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摘要：针对液压机存在的问题进行了分析,制定并实施了对该设备液压系统改造方案,有效地解决了设备存在的问题并扩大了其应用范围。生产实践证明，改造是有效的。对提高生产率和稳定生产都起到了重要作用。这亦充分证实，企业的技术改造和创新是企业发展和取得经济效益的重要途径。
关键词：液压系统；技术改造；生产率
某厂本着充分利用原有压机、尽量少更换零部件、改造周期短、节约成本的原则，我们对一台Y32系列四柱式液压机进行了改造。液压机主要技术参数为：
公称力：3150kN；滑块行程：800mm；开口高度：1250mm ；工作台有效面积：1120mm×1120mm；滑块快降速度：>100mm／s；滑块工作速度：5—12mm／s ；滑块回程速度：60mm／s ；机器总功率：22kW。
一、确定初步改造方案
由于压机工作循环时问的缩短，这就使得压机工作机构(滑块或顶出器)的运动速度必须要增大。已知工作机构的运动速度=q／A，所以可以通过增加流量q或减小油缸面积A来达到运动速度的提高。为了使改动尽可能少地牵涉到现有的零部件，经过研究计算，决定采用如下方案：压制速度仍保持在5～12mm／ s(因为所压制的工件未变)，而将原压机滑块的快降速度和回程速度增大；由于该厂所生产工件的压制工艺基本不需要顶出器动作，因此顶出器速度不作改动；另外，由于压机的吨位、几何参数没有变，主机尽可能地不作变动。
此方案的好处在于：虽然滑块速度的提高必然涉及到液压系统的改动，但改动量较小，只需要更换一个主油缸，而液压泵站基本上不需变动。
这是因为：滑块回程速度的提高可以在不增加泵流量的前提下通过加粗活塞杆直径即可得到；而滑块的快降一般是依靠其自重下落，当滑块快降时，泵的流量远远满足不了主油缸上腔的需要，主油缸上腔形成负压，于是充液箱中的油液顶开充液阀补充到主油缸上腔，由此可见快降速度与泵的流量基本无关，其大小与运动部件(滑块、油缸活塞杆、上模等)的重量、行程、摩擦阻力、主油缸下腔排油阻力等因素有关。
这样，滑块快降速度和回程速度的提高都可不必去改变泵的流量、规格，另外依靠泵直接供油的压制速度、顶出器速度未变，泵的规格也无须变动。因此原有压机液压系统集成控制块的通径、电动机的功率、油箱的容积等均不需要改动，液压泵站仍可用原来的。液压系统的改动量较小，由此带来的电气控制系统的改动量也较小，这就给设备改造带来了很大的便利。
二、液压系统分析计算
1 改造后压机滑块的动作循环时间
通過以上分析可知，压机工作循环时间要缩短10s ，实际上就是滑块的动作循环时间要缩短10s。已知原压机滑块的一个动作循环时间为： = =
所以改造后的压机滑块的动作循环时间应为t=19.6s。
2 改造后的滑块回程速度计算
已知原系统采用的是63YCY14—1B轴向柱塞泵，泵的排量V=63mL／r，电动机的转数=1500r／min，泵的容积效率 =0.95，所以泵的流量为：
原主油缸的内径为 400mm、活塞杆直径为 360mm，为了提高回程速度,活塞杆直径必须大于 360mm且小于 400mm。按照GB2348—80有关液压缸活塞杆外径尺寸系列标准以及密封件的配套情况，我们选取活塞杆直径 380mm，于是改造后的滑块回程速度为：
3 改造后的快降速度计算
回程所用时间为：
所以快降时间只剩下：
改造后的快降速度为：
由以上计算可知，回程速度需由原来的60mm／s提高到122mm／s，这可 以通过将活塞杆直径由6360mm增大到80mm而实现；快降速度需由原来的1lOmm／ s提高到218mm／s，以下介绍它的实现过程。
