(yè)，與各種自由鍛錘及壓機(jī)配合，能完成坯料成型的各種工序；對減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率60%以上；是鍛造鍛壓行業(yè)不可缺少的輔助設(shè)備。 鍛造操作機(jī)分類 　　鍛造操作機(jī)分為：直移式、回轉(zhuǎn)式、平移式等多種運(yùn)動(dòng)形式，全機(jī)械、全液壓、機(jī)械液壓混合等多種驅(qū)動(dòng)形式，可以從各方面滿足不同用戶的需要。 鍛造操作機(jī)功能 　　操作機(jī)具有以下動(dòng)作功能：大車在軌道上自由行走；鉗架前后升降、傾斜；鉗頭夾持、松開、旋轉(zhuǎn)等。大車架采用整體框架式結(jié)構(gòu)，由電機(jī)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。鉗架升降有鋼絲繩或油缸帶動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)前后同步升降或分別升降，使鉗架到達(dá)水平或?qū)崿F(xiàn)一定角度的傾斜。鉗頭夾緊由大螺距絲桿或油缸帶動(dòng)夾持拉桿水平移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，并且有緩沖保險(xiǎn)裝置。鉗頭旋轉(zhuǎn)由電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)，并設(shè)有過載保護(hù)裝置。鉗架的前后、兩側(cè)及鉗架與升降機(jī)之間均設(shè)有防振動(dòng)的緩沖裝置（另有大量配件供應(yīng)）。 2.3 操作機(jī)的結(jié)構(gòu) 10噸操作機(jī)是由四部分所組成，其結(jié)構(gòu)示意如圖2-3所示。 (1)升降機(jī)構(gòu)：包括前提升油缸12、后提升油缸9、活塞7和13、活塞桿6和14、活動(dòng)架19、沿塊5以及彈簧24等。 (2)夾緊機(jī)構(gòu)：包括旋轉(zhuǎn)滑閥26、夾緊油缸22活塞23、活塞桿21、鉗殼17、夾緊滑塊18、夾臂16和鉗口15等。 圖2-3 10噸操作機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 (3)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：包括電動(dòng)機(jī)l、制動(dòng)器2、行星減速器3、減速器4與空心鈾20等。 (4)大車行走機(jī)構(gòu)：包括電動(dòng)機(jī)27、減速器35、車輪28、車體29等。 2.3.1 升降機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu)主要是為實(shí)現(xiàn)柸料的提升、下降、傾斜等動(dòng)作，以滿足鍛造工藝過程的需要。升降機(jī)構(gòu)由前提升機(jī)構(gòu)、后提升機(jī)構(gòu)、活動(dòng)架等三部分所組成。 2.3.2夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊機(jī)構(gòu)主要用來夾持坯料、鍛件或鋼錠。 夾緊機(jī)構(gòu)可以分成鉗頭和夾緊油缸俯兩大部分，它們分別 固定在空心軸的兩抵鉗頭在前端，夾緊油缸在后端。 (1)鉗頭 鉗頭的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。兩個(gè)鉗口l通過銷軸l0分別 與夾臂3的一端鉸接。小軸9穿過夾臂中間的孔，使夾臂小 揣固定在鉗殼2上，這樣，夾臂便形成可以繞小軸回轉(zhuǎn)的杠 桿。夾臂的另一端通道銷軸4與連板5鉸接。連板又通過銷 軸8與夾緊滑塊6相連?；钊麠U7則以螺紋與夾緊滑塊構(gòu)成 一體。 圖2-4 鉗頭 當(dāng)活塞桿在夾緊油缸的拉力作用下，帶動(dòng)滑塊和連板向 后(即向左)移動(dòng)時(shí)，上夾臂繞小軸作順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，下夾臂 臂繞小軸作逆晌針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩鉗口間的距離越來越小， 坯料被夾緊。當(dāng)活塞桿在夾緊油缸的推力作用下，推動(dòng)滑 塊、連板向前(即向右)移動(dòng)時(shí)，上夾臂繞小軸作逆時(shí)針方向 轉(zhuǎn)動(dòng)，下夾臂繞小軸作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩鉗口的距離越來 越大，于是刨門鉗口便張開。鉗口與夾臀鉸接是為了擴(kuò)大夾持坯 料的尺寸范圍。如當(dāng)夾持?jǐn)嗝娉叽巛^大的鋼錠或坯料時(shí)，兩 個(gè)鉗口可以繞銷鈾向鉗頭內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而當(dāng)夾持?jǐn)嗝娉叽巛^小的 鋼錠或坯料時(shí)，兩個(gè)鉗口就繞銷軸向鉗頭外轉(zhuǎn)動(dòng)，使鉗口與 被夾持的鋼錠或坯料始終保持有足夠的接觸面積，被夾持的 鋼錠或坯料就不易松脫。 (2)夾緊油缸 夾緊油缸是操作機(jī)產(chǎn)生夾緊力的機(jī)構(gòu)，在它的拉力或推 力作用下，使鉗頭的鉗口完成對鋼錠、坯料或鍛件的夾緊與 張開動(dòng)作。 夾緊油缸又可分成兩大部分，一部分為油缸，另一部分 為旋轉(zhuǎn)滑閥。