吴会超，陈芳，耿培涛，许石

(马鞍山钢铁股份有限公司轮轴事业部点检室，安徽 马鞍山 243000）

90MN油压机移动台液压系统的设计改进

吴会超，陈芳，耿培涛，许石

(马鞍山钢铁股份有限公司轮轴事业部点检室，安徽 马鞍山 243000）

介绍了实现大型油压机移动台液压系统设计思路，对原理进行了详细的介绍，并对其中的典型故障进行了分析，提出了改进方案，有效的解决了存在的问题。

油压机；移动台；液压系统；改进

马钢车轮轧制二线于2003年建成投产，90MN成型油压机是其三大机组的之一，用于完成车轮预成型和成型工序。而将预成型和成型功能集中在一台油压机上，主要是通过移动台的动作来实现的，移动台上有2套模台，1台负责预成型，1台负责成型，通过移动台的前后动作来切换。

1　90MN油压机移动台液压原理

移动台液压缸的驱动由1台力士乐的A4VSO355DR和1台力士乐的A4VSO71DR恒压变量泵控制，每台油泵对应一套加载阀组。A4VSO355DR变量泵负责提供160bar的系统压力，A4VSO71DR泵负责提供315bar的锁紧压力，液压缸位置通过内置位移传感器进行控制（图1）。

图1　90MN油压机移动台液压原理

当移动台向前动作时，由泵源供给的160 bar压力油经P1进入阀块，通过单向阀R 141进入比例阀PWV141的P口，此时比例换向阀P WV141的先导阀PVG141b侧比例电磁铁得电，160 bar的控制油经X 1进入阀块，通过先导比例阀PVG141，进入主阀芯的B腔，控制油推动主阀芯克服A腔弹簧力向A腔移动，同时A腔内的控制油从Y口排出，使主阀PWV141的P口与A口通，T口与B通，这样压力油经A1进入液压缸的无杆腔，同时DBW141.1，DBW141.2得电关闭，比例流量阀PLV141失电关闭，有杆腔的油液无法经T 1口回入主油箱，只能通过P WV141再经单向阀143回流到无杆腔，实现差动回路，从而快速前进。当移动台运动到前进减速位时，通过调节比例阀PWV141的先导阀PVG141的输出电压，减小PWV141主阀的进油阀口，减少流量使移动台减速到达准确工位，这样将减少液压冲击及振动给精确定位带来的不利影响，此时2号模台将位于油压机的压制中心。

当2号模台完成压制后，移动台将向后动作，由泵源供给的压力油经P1进入阀块，比 例阀PWV141的先导阀PVG141a侧比例电磁铁得电，PWV141主阀在控制油X作用下处于A端所示位置，P口与B口相通，T口与A口相通，油液经B1进入液压缸有杆腔，同时D BW141.1，DBW141.2失电打开，比例流量控制阀PLV141逻辑板给定斜坡信号打开，通过打开三个阀，无杆腔油液一路通过PLV141，1路通过PWV141经DBW141.1，DBW141.2汇合后从T1流回主油箱，实现液压缸的快速向后运动。当移动台运动到后退减速位时，比例流量控制阀PLV141失电关闭，无杆腔回油仅仅由D BW141.1，DBW141.2打开完成，回油由原先打开三阀减少为打开两阀，从而减小了回油的速度，完成减速动作，减小对硬挡块的冲击，直至到达指定的位置，最终使1号模台处于油压机的压制中心。其中通过调 节PLV141的比例逻辑板，可以调节快速后退时的速度。另外主缸压制过程中，主缸将对移动台垂直产生90MN左右的力，由于压制中心不可能与模具中心100%的重合，钢坯也不一定100%位于模台中心，这些综合因素将导致主缸加压时水平方向对移动台有一定的偏载，移动台如果水平方向没有足够的力将偏载分力抵消，将会导致移动台无法锁紧，使移动台前后出现位置偏移，压制过程中移动台的轻微移动将导致产品出现偏心废品，因此必须产生足够的锁紧力将其准确定位。

