校直機液壓故障診斷與維修

(1)系統概況

    校直機是某鋁材廠組裝生產線上對鋁導桿進行校直的設備，由液壓缸實施多點推壓校直鋁導桿。液壓系統原理如圖Q所示，電磁鐵動作見下表。

    主機基本動作是：導桿進入夾頭校直區，升降缸1動作；找準校直點，校直缸2、3活塞桿伸出進行推壓校直；升降臺上下移動，以實現多位置點校直；各液壓缸獨立動作，互不干擾；輕載快進、重載慢進。

    為滿足導桿在生產線上懸掛輸送的條件，主機采用立式結構，升降缸垂直安裝在固定機架上，其缸體與升降臺連接，升降臺前側設置校直夾頭及其水平校直缸，后側設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，該閥座及系統其他液壓閥、驅動電機等均安裝在油箱頂部。整機及液壓系統結構緊湊，系統主要液壓元件選用進口件，系統配置高低雙聯齒輪泵驅動并聯液壓缸，各缸獨立動作，并滿足實際工況要求，系統功率匹配合理，效率較高。

液壓系統采用高低壓組合溢流閥和雙聯齒輪泵，實現輕載快速、重載慢速工況自動切換。

 

電磁鐵動作表

 

 

(2)存在的問題

    該機安裝調試投產運行不久即出現異常現象而不能正常工作，主要表現為：

    ①當7T通電，在升降平臺自重作用下，升降缸1下降時，校直缸2隨著伸出，造成誤動作，使導桿不能順利進入校直夾頭。

    ②除升降缸下降動作外，各液壓缸動作的瞬間均因液壓沖擊產生前沖現象，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生劇烈振動，系統產生噪聲，導致升降臺及立柱晃動、升降臺和夾頭移位、校直點錯位等，并嚴重影響液壓元件的使用壽命，從而難以正常、穩定地進行導桿校直。

(3)原因分析

    針對上述故障現象，經分析研究，發現液壓系統局部環節存在不足，具體如下。

    ①造成校直缸2誤動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，系統回油通過Y型機能電磁換向閥7的中位進入處于差動連接狀態下的校直缸2，在回油阻力形成的壓力作用下使校直缸2誤動作伸出。經測算，差動連接時校直缸2空載伸出只需0.1MPa的壓力，而總回油阻力形成的壓力達到0.15～0.2MPa，因此其誤動作伸出是必然的，特別是當運行一段時間后過濾器15通流能力減弱，回油阻力增大時，誤動作更加明顯。解決此問題有兩條簡單途徑：其一，切斷系統回油通過電磁換向閥7的中位進入校直缸2的途徑；其二，在保持Y型機能電磁換向閥7的條件下，減小總回油路的回油阻力。

    ②引起該系統劇烈振動的原因涉及整機安裝、機件平衡、負載變化、系統調試和控制等諸多因素。現場調整時，在使主機升降臺兩側機件自重相等、升降臺立柱保持平衡的條件下，該機運行仍出現振動。此時應從液壓系統方面進行分析，造成液壓沖擊的原因是多方面的，但其本質均為系統或區域壓力瞬間急劇變化，包括系統元件選擇與設置不當、執行器慣性力過大、元件響應速度慢等均會引起液壓沖擊。

    就本系統而言，根據校直工藝動作要求，導桿進入校直夾頭工作區，首先升降缸1動作，升降臺上下移動使推頭找準校直點，校直缸2、3隨后動作完成校直工作，改變校直點再推壓直至導桿直線度合格，整套動作由手動按鈕點動控制。由上表可知，當液壓泵空載啟動后，6T、7T分別通電，升降臺上升和下降，找準校直點后6T、7T斷電，升降臺停止。此工況下1T均通電，因系統雙聯液壓泵高壓級設置為30MPa，在升降臺停止等待校直缸2、3動作之前的短時間內，液壓系統的進油管路壓力升至30MPa，此時將出現兩種不良情況：其一，當操作者認為找點未準確、須上升調整升降臺高度時，6T通電，電磁換向閥8迅速切換，30MPa壓力油迅速進入升降缸1無桿腔，雖進油管路有設定值為6MPa的溢流閥5，但因動作相對滯后，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；其二，找點準確，校直缸2、3伸出瞬間，進油路30MPa的壓力同樣迅速沖進校直缸2、3的無桿腔，因校直缸2、3推頭懸空，無外摩擦力，進油路上無壓力沖擊“減沖”元件，其前沖現象嚴重。這兩種不良情形是引起升降臺立柱部件劇烈振動的主要原因。

    原設計在系統電氣控制上考慮為1T斷電，雙聯泵空載啟動，但啟動后控制各液壓缸的換向閥6、7、8與系統卸載用換向閥9電氣動作關系在設置上欠合理，忽視了各液壓缸等待動作前因1T通電、雙聯泵供油迫使總進油路壓力升至30MPa的情況，從而為各液壓缸隨后動作的瞬時（缸1下降除外）產生前沖提供了壓力條件，導致壓力急劇釋放形成液壓沖擊、系統振動。

(4)系統改進

    經以上分析，根據備件庫存情況和盡量減少改動量并確保實用、可靠的要求，作如下改進。

    ①換向閥7由Y型改為同規格的O型機能，切斷系統回油進入校直缸2的途徑。從設備工藝動作要求上看，改動對主機校直工作無任何影響。即使總回油阻力過大，回油均不能進入校直缸2，從而有效地避免了誤動作。

    ②重新調整各電磁換向閥的電氣動作關系（見上表中“改進后”一列），在升降缸1下降、停止和校直缸2、3停止等待時使卸載用換向閥9的1T斷電，雙聯液壓泵處于卸載狀態，其余不做改動，從而達到升降缸1上升，校直缸2、3動作時，系統逐漸加壓運行，避免了30MPa進油壓力的突然釋放而造成的液壓沖擊和系統振動。

    改進后，該機兩大故障現象消除，系統運行穩定、正常，滿足了生產的需要。

(5)小結

    多缸并聯獨立工作時，由于系統總回油阻力過大，采用Y型機能換向閥是造成要求中位停止的液壓缸誤動作的原因之一，要防止誤動作應慎用Y型機能換向閥。

    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、設置液壓元件和進行系統調試，合理設置、調整系統各動作的電氣控制關系，使系統壓力不致突變是防止沖擊、系統振動的途徑。