機械壓力機綜合性能測試方法

徐 坦，張景忠

機械壓力機主要用于汽車制造等行業。汽車制造企業對機械壓力機在協調性，精度以及剛度方面有非常嚴格的要求，所以在調試階段對機械壓力機進行綜合性能檢測是非常必要的。

1 設備組成及工作原理

1.1 設備組成

機械壓力機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

壓力機通過電機帶動大飛輪轉動存儲能量；裝在上橫梁內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軌上下運動；滑塊下面裝有模具，鋼板經不同工位的壓力機沖壓成形。

2 測試方法

機械壓力機一般要做如下測試工作：

（1）飛輪動平衡測試。

（2）離合器與制動器協調性測試。

（3）壓力機噸位測定及負荷計調整。

（4）下橫梁撓度測量。

（5）壓力機能量的測試等。

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

2.1 噸位標定

（1）工具

壓力機標定所需工具包括：傳感器（俗稱壓頭）、數據采集儀、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，初期壓頭標定在實驗室完成。壓頭的橋路連接采用全橋自補償，每個橋壁用兩個應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）。

數據采集儀采用靜動態電阻應變儀，優點是輕便小巧，易于操作。

負荷計負責將數據通過噸位儀傳送到PLC模擬量的輸入模塊，再通過內部運算轉換，在觸摸屏上顯示出來。

圖1 應變片在壓頭上的分布及連線圖

（2）負荷計調整

首先將負荷計調零，然后設置初始增益為50，在加載過程中通過微調負荷計對應的通道，使噸位儀上的噸位顯示與應變儀的顯示相符。

（3）標定

先將滑塊的閉合高度調至下死點，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，根據儀器上顯示出的應變值，微調負荷計使與對應應變值相符。當加載到滿負荷的110%時停止操作。在本例中調節液壓過載保護閥的氣壓值使壓力機達到1100 t時自動停止運行。此后還應繼續調高滑塊閉合高度，以檢測載荷與滑塊閉合高度是否呈線性關系。此次現場測試過程中當閉合高度調節至1200.0 mm時，壓力達到1090 t，當提高閉合高度到1200.5 mm時，數值顯示為800 t左右。說明過載保護閥沒有調整到位，負荷計也沒有調整好。還需反復修正使之步調一致（見表1）。

表1 第一臺壓力機標定數據 （mm）

通過以上數據可知，壓頭連接的測試儀所讀取的數據與閉合高度的大小有很好的線性關系，滿足標定負荷計所需的精度和線性度，在閉合高度達到1200.0 mm時，壓力機達到了滿負荷運行時的109%，符合設計要求（見圖2）。當壓力機壓下量達到110%時的保護閥氣壓在0.46 MPa，但為了延長壓力機使用壽命，節約成本，一般將該氣壓設為0.40 MPa左右，也就是壓力機在800 t左右時達到滿負荷并過載停車。

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為0.66 mm，而按設計標準的計算結果為0.67 mm。由于位移傳感器不能滿足如此高的測量精度，要得到準確的測量結果只能用百分表，然后用傳感器做進一步的測量。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合的測量方法。

根據計算分析報告和設計標準并參考有關設計人員的意見后決定分別對滑塊和下橫梁進行剛度（撓度）測量。但經進一步分析發現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行剛度測量（見圖4、圖5）。

將所得測量數據列表并繪制曲線（見表2、表3及圖6、圖7）。

圖4 工作臺的測點位置

圖5 滑塊的測點位置

表2 工作臺剛度測試數據

表3 滑塊測試數據

圖6 工作臺變形曲線

圖7 滑塊變形曲線

經對測量結果處理，該1000 t壓力機的剛度實際測量結果為0.6 mm，滿足有關標準的要求。

3 結語

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