詞條圖冊更多圖冊 2.3.3大車行走機(jī)構(gòu) 大車行走機(jī)構(gòu)承擔(dān)著操作機(jī)自身的全部重量和操作機(jī)所 夾持的鋼錠、坯料或鍛件的重量而在軌道上運(yùn)行，完成鍛造 時(shí)需要坯料進(jìn)退的動(dòng)作。 大車行走機(jī)構(gòu)由車體和行走機(jī)構(gòu)兩部分組成。 (1)車體 車體承擔(dān)著操作機(jī)自身的重量和被夾持件的重量，它的 結(jié)構(gòu)如圖13所示。車體的底座1支承在四個(gè)車輪9的鈾承 上。八個(gè)定位塊l o用以保證車輪與車體的相關(guān)位置。托扳 13焊接在底座尾部，托看行走機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)3、減速器40 在底座上固定著兩根前立柱7和兩根后立柱6，四根立柱又 都與車頂11固定在一起。在兩根前立柱間有前導(dǎo)板8，為 活動(dòng)架的前部升降導(dǎo)向部位。雨棍后立柱間則裝有后導(dǎo)板12， 后提升機(jī)構(gòu)的升降滑塊就在其問上、下滑動(dòng)。車頂是裝置液 壓系統(tǒng)的油箱、電動(dòng)機(jī)、油泵、蓄能器、各種閥類等部件的 地方，同時(shí)又支承著升降機(jī)構(gòu)的油缸。 圖2-5 大車行走機(jī)構(gòu) 第三章 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是為帶動(dòng)被夾持坯料作左右旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，以滿足鍛造生產(chǎn)中對坯料進(jìn)行不同方向的鍛壓。 10噸操作機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系采用機(jī)械傳動(dòng)方式，如圖3-1所示。電動(dòng)機(jī)1通過聯(lián)拙器2與制動(dòng)器3相連。制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)起制動(dòng)作用，使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能迅速而準(zhǔn)確地停在所需要酌位置。行星減速器4的一端與制動(dòng)器相連，另一端通過聯(lián)抽器5與齒輪6相連。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的上述部分都安裝在活動(dòng)架中間部分的平向上。與齒輪6、惰輪7相嚙合的大齒輪8同定在空心軸10上?？招妮S則通過軸承分別支承在活動(dòng)架的前、后軸承座內(nèi)。此外，空心抽又將夾緊機(jī)構(gòu)中的鉗頭和夾緊油缸連成一個(gè)整體，使夾緊機(jī)構(gòu)所夾持的坯料可以隨空心軸一起左右旋轉(zhuǎn)。 圖3-1 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器的閘緊裝置立即脫開。電動(dòng)機(jī)的較高轉(zhuǎn)速經(jīng)行星減速器按一定速比減速后，被傳至齒輪6。齒輪6通過惰輪7帶動(dòng)大齒輪8旋轉(zhuǎn)(此時(shí)又作一次減速)。這樣，夾緊機(jī)構(gòu)所夾持的坯料和空心軸一起隨大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)坯料作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。按動(dòng)正、反按鈕，電動(dòng)機(jī)可左、右旋轉(zhuǎn)，坯料也隨之左、右旋轉(zhuǎn)。 在鍛造生產(chǎn)過程中，經(jīng)常有這種情況發(fā)生：正當(dāng)鍛造操作機(jī)夾持著坯料不斷地旋轉(zhuǎn)，在鍛擊著的上下砧子間進(jìn)行圓軸的滾鍛時(shí)，砧于突然壓住了坯料使坯料不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)的作用下卻仍在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)因過載而燒損，或是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的零部件因此而被破壞的嚴(yán)重后果。為了避免這種情況的發(fā)生，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中必須設(shè)置過載保護(hù)裝置。行星減速器在這里除了起減速作用外，它的另一個(gè)重要作用，既是成為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的過載保護(hù)裝置。 3.2 行星減速器設(shè)計(jì) 行星減速器在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中為周轉(zhuǎn)輪系。所謂周轉(zhuǎn)輪系，既是在齒輪傳動(dòng)中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線是繞另一個(gè)定鈾齒輪軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。如圖3-2所示，齒輪2和齒輪3的軸線可以繞齒輪1、4的固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這種傳動(dòng)系統(tǒng)即稱為周轉(zhuǎn)輪系。 