阅读说明：本技术 一种具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统 (Free piston air hammer forging system with two working modes of daytime and night ) 是由 吴众 刘中良 张红光 李健 侯孝臣 许永红 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统。该系统包括自由活塞空气锤/压缩机、空干器、储气罐以及相应的连接管路；该系统还包括直线电机、控制模块、电机动子位移传感器、电机控制器、压力传感器、电动阀、电磁三通阀以及相应的连接线路；该系统结构紧凑简单、机电一体化程度高、机械损失小,大大简化了系统的复杂程度,降低了系统的设计成本；该系统的两种工作模式能够利用昼夜间的电价差,降低了运行成本；同时,该系统的开启,调节,关闭能够实现远程自动化控制,且能够通过控制直线电机的运行调整冲击力的大小。(the invention provides a free piston air hammer forging system with two working modes of daytime and nighttime. The system comprises a free piston air hammer/compressor, an air dryer, an air storage tank and corresponding connecting pipelines; the system also comprises a linear motor, a control module, a motor rotor displacement sensor, a motor controller, a pressure sensor, an electric valve, an electromagnetic three-way valve and a corresponding connecting circuit; the system has compact and simple structure, high electromechanical integration degree and small mechanical loss, greatly simplifies the complexity of the system and reduces the design cost of the system; the two working modes of the system can utilize the electricity price difference at daytime and night, so that the running cost is reduced; meanwhile, the system can realize remote automatic control by opening, adjusting and closing, and can adjust the impact force by controlling the operation of the linear motor.)

一种具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造 系统

技术领域

本发明涉及一种具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统，属于动力机械领域。

背景技术

空气锤利用压缩气缸将空气压缩，通过分配阀送入工作汽缸，推动活塞连同锤头作上下运动起锤击作用，操作灵活，广泛用于中小型锻件的生产。自由活塞压缩机能够简化压缩空气系统的结构，降低设计成本；昼间与夜间两种工作模式的设计能够充分利用峰谷电差价节约运行成本。

发明内容

本发明提出了一种具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统。该系统中使用自由活塞既可以安装上锤体作为空气锤进行锻造，也可以用作压缩机压缩空气，大大简化了系统的结构，降低了系统的设计成本；同时，该系统利用昼夜间的电价差分为昼间与夜间两种工作模式，降低了运行成本；另外，该系统能够通过控制直线电机的运行调整冲击力的大小。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术解决方案：

本发明提出的具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统主要包括自由活塞空气锤/压缩机、直线电机、控制模块、电机控制器、空干器、储气罐。

昼间模式时，自由活塞为空气锤模式，将模具放置在固定台上，控制模块控制阀的开闭使储气罐内的高压空气交替进入气缸腔室推动自由活塞对模具进行锻造。

夜间模式时，自由活塞为压缩机模式，控制模块控制阀的开闭使空气交替进入系统中的自由活塞的气缸腔室中，直线电机推动活塞对空气进行压缩，压缩后的高压空气流经空干器、单向阀进入储气罐存储起来。

上述自由活塞压缩空气的空气锤锻造系统还包括电动阀、电磁三通阀、电机动子位移传感器、压力传感器、各类连接管道及线路。其中控制模块在分析处理采集系统中压力传感器、电机动子位移传感器的信号后作出判断并发出指令控制阀的开闭以及直线电机的运行。

本发明的有益效果为：

1.本发明设计了一种具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统。该系统结构紧凑简单、机电一体化程度高、机械损失小，大大简化了系统的复杂程度，降低了系统的设计成本；

2.该具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统利用昼夜间的电价差分为昼间与夜间两种工作模式，降低了运行成本；

3.该具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统的开启，调节，关闭能够实现远程自动化控制，且能够通过控制直线电机的运行调整冲击力的大小。

附图说明

图1是具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统示意图；

图中：1、电机动子位移传感器；2、直线电机；3、控制模块；4、气缸腔室A；5、电动阀a；6、自由活塞；7、电动阀b；8、气缸腔室B；9、锤体；10、固定台；11、电机控制器；12、压力传感器a；13、压力传感器b；14、电磁三通阀a；15、储气罐；16、电磁三通阀b；17、压力传感器c；18、单向阀；19、空干器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统示意图，其连接关系如图1所示，上述的具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统包括电机动子位移传感器(1)、控制模块(3)、电动阀a(5)、电动阀b(7)、电机控制器(11)、压力传感器a(12)、压力传感器b(13)、电磁三通阀a(14)、电磁三通阀b(16)、压力传感器c(17)以及相应的连接线路；