三、快速缸的设计
1 快速缸小柱塞直径的计算
由于该液压机的滑块在下行过程中所受到的摩擦阻力、回油阻力相比于滑块等运动部件的重量而言较大，经实测其快降速度在整个快速行程中平均约为1lO mm／s，因此使用原来的主油缸是无法实现218mm／s的快速要求的。为此我们设计了快速缸来取代原普通油缸，它的结构原理图如图 1。
由图中看出，快速缸比普通缸多了一个小油腔C腔，在滑块的快速行程中，我们让泵流量只经过柱塞1中心的孔进入c腔，使活塞2下降，A腔中所需 油液经充液阀从充液箱吸入。这样，就可以实现较快的快降速度。C腔面积越小，活塞 2以及滑块的下降速度越快（ = ），此时的快降速度取决于泵的流量 、柱塞1的直径 ，其快降速度可通过泵的供油得到强制性的保证。
由上述公式我们可求出小柱塞的直径：
查有关标准，取 = 90mm。
这样，快速缸的3个腔 A、B 、C腔的直径都已确定，分别为400mm、380mm和90mm。
2 本压机快速缸缸底结构的特点
由于要取代原有的普通缸，因此所设计的快速缸还要承接原油缸的装配关系，这使得本压机快速缸的
结构较有特点：
以前采用快速缸的液压机，一般整个系统的油箱是上置式的，快速缸顶部不需要再安装充液箱,而本次改造决定了此快速缸必须在其顶部同时安装充液阀 和充液箱；另外原普通缸的缸筒和缸底是通过焊接而成为一个整体的，这就使得缸底外端面有安装充液阀和充液箱的位置，而快速缸的缸底和缸筒无法做成整
体式，必须要通过螺栓、螺母紧固联接。这样缸底外端面就没有位置来安装充液箱的螺钉。针对上述矛盾，我们将缸底设计成了“工”字形的结构，如图2所示。
这样，就可以较方便地解决了快速缸上需要安装充液箱的问题。
图1 快速缸结构原理图 图2快速缸缸底部分结构示意图
四、其它零部件的改造
除了快速缸的设计制造是本次改造的重点外，滑块快降、回程速度的提高还牵涉到以下的改动：
(1)需增加1个液压控制块
快速缸多了1个小油腔，而整个系统的工作压力、流量均未变，因此只须增加1个控制块即可。改造后的液压原理图如图3。
图3 四柱式液压机主油缸 ( 快速缸)液压控制原理图
(2)管路需改动
由于快降速度的增大，造成了快速缸下腔排出油液流量的增加，为了使油液能够顺畅地排回油箱，避免油缸下腔背压过高，影响快降速度，快速缸下腔油管通径需增大，经计算，由原来的Dg25增大到Dg32。
(3)充液阀通径需增大
由于快降速度是原快降速度的2倍，所以滑块快降时，充液箱中通过充液阀进入到快速缸上腔的油液流量也是原来的2倍，如果充液阀的通径不够大，则会使油液经过充液阀阀口的流速过快、压力损失过大，严重时会造成油缸上腔吸油不充分或吸空现象。为此我们将充液阀的通径由原来的DglO0增大到Dg 125。
按说充液箱的容积也要相应地增大，但经过计算，原充液箱容积已是滑块1 个快降行程所需油量的4— 5倍，当时的设计余量较大，因此充液箱就可不必改动了。
(4)电气系统的改动
由于整个系统的功率未变，牵涉到电气系统的只是增加了一个电磁换向阀6 YA，因此电气系统的改动不大。
五、结束语
该机自改造完成投入使用后，至今已有一年了，用户反映使用效果良好。通过增大滑块的快降速度和回程速度来缩短液压机的工作循环时间，满足了生产
线上工作节拍的要求，提高了生产率。实践证明，在不增加整个系统工作流量的情况下，通过采用独具特色的快速缸来获得较快的快降速度和回程速度，符合
了用户“改动少、改造快、成本低”的要求。