圖3-2 行星減速器示意圖 圖3-2所示的周轉(zhuǎn)輪系可分別進(jìn)行兩種方式的傳動(dòng)過程：其一，齒輪l為主動(dòng)輪，它把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給了齒輪2。齒輪2、3都固定在同一根軸一上。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過齒輪3又傳給了固定在軸三上的內(nèi)齒輪4。這樣，軸二v便帶動(dòng)與其相關(guān)聯(lián)的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)；其二，齒輪1為主動(dòng)輪，內(nèi)齒輪4固定不動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪2、鈾二傳動(dòng)齒輪3。但國內(nèi)齒輪4不動(dòng)，致使齒輪2、3不能單純地繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而是繞抽一、二的軸線旋轉(zhuǎn)(軸一、二同心)。由于軸一是固定在外殼5上的，因此外殼也隨同鈾二一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 在鍛造操作機(jī)正常工作的時(shí)候，行星減起器上的閘緊裝置緊緊抱住了外完殼，使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)因而周轉(zhuǎn)輪系只能按第一種方式傳功，此時(shí)它只起一般減速器作用，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給空心軸，使坯料隨之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)坯料在旋轉(zhuǎn)過程中被上下砧子壓住時(shí)，坯料不能轉(zhuǎn)動(dòng)，第一種方式的傳動(dòng)便因此而停止。此時(shí)在電動(dòng)機(jī)的作用下，外殼克服了閑緊裝置的摩擦阻力，以第二種方式進(jìn)行傳動(dòng)，進(jìn)而保護(hù)了電動(dòng)機(jī)和相關(guān)零件不會(huì)因過載而受損。 操作機(jī)應(yīng)用的這種保護(hù)裝置，由于它不能同時(shí)進(jìn)行兩種方式的傳動(dòng)過沒只能進(jìn)行其中的一種，這便是所謂周轉(zhuǎn)輪系中的行星輪系，行星減速器也因此而得名。 10噸操作機(jī)所用的這種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為齒輪等機(jī)械零部件歷構(gòu)成，所以稱它為機(jī)械傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 除了機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外，也可以采用液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)僅用油馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)空心軸及鉗頭的旋轉(zhuǎn)，它和液壓傳動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)、液壓夾緊機(jī)構(gòu)共用同一壓力油源，所以結(jié)構(gòu)非常簡單。此外，液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)因?yàn)樵谡麄€(gè)液壓系統(tǒng)中設(shè)置了溢流閥，所以它不怕因坯料被壓住而過載。但它也存在著一些值得注意的問題。如鍛造操作機(jī)鉗頭的旋轉(zhuǎn)速度一般部在十幾到二十幾轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)鉗頭腦轉(zhuǎn)的泊馬達(dá)轉(zhuǎn)速則是受流入油馬達(dá)的泊液流量大小所決定，它與油泵流量有關(guān)。但油系的流量是報(bào)報(bào)整個(gè)池壓系統(tǒng)的最大流量或系統(tǒng)的平均流量(有蓄能器時(shí))來選定的，因此，這就往往需要在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)中設(shè)置流量控制閥，以減少通入油馬達(dá)的油液流量，使汕馬達(dá)轉(zhuǎn)速適應(yīng)鍛造操作機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的要求。但懸流量控制閥的設(shè)置，會(huì)相應(yīng)地帶來壓力汕經(jīng)常不斷地從溢流閥中流回油箱，致使汕溫升高的結(jié)果。當(dāng)油溫高于500°時(shí)，液壓系統(tǒng)中的密封件將不能保證其密封性，造成油液泄漏而使某些液壓元件不能正常工作。盡管如此從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，隨著我國液壓技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有著極為廣闊的發(fā)展前途，它必將會(huì)越來越多地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)之中，以取代機(jī)械傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 20