校直機(jī)液壓故障診斷與維修
(1)系統(tǒng)概況
校直機(jī)是某鋁材廠組裝生產(chǎn)線上對(duì)鋁導(dǎo)桿進(jìn)行校直的設(shè)備,由液壓缸實(shí)施多點(diǎn)推壓校直鋁導(dǎo)桿。液壓系統(tǒng)原理如圖Q所示,電磁鐵動(dòng)作見下表。
主機(jī)基本動(dòng)作是:導(dǎo)桿進(jìn)入夾頭校直區(qū),升降缸1動(dòng)作;找準(zhǔn)校直點(diǎn),校直缸2、3活塞桿伸出進(jìn)行推壓校直;升降臺(tái)上下移動(dòng),以實(shí)現(xiàn)多位置點(diǎn)校直;各液壓缸獨(dú)立動(dòng)作,互不干擾;輕載快進(jìn)、重載慢進(jìn)。
為滿足導(dǎo)桿在生產(chǎn)線上懸掛輸送的條件,主機(jī)采用立式結(jié)構(gòu),升降缸垂直安裝在固定機(jī)架上,其缸體與升降臺(tái)連接,升降臺(tái)前側(cè)設(shè)置校直夾頭及其水平校直缸,后側(cè)設(shè)置液壓泵站兼起平衡配重的作用,使升降臺(tái)立柱保持平衡。各支路液壓閥采用疊加式并置于同一閥座,該閥座及系統(tǒng)其他液壓閥、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等均安裝在油箱頂部。整機(jī)及液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,系統(tǒng)主要液壓元件選用進(jìn)口件,系統(tǒng)配置高低雙聯(lián)齒輪泵驅(qū)動(dòng)并聯(lián)液壓缸,各缸獨(dú)立動(dòng)作,并滿足實(shí)際工況要求,系統(tǒng)功率匹配合理,效率較高。
液壓系統(tǒng)采用高低壓組合溢流閥和雙聯(lián)齒輪泵,實(shí)現(xiàn)輕載快速、重載慢速工況自動(dòng)切換。
電磁鐵動(dòng)作表
電磁鐵
動(dòng)作 |
1T |
2T |
3T |
4T |
5T |
6T |
7T |
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主泵啟動(dòng) |
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缸1 |
升 |
+ |
+ |
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+ |
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降 |
+ |
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+ |
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停 |
+ |
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缸2 |
伸 |
+ |
+ |
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+ |
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退 |
+ |
+ |
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+ |
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停 |
+ |
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缸3 |
伸 |
+ |
+ |
+ |
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退 |
+ |
+ |
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+ |
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停 |
+ |
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主機(jī)停止
主泵卸載 |
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(2)存在的問題
該機(jī)安裝調(diào)試投產(chǎn)運(yùn)行不久即出現(xiàn)異?,F(xiàn)象而不能正常工作,主要表現(xiàn)為:
①當(dāng)7T通電,在升降平臺(tái)自重作用下,升降缸1下降時(shí),校直缸2隨著伸出,造成誤動(dòng)作,使導(dǎo)桿不能順利進(jìn)入校直夾頭。
②除升降缸下降動(dòng)作外,各液壓缸動(dòng)作的瞬間均因液壓沖擊產(chǎn)生前沖現(xiàn)象,特別是升降缸上升瞬間,安裝有校直夾頭、液壓泵站、液壓元件及配重的升降臺(tái)產(chǎn)生劇烈振動(dòng),系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲,導(dǎo)致升降臺(tái)及立柱晃動(dòng)、升降臺(tái)和夾頭移位、校直點(diǎn)錯(cuò)位等,并嚴(yán)重影響液壓元件的使用壽命,從而難以正常、穩(wěn)定地進(jìn)行導(dǎo)桿校直。
(3)原因分析
針對(duì)上述故障現(xiàn)象,經(jīng)分析研究,發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)局部環(huán)節(jié)存在不足,具體如下。