作者简介：黄宏（1964 -）， 男 ，汉族， 广东省龙川县人，工程师， 硕士学位，研究方向： 企业管理 。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：液压系统；技术改造；生产率
某厂本着充分利用原有压机、尽量少更换零部件、改造周期短、节约成本的原则，我们对一台Y32系列四柱式液压机进行了改造。液压机主要技术参数为：
公称力：3150kN；滑块行程：800mm；开口高度：1250mm ；工作台有效面积：1120mm×1120mm；滑块快降速度：>100mm／s；滑块工作速度：5—12mm／s ；滑块回程速度：60mm／s ；机器总功率：22kW。
一、确定初步改造方案
由于压机工作循环时问的缩短，这就使得压机工作机构(滑块或顶出器)的运动速度必须要增大。已知工作机构的运动速度=q／A，所以可以通过增加流量q或减小油缸面积A来达到运动速度的提高。为了使改动尽可能少地牵涉到现有的零部件，经过研究计算，决定采用如下方案：压制速度仍保持在5～12mm／ s(因为所压制的工件未变)，而将原压机滑块的快降速度和回程速度增大；由于该厂所生产工件的压制工艺基本不需要顶出器动作，因此顶出器速度不作改动；另外，由于压机的吨位、几何参数没有变，主机尽可能地不作变动。
此方案的好处在于：虽然滑块速度的提高必然涉及到液压系统的改动，但改动量较小，只需要更换一个主油缸，而液压泵站基本上不需变动。
这是因为：滑块回程速度的提高可以在不增加泵流量的前提下通过加粗活塞杆直径即可得到；而滑块的快降一般是依靠其自重下落，当滑块快降时，泵的流量远远满足不了主油缸上腔的需要，主油缸上腔形成负压，于是充液箱中的油液顶开充液阀补充到主油缸上腔，由此可见快降速度与泵的流量基本无关，其大小与运动部件(滑块、油缸活塞杆、上模等)的重量、行程、摩擦阻力、主油缸下腔排油阻力等因素有关。
这样，滑块快降速度和回程速度的提高都可不必去改变泵的流量、规格，另外依靠泵直接供油的压制速度、顶出器速度未变，泵的规格也无须变动。因此原有压机液压系统集成控制块的通径、电动机的功率、油箱的容积等均不需要改动，液压泵站仍可用原来的。液压系统的改动量较小，由此带来的电气控制系统的改动量也较小，这就给设备改造带来了很大的便利。
二、液压系统分析计算
1 改造后压机滑块的动作循环时间
通過以上分析可知，压机工作循环时间要缩短10s ，实际上就是滑块的动作循环时间要缩短10s。已知原压机滑块的一个动作循环时间为： = =
所以改造后的压机滑块的动作循环时间应为t=19.6s。
2 改造后的滑块回程速度计算
已知原系统采用的是63YCY14—1B轴向柱塞泵，泵的排量V=63mL／r，电动机的转数=1500r／min，泵的容积效率 =0.95，所以泵的流量为：
原主油缸的内径为 400mm、活塞杆直径为 360mm，为了提高回程速度,活塞杆直径必须大于 360mm且小于 400mm。按照GB2348—80有关液压缸活塞杆外径尺寸系列标准以及密封件的配套情况，我们选取活塞杆直径 380mm，于是改造后的滑块回程速度为：
3 改造后的快降速度计算
回程所用时间为：
所以快降时间只剩下：
改造后的快降速度为：
由以上计算可知，回程速度需由原来的60mm／s提高到122mm／s，这可 以通过将活塞杆直径由6360mm增大到80mm而实现；快降速度需由原来的1lOmm／ s提高到218mm／s，以下介绍它的实现过程。
三、快速缸的设计
1 快速缸小柱塞直径的计算
