鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)故障
某煉鋼廠仿德馬克型超低頭多點(diǎn)矯直板坯連鑄機(jī)在安裝調(diào)試過程中鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)暴露出了鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)整體升降不暢、同時(shí)發(fā)出節(jié)拍似的振動(dòng)和噪聲等問題。
(1)鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)原理
圖M為鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)原理圖。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)整體升降由一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng),避免了多缸驅(qū)動(dòng)的不同步現(xiàn)象。1DT斷電、2DT通電時(shí),壓力油進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔(下腔),使活塞向上運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降臂上升,有桿腔油液經(jīng)雙單向節(jié)流閥通道回油節(jié)流,控制上升速度。1DT通電、2DT斷電時(shí),壓力油進(jìn)入有桿腔,升降臂下降,此時(shí)3DT通電,接通液控單向閥的控制油路,使液壓缸無(wú)桿腔油液經(jīng)液控單向閥反向回油,經(jīng)單向節(jié)流閥的節(jié)流通道控制下降速度。
(2)故障原因分析
經(jīng)檢查各元件均正常,故系統(tǒng)故障并非由元件本身質(zhì)量造成。后來(lái)經(jīng)對(duì)液控單向閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,確認(rèn)故障原因是元件選擇不當(dāng)。原選擇的液控單向閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖N所示。當(dāng)液流反向流動(dòng)時(shí),閥芯受力平衡表達(dá)式為:
pKAK-pAAK-FKM=pBA-pAA+FS+FM+W (4-1)
式中 pK——控制油壓力;
pA——反向出油腔油液壓力;
pB——反向進(jìn)油腔油液壓力;
FM——錐閥的總摩擦阻力;
FKM——控制活塞摩擦阻力;
Fs——彈簧作用力;
W——閥芯重力;
AK——控制活塞面積;
A——閥座口面積。
由此可知控制油壓力:
pK=[pBA+ (AK-A)pA+FKM+FS+FM+W]/AK (4-2)
該值是保證反向流動(dòng)的控制油壓力。當(dāng)閥門關(guān)閉,油液反向流動(dòng)停止時(shí)pA =0,
pK=[pBA+FKM+Fs+FM+W]/AK (4-3)
該值是打開液控單向閥的最小控制壓力,由溢流閥3(圖M)調(diào)定后不變。
由于系統(tǒng)中采用了單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)液壓缸下降速度,故油液反向流動(dòng)時(shí),pA>0。而控制油壓力仍為溢流閥調(diào)定值,故閥芯受力平衡被破壞,閥芯左移使閥口關(guān)閉,出油反向流動(dòng),在反向出油腔中又產(chǎn)生背壓,又使液控單向閥關(guān)閉,一關(guān)一開反復(fù)進(jìn)行,活塞下降和停止斷續(xù)進(jìn)行,這樣便產(chǎn)生了振動(dòng)和噪聲。
(3)故障解決方案
①方案I 提高控制油壓力,提高溢流閥3的調(diào)定壓力,補(bǔ)償節(jié)流壓力損失,使液控單向閥始終可以打開,但這樣系統(tǒng)壓力能損失太大。
②方案Ⅱ 選用帶外部泄油口的液控單向閥,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖O。
從圖中知,控制油壓力為:
pK=[pBA+(A1-A)pA+FKM+FS+FM+W]/AK (4-4)
式中,A1為A腔壓力作用在控制活塞活塞桿上的面積。
在結(jié)構(gòu)上一般A1<A,故(A1- A)pA<0。因此只要pK=[pBA+FKM+FS+FM+W]/AK時(shí),即使pA>0,亦能始終使液控單向閥打開,而不會(huì)開、關(guān)斷續(xù)進(jìn)行。
③方案Ⅲ 選用帶先導(dǎo)閥的外泄式液控單向閥(見圖P)。
如圖P所示,由于B口進(jìn)油壓力較高,可采用先導(dǎo)閥預(yù)先泄壓。在單向閥的錐閥芯中裝一更小的錐閥芯b(有的是鋼球),稱先導(dǎo)閥芯(或泄壓閥芯)。因該閥芯承壓面積小,無(wú)需多大壓力便可將它先行頂開,A、B兩腔隨即通過先導(dǎo)閥芯圓桿上的小缺口c相互溝通使B腔逐漸泄壓,直到控制活塞將主閥芯推離閥座,使單向閥的反向通道打開。這樣一來(lái),控制油壓力pK可進(jìn)一步調(diào)小。
(4)改造效果
限于備件情況,采用方案Ⅱ。改造后,沒有再出現(xiàn)單向閥打開、關(guān)閉斷續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象,消除了振動(dòng)和噪聲。
在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用有關(guān)元件時(shí)不但要了解其功能,還應(yīng)清楚其結(jié)構(gòu)類型,選用合適的液壓元件。本例中除了解液控單向閥可作為液壓鎖的功能外,還需了解其結(jié)構(gòu),當(dāng)系統(tǒng)需要有背壓存在時(shí),應(yīng)選擇帶有外泄口的液控單向閥。