随着市场锻造工艺要求，锻压设备锻造操作机技术水平也随之更新换代，吊挂系统升降与倾斜被广泛运用于锻造操作机。它有着安全可靠、反应灵敏、运动平稳、重量轻、体积紧凑、调速范围大、频繁迅速换向等优点，经过实际上产制造和投入生产使用进行优化，此结构吊挂系统已成为锻造操作机重要的一部分。

1吊挂系统机械部分组成原理

      吊挂系统机械部分是由两大部分组成（如图1所示），一部分是由两个平行四杆机构和转动杠杆等组成，另一部分是由液压油缸组成。

   （1）平行四杆机构和转动杠杆部分主要由两个平行四杆机构和平衡架组成，如图1、图2 所示，ABCD 和EFGH 都是铰接的平行四杆结构，能灵活、精确地实现钳杆平行升降和倾斜动作；转动杠杆包括前转动杠杆AIEB 和后转动杠杆DFHC 两部分，通过倾斜油缸BC 连成一体，转动杠杆是一个具有一定强度和刚度的刚性连杆，来保证运动时平稳性。

  （2）液压油缸部分包括平升油缸、倾斜油缸和缓冲油缸等，高压油进入不同的油缸执行机构，油缸产生动作，与机械部分配合实现钳杆不同动作，其结构紧凑、控制灵活、运动平稳。

 （3）钳杆垂直平行升降，如图1所示，当平升油缸被液压驱动时，通过ABCD 和EFGH 都是可移的平行四杆结构，实现钳杆平行升降；然后通过吊杆、平衡架和缓冲缸形成的连杆限制，实现钳杆垂直平行升降。

 （4）钳杆倾斜，如图1 所示，倾斜油缸在高压油的驱动下伸缩来完成倾斜动作。

     吊挂系统通过平升油缸和前后转动杠杆，能实现钳杆的平行升降、上下倾斜，同时与吊杆、平衡架和缓冲缸实现钳杆垂直平行升降等动作。

2.1 钳杆平行升降

     如图3所示，平升油缸在液压油的作用下，推动活塞向上运动，活塞杆伸出，从而推动I铰接处使前转动杠杆AIEB绕固定点A顺时针旋转，同时通过拉杆BC（此时的倾斜油缸作为二力杆使用）带动后转动杠杆DHC绕D点顺时针旋转，从而提升吊杆EF和吊杆HC；由于AEB和DHC是全等三角形，而ABCD 是平行四边形，且EF 吊杆、HC 吊杆和钳杆也形成一个平行四边形，则钳杆平升；相反在钳杆或者钳杆与棒料的重力作用下，平升油缸有杆腔吸油，无杆腔排油，钳杆实现平行下降。根据钳杆中心线最低位置、钳杆升降行程以及钳杆倾斜角度，来确定杆系（图3所示）中几何尺寸，同时确定油缸的行程等尺寸。

2.2 钳杆垂直平行升降

     平行升降已在2.1 里所述。但当钳杆平行升降时，如果没有一定的机构限制，钳杆水平位置，从最低点向最高点运动的过程中，会形成弧线轨迹，随着钳杆平升，钳杆先水平往前移动，达到最大值后，又开始往后移动。

     如图3 所示，钳杆水平移动位移X 量计算如下：

     式中：a——后转动杠杆 HD 尺寸；

               α——钳杆处于最低位置时，HD 与水平夹角；

               θ——后转动杠杆绕 D 点旋转角度。

      为了实现钳杆垂直平行升降，必须消除X 位移量，如图1所示，增设了FM 吊杆、NML 平衡架和KL拉杆（缓冲缸代替）。

      依次类推，F 铰接点处的水平移动位移X1量计算如下：

      式中：b——后转动杠杆 FD 尺寸；

                α——钳杆处于最低位置时，HD 与水平夹角；

                θ——后转动杠杆绕 D 点旋转角度。

       为了满足以上的结构关系，设计时，需满足以下条件才能实现，如图5、图6 所示。

    条件1：FD=MN

    条件2：FD 与水平X 轴线夹角要与MN 与水平X 轴线夹角相等满足以上条件即可近似满足，后转动杠杆绕D点旋转角度等同于NML 平衡架绕N 点旋转角度。M 铰接点处的水平移动位移X2补偿量计算如下：