当2号模台处于油压机中心时，160 bar液压油作用在无杆腔上，将产生0.78MN的锁紧力；当1号模台处于油压机中心时，由于液压缸有杆腔和无杆腔面积差，导致有杆腔的锁紧力为0.378MN，显然无法满足工艺要求，该回路增加了有杆腔锁紧回路，当1号模台处于油压机的压制中心后，DBW142得电打开，由泵源供给的315 bar压力油经P2进入液压缸有杆腔，这样将产生0.75MN的锁紧力，满足要求。同时通过R 141单向阀将P1-160bar的压力油和P2-315 bar的压力油回路分开。

该回路中总加载阀WV142在系统运行时一直处于得电加载状态，当WV142失电时，油缸的有杆腔和无杆腔均与的回油路相通，油缸两腔卸压，油缸制动，起到失电卸荷安全保护作用。

2　典型故障分析

图2　PWV141主阀结构图

移动台多次出现向前动作正常，向后动作缓慢。由于该阀组运用了比例阀控制回路，相关阀组较多，使故障处理的过程极为繁琐，通过分析向后速度慢的原因两种，一种进油腔压力低，一种回油腔背压。首先测量液压缸有杆腔和无杆腔的压力，均未发现明显问题，电气人员测量了比例阀的电压，均正常，机械人员手动捣动先导比例阀PVG141的阀芯，动作正常，修改PLV141逻辑放大板的电压值，使其阀芯处于最大位置，泄流量最大，移动台向后速度没有明显改观。检查DBW141.1，DBW141.2溢流阀，阀芯灵活，均没有卡死迹象。

最终问题的焦点还是回到了比例阀，通过对比例阀PWV141主阀的拆检发现PWV141主阀内部很小的导向定位销断裂（如图2所示），填塞在主阀芯的右端，使得PW V141主阀处于图1的A位时（液压缸后退），阀口无法正常打开，出现节流现象，导致流量不够。移动台向前动作时，PWV141主阀处于图1的B位时（液压缸前进），阀口可以正常开启。

3　改进后液压回路的工作原理

由于该故障经常出现，进一步对导向定位销的断裂进行分析，该阀是力士乐名牌产品，通径DN32，压力350 bar，导向定位销主要是对主阀芯起导向作用，防止其前后运动时出现旋转，其材质和硬度经分析测量均不存在问题。分析工况发现其动作频率高达200次/h，由于实际运行中比例阀的频繁换向给主阀芯带来了较大的液压冲击，从而导致了定位销疲劳断裂。

改进后的原理图如图3所示通过对比例换向阀进行优化设计，增加减压缓冲回路来降低油液对主阀换向时阀芯的冲击。

在比例阀PWV141的先导部分增加先导减压阀DM141，同时为了安全考虑增加先导截止阀WV141。先导减压阀将系统160 bar的控制油减压为40 bar，既满足了比例换向阀换向的功能，也降低了先导高压力给主阀带来的冲击，改进后通过测量发现液压冲击很小，油压波动明显减弱。自从对系统改进后，故障再未发生过。

图3　改进后90MN油压机移动台液压原理

4　结论

通过对比例电磁换向阀的优化，增加了先导减压阀，来缓解对主阀芯的冲击，大大提高了使用寿命，同时增加了先导截止阀，从安全角度出发，保障了阀芯稳定开启，杜绝了液压缸的误动作。实现了移动台快慢速的平稳切换，既减少了运行过程中的液压冲击及管路振动，又减小了前后到位后对机械挡块的冲击,大大降低了移动台的故障率，也延长了比例阀的使用寿命。

[1] 张利平编.液压传动系统及设计.北京：化学工业出版社，2005.8.

[2] 路甬祥编.液压气动技术手册.北京：机械工业出版社，2005.8.

[3] 雷秀编.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2005.8.

[4] 成大先主编．机械设计手册.北京：化学工业出版社，2000.6.

[5]官忠 范主编.液压传动系统.机械工业出版社，2011.7.

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1671-0711（2016）09（下）-0098-02