由于该液压机的滑块在下行过程中所受到的摩擦阻力、回油阻力相比于滑块等运动部件的重量而言较大，经实测其快降速度在整个快速行程中平均约为1lO mm／s，因此使用原来的主油缸是无法实现218mm／s的快速要求的。为此我们设计了快速缸来取代原普通油缸，它的结构原理图如图 1。
由图中看出，快速缸比普通缸多了一个小油腔C腔，在滑块的快速行程中，我们让泵流量只经过柱塞1中心的孔进入c腔，使活塞2下降，A腔中所需 油液经充液阀从充液箱吸入。这样，就可以实现较快的快降速度。C腔面积越小，活塞 2以及滑块的下降速度越快（ = ），此时的快降速度取决于泵的流量 、柱塞1的直径 ，其快降速度可通过泵的供油得到强制性的保证。
由上述公式我们可求出小柱塞的直径：
查有关标准，取 = 90mm。
这样，快速缸的3个腔 A、B 、C腔的直径都已确定，分别为400mm、380mm和90mm。
2 本压机快速缸缸底结构的特点
由于要取代原有的普通缸，因此所设计的快速缸还要承接原油缸的装配关系，这使得本压机快速缸的
结构较有特点：
以前采用快速缸的液压机，一般整个系统的油箱是上置式的，快速缸顶部不需要再安装充液箱,而本次改造决定了此快速缸必须在其顶部同时安装充液阀 和充液箱；另外原普通缸的缸筒和缸底是通过焊接而成为一个整体的，这就使得缸底外端面有安装充液阀和充液箱的位置，而快速缸的缸底和缸筒无法做成整
体式，必须要通过螺栓、螺母紧固联接。这样缸底外端面就没有位置来安装充液箱的螺钉。针对上述矛盾，我们将缸底设计成了“工”字形的结构，如图2所示。
这样，就可以较方便地解决了快速缸上需要安装充液箱的问题。
图1 快速缸结构原理图 图2快速缸缸底部分结构示意图
四、其它零部件的改造
除了快速缸的设计制造是本次改造的重点外，滑块快降、回程速度的提高还牵涉到以下的改动：
(1)需增加1个液压控制块
快速缸多了1个小油腔，而整个系统的工作压力、流量均未变，因此只须增加1个控制块即可。改造后的液压原理图如图3。
图3 四柱式液压机主油缸 ( 快速缸)液压控制原理图
(2)管路需改动
由于快降速度的增大，造成了快速缸下腔排出油液流量的增加，为了使油液能够顺畅地排回油箱，避免油缸下腔背压过高，影响快降速度，快速缸下腔油管通径需增大，经计算，由原来的Dg25增大到Dg32。
(3)充液阀通径需增大
由于快降速度是原快降速度的2倍，所以滑块快降时，充液箱中通过充液阀进入到快速缸上腔的油液流量也是原来的2倍，如果充液阀的通径不够大，则会使油液经过充液阀阀口的流速过快、压力损失过大，严重时会造成油缸上腔吸油不充分或吸空现象。为此我们将充液阀的通径由原来的DglO0增大到Dg 125。
按说充液箱的容积也要相应地增大，但经过计算，原充液箱容积已是滑块1 个快降行程所需油量的4— 5倍，当时的设计余量较大，因此充液箱就可不必改动了。
(4)电气系统的改动
由于整个系统的功率未变，牵涉到电气系统的只是增加了一个电磁换向阀6 YA，因此电气系统的改动不大。
五、结束语
该机自改造完成投入使用后，至今已有一年了，用户反映使用效果良好。通过增大滑块的快降速度和回程速度来缩短液压机的工作循环时间，满足了生产
线上工作节拍的要求，提高了生产率。实践证明，在不增加整个系统工作流量的情况下，通过采用独具特色的快速缸来获得较快的快降速度和回程速度，符合
了用户“改动少、改造快、成本低”的要求。
作者简介：黄宏（1964 -）， 男 ，汉族， 广东省龙川县人，工程师， 硕士学位，研究方向： 企业管理 。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。