      式中：b——后转动杠杆 MN 尺寸；

                α——钳杆处于最低位置时，MN 与水平夹角；

                θ——平衡架绕 N 点旋转角度。

       为了满足垂直平升降，还需要满足条件（如图7所示）：N 点的y 轴坐标绝对值等于FM 距离，即|yN|=FM；N 点的x 轴坐标绝对值大于FD 距离，即|xN|＞FD。

     为了满足垂直平升降，还需要满足条件（如图8所示）：后转动杠杆DHC，DH 杆系处于水平位置时，NML 平衡架杆系NML 也处于水平位置，同时KL 缓冲缸杆系KL 也处于水平位置。根据钳杆水平缓冲行程、NML 平衡架几何位置和钳杆上安装位置，确定KL 长度尺寸。满足以上的条件，操作机的钳杆在平行升降时，才能实现垂直平升降。

2.3 钳杆上下倾斜

    当倾斜油缸一端有杆腔进油，另一端有杆腔回油，活塞杆伸出，此时前转动杠杆不动，后转动杠杆绕D点逆时针旋转，钳杆实现上倾；当倾斜油缸一端有杆腔进油，另一端有杆腔回油，活塞杆收缩，此时前转动杠杆不动，后转动杠杆绕D 点顺时针旋转，钳杆实现下倾。

3.1 平行升降原理

    此平行升降结构（图9）原理清晰、连接简单、成本较低。此液压原理是：①平升首先液压油经过比例换向阀（序号1），再经过方向插装阀（序号3），最后直接到执行机构平升油缸的塞腔；②平降钳杆在自重力作用下或者钳杆与夹持物的重力作用下，执行机构平升油缸杆腔吸油，塞腔油通过方向插装阀（序号3），再通过比例换向阀（序号1），然后回油箱。其中，选用比例换向阀（序号1）是为了实现无极调速；梭阀（序号2）和开关阀（序号4）配合方向插装阀（序号3）完成钳杆平升降某一个位置能被完全锁死而设置的；直动溢流阀（序号5）和方向插装阀（序号6）是为执行机构安全保护而设置的；蓄能器（序号9）是为了锻造中垂直缓冲而设置的；直动溢流阀（序号7）是为蓄能安全设置的；单向节流阀（序号8）是实现蓄能快速吸收能量，释放能量缓慢释放。

3.2 上下倾斜原理

    该上下倾斜结构（图10）原理清晰、连接简单、成本较低。其液压原理为：①上倾。首先液压油经过比例换向阀（序号2），再经过方向插装阀（序号4），然后到执行机构倾斜油缸，此后经过方向插装阀（序号5），最后经过比例换向阀（序号2）回油箱；②下倾。首先液压油经过比例换向阀（序号2），再经过方向插装阀（序号4），然后到执行机构倾斜油缸，此后经过方向插装阀（序号5），最后经过比例换向阀（序号2）回油箱。其中，选用比例换向阀（序号2）是为了实现无极调速；梭阀（序号1）和开关阀（序号6）配合方向插装阀（序号4 和5）完成钳杆倾斜在某一个位置能被完全锁死而设置的；直动溢流阀（序号7）是为执行机构安全保护而设置的；方向插装阀（序号8）是为补油而设置。

     吊挂系统是锻造操作机设备的重要组成部分，可完成钳杆垂直升降和倾斜，其安全、稳定运行是设备长期运行的基础。由于工作环境和工况不同，其强度和刚度设计合理与否，也是评估其吊挂系统设计的重要因素之一，设计时切勿忽视。