①造成校直缸2誤動(dòng)作伸出的原因是在升降缸1下降過程中,總回油路阻力過大,系統(tǒng)回油通過Y型機(jī)能電磁換向閥7的中位進(jìn)入處于差動(dòng)連接狀態(tài)下的校直缸2,在回油阻力形成的壓力作用下使校直缸2誤動(dòng)作伸出。經(jīng)測(cè)算,差動(dòng)連接時(shí)校直缸2空載伸出只需0.1MPa的壓力,而總回油阻力形成的壓力達(dá)到0.15~0.2MPa,因此其誤動(dòng)作伸出是必然的,特別是當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間后過濾器15通流能力減弱,回油阻力增大時(shí),誤動(dòng)作更加明顯。解決此問題有兩條簡(jiǎn)單途徑:其一,切斷系統(tǒng)回油通過電磁換向閥7的中位進(jìn)入校直缸2的途徑;其二,在保持Y型機(jī)能電磁換向閥7的條件下,減小總回油路的回油阻力。
②引起該系統(tǒng)劇烈振動(dòng)的原因涉及整機(jī)安裝、機(jī)件平衡、負(fù)載變化、系統(tǒng)調(diào)試和控制等諸多因素?,F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整時(shí),在使主機(jī)升降臺(tái)兩側(cè)機(jī)件自重相等、升降臺(tái)立柱保持平衡的條件下,該機(jī)運(yùn)行仍出現(xiàn)振動(dòng)。此時(shí)應(yīng)從液壓系統(tǒng)方面進(jìn)行分析,造成液壓沖擊的原因是多方面的,但其本質(zhì)均為系統(tǒng)或區(qū)域壓力瞬間急劇變化,包括系統(tǒng)元件選擇與設(shè)置不當(dāng)、執(zhí)行器慣性力過大、元件響應(yīng)速度慢等均會(huì)引起液壓沖擊。
就本系統(tǒng)而言,根據(jù)校直工藝動(dòng)作要求,導(dǎo)桿進(jìn)入校直夾頭工作區(qū),首先升降缸1動(dòng)作,升降臺(tái)上下移動(dòng)使推頭找準(zhǔn)校直點(diǎn),校直缸2、3隨后動(dòng)作完成校直工作,改變校直點(diǎn)再推壓直至導(dǎo)桿直線度合格,整套動(dòng)作由手動(dòng)按鈕點(diǎn)動(dòng)控制。由上表可知,當(dāng)液壓泵空載啟動(dòng)后,6T、7T分別通電,升降臺(tái)上升和下降,找準(zhǔn)校直點(diǎn)后6T、7T斷電,升降臺(tái)停止。此工況下1T均通電,因系統(tǒng)雙聯(lián)液壓泵高壓級(jí)設(shè)置為30MPa,在升降臺(tái)停止等待校直缸2、3動(dòng)作之前的短時(shí)間內(nèi),液壓系統(tǒng)的進(jìn)油管路壓力升至30MPa,此時(shí)將出現(xiàn)兩種不良情況:其一,當(dāng)操作者認(rèn)為找點(diǎn)未準(zhǔn)確、須上升調(diào)整升降臺(tái)高度時(shí),6T通電,電磁換向閥8迅速切換,30MPa壓力油迅速進(jìn)入升降缸1無桿腔,雖進(jìn)油管路有設(shè)定值為6MPa的溢流閥5,但因動(dòng)作相對(duì)滯后,造成壓力向無桿腔急劇釋放,升降缸1前沖上升,升降臺(tái)振動(dòng);其二,找點(diǎn)準(zhǔn)確,校直缸2、3伸出瞬間,進(jìn)油路30MPa的壓力同樣迅速?zèng)_進(jìn)校直缸2、3的無桿腔,因校直缸2、3推頭懸空,無外摩擦力,進(jìn)油路上無壓力沖擊“減沖”元件,其前沖現(xiàn)象嚴(yán)重。這兩種不良情形是引起升降臺(tái)立柱部件劇烈振動(dòng)的主要原因。
原設(shè)計(jì)在系統(tǒng)電氣控制上考慮為1T斷電,雙聯(lián)泵空載啟動(dòng),但啟動(dòng)后控制各液壓缸的換向閥6、7、8與系統(tǒng)卸載用換向閥9電氣動(dòng)作關(guān)系在設(shè)置上欠合理,忽視了各液壓缸等待動(dòng)作前因1T通電、雙聯(lián)泵供油迫使總進(jìn)油路壓力升至30MPa的情況,從而為各液壓缸隨后動(dòng)作的瞬時(shí)(缸1下降除外)產(chǎn)生前沖提供了壓力條件,導(dǎo)致壓力急劇釋放形成液壓沖擊、系統(tǒng)振動(dòng)。
(4)系統(tǒng)改進(jìn)
經(jīng)以上分析,根據(jù)備件庫存情況和盡量減少改動(dòng)量并確保實(shí)用、可靠的要求,作如下改進(jìn)。
①換向閥7由Y型改為同規(guī)格的O型機(jī)能,切斷系統(tǒng)回油進(jìn)入校直缸2的途徑。從設(shè)備工藝動(dòng)作要求上看,改動(dòng)對(duì)主機(jī)校直工作無任何影響。即使總回油阻力過大,回油均不能進(jìn)入校直缸2,從而有效地避免了誤動(dòng)作。
②重新調(diào)整各電磁換向閥的電氣動(dòng)作關(guān)系(見上表中“改進(jìn)后”一列),在升降缸1下降、停止和校直缸2、3停止等待時(shí)使卸載用換向閥9的1T斷電,雙聯(lián)液壓泵處于卸載狀態(tài),其余不做改動(dòng),從而達(dá)到升降缸1上升,校直缸2、3動(dòng)作時(shí),系統(tǒng)逐漸加壓運(yùn)行,避免了30MPa進(jìn)油壓力的突然釋放而造成的液壓沖擊和系統(tǒng)振動(dòng)。
改進(jìn)后,該機(jī)兩大故障現(xiàn)象消除,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、正常,滿足了生產(chǎn)的需要。
(5)小結(jié)
多缸并聯(lián)獨(dú)立工作時(shí),由于系統(tǒng)總回油阻力過大,采用Y型機(jī)能換向閥是造成要求中位停止的液壓缸誤動(dòng)作的原因之一,要防止誤動(dòng)作應(yīng)慎用Y型機(jī)能換向閥。
壓力急劇下降即壓力突然釋放造成的液壓沖擊常被忽視。正確選擇、設(shè)置液壓元件和進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試,合理設(shè)置、調(diào)整系統(tǒng)各動(dòng)作的電氣控制關(guān)系,使系統(tǒng)壓力不致突變是防止沖擊、系統(tǒng)振動(dòng)的途徑。