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，其缸體與升降臺連接，升降臺前側(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

 

 

(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)異常現(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產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲，導(dǎo)致升降臺及立柱晃動(dòng)、升降臺和夾頭移位、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。現(xiàn)場調(diào)整時(shí)，在使主機(jī)升降臺兩側(cè)機(jī)件自重相等、升降臺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，升降臺上升和下降，找準(zhǔn)校直點(diǎn)后6T、7T斷電，升降臺停止。此工況下1T均通電，因系統(tǒng)雙聯(lián)液壓泵高壓級設(shè)置為30MPa，在升降臺停止等待校直缸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的壓力同樣迅速沖進(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。