上述系统还包括直线电机(2)、自由活塞空气锤/压缩机(气缸腔室A(4)、自由活塞(6)、气缸腔室B(8)、锤体(9))、固定台(10)、储气罐(15)、单向阀(18)、空干器(19)以及相应的连接管路及部件；

上述具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统内各部件的连接关系是：

自由活塞(6)通过转接头与直线电机(2)的电机动子相连；

自由活塞(6)通过转接头与锤体(9)相连；

电机动子位移传感器(1)安装在直线电机(2)上，另一端通过线路与控制模块(3)相连；压力传感器a(12)安装在气缸腔室A(4)上，另一端通过线路与控制模块(3)相连；压力传感器b(13)安装在气缸腔室B(8)上，另一端通过线路与控制模块(3)相连；压力传感器c(17)安装在储气罐(15)上，另一端通过线路与控制模块(3)相连；

电动阀a(5)的两个接口分别连接大气、气缸腔室A(4)，另一端通过线路与控制模块(3)相连；电动阀b(7)的两个接口分别连接大气、气缸腔室B(8)，另一端通过线路与控制模块(3)相连；电磁三通阀a(14)的三个接口通过管路分别与气缸腔室A(4)、储气罐(15)、空干器(19)相连，另一端通过线路与控制模块(3)相连；电磁三通阀b(16)的三个接口通过管路分别与气缸腔室B(8)、储气罐(15)、空干器(19)相连，另一端通过线路与控制模块(3)相连。

电机控制器(11)一端与直线电机(2)相连，另一端通过线路与控制模块(3)相连；

单向阀(18)安装在储气罐(15)与空干器(19)之间的管路上。

下面结合附图详细说明具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统的工作原理：

图1是具备昼间与夜间两种工作模式的自由活塞空气锤锻造系统的工作过程示意图，其控制过程如下：

昼间模式时，自由活塞为空气锤模式，安装上锤体(9)，将模具放置在固定台(10)上，控制模块(3)控制电磁三通阀a(14)使储气罐内的高压空气进入气缸腔室A(4)推动自由活塞(6)，带动锤体(9)对模具进行锻造，同时控制模块(3)控制电动阀b(7)打开，令气缸腔室B(8)内空气排入大气；锻造后，控制模块(3)控制电磁三通阀b(16)使储气罐内的高压空气进入气缸腔室B(8)推动自由活塞(6)返回，同时控制模块(3)控制电动阀a(5)打开，令气缸腔室A(4)内空气排入大气，

昼间模式时，锻造过程中，如果冲击力过大或过小，控制模块(3)可以通过电机控制器(11)控制直线电机(2)拉动或推动自由活塞(6)对冲击力进行调整；自由活塞(6)返回过程中，控制模块(3)通过电机控制器(11)控制直线电机(2)对自由活塞(6)施加阻力以防撞击。

夜间模式时，自由活塞为压缩机模式，不安装锤体(9)，气缸腔室B(8)内的空气进行压缩时：控制模块(3)控制电动阀a(5)打开，令空气进入气缸腔室A(4)内，控制电动阀b(7)、电磁三通阀a(14)、电磁三通阀b(16)关闭，控制模块(3)通过电机控制器(11)控制直线电机(2)推动自由活塞(6)对气缸腔室B(8)内的空气进行压缩，压缩完成后的高压空气通过电磁三通阀b(16)进入空干器(19)进行干燥，通过单向阀(18)进入储气罐(15)存储起来；气缸腔室A(4)内的空气进行压缩时：控制模块(3)控制电动阀b(7)打开，令空气进入气缸腔室B(8)内，控制电动阀a(5)、电磁三通阀a(14)、电磁三通阀b(16)关闭，控制模块(3)通过电机控制器(11)控制直线电机(2)推动自由活塞(6)对气缸腔室A(4)内的空气进行压缩，压缩完成后的高压空气通过电磁三通阀a(14)进入空干器(19)进行干燥，通过单向阀(18)进入储气罐(15)存储起来。

如果夜间有锻造任务，也可将自由活塞改为空气锤模式进行锻造。