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液压故障实例分析与探讨

2018-06-11

设备管理与维修 2018年5期
关键词:电磁铁换向阀油箱

魏 东

(河北翼凌机械制造总厂,河北石家庄 050307)

0 引言

液压设备便于实现远程自动化控制,但液压元件都是精密元件,加工制造精度要求高。1980至1990年我国数控机床和数控系统刚刚起步,硬件设施和软件控制水平的局限制约着液压设备的发展。随着数控机床和数控系统的逐渐普及,各种液压设备快速进入机械加工行业,在液压设备的使用过程中,必然要对其进行保养、维护和修理,对维修人员液压理论基础,分析判断和解决故障的能力提出了更高的要求。

1 液压系统组成及故障特点

液压故障往往看似问题不大,但处理时间较长。一般来讲,液压故障对维修人员是个难点、短板,因为故障不直观表现,无从下手。因此首先要了解液压传动工作原理,检查和排除故障的要点是要熟悉和掌握系统的工作原理。液压系统的每一个元件都有它的作用,应该熟悉每一个元件的结构及工作特性。液压系统包括:动力元件,执行元件,控制元件,介质,辅助元件几部分,液压故障与这几方面都有着密切的联系,要从这些方面入手来分析、判断、解决,只有弄清楚它们之间的关系,才能更好地排除故障。

2 液压系统故障分析方法

分析液压系统故障元件遵循的步骤:先简单后复杂,先外围后内部,分成几个部分,列出与故障相关的元件清单,进行逐个分析,不可遗漏对故障有重大影响的元件。总体上液压系统故障原因一个是压力问题,一个是流量问题,还有方向问题,其中压力决定于负载,速度决定于流量。

3 案例1

3.1 故障现象

一台德国数控折弯机横梁两侧油缸下降不同步,左侧油缸下降时发生抖动,数控系统报警,无法正常使用,上升过程正常。

3.2 折弯机液压工作原理(图1)

(1)油泵启动。电磁铁全部不得电,泵①输出油液通过换向阀⑧回油箱。横梁滑块保持不动。

(2)快降。电磁铁 YI,Y2,Y3,Y7,Y8 得电。进油路:泵①→比例换向阀⑤→油缸上腔上位油箱→充液阀14→油缸上腔。回油路:油缸下腔→插装阀12→电磁换向阀⑧→比例换向阀⑤→油箱。

说明:横梁滑块在自重作用下迅速下降,泵的流量不能满足其需要的流量,横梁油缸上部形成真空负压,上位油箱的油液经充液阀14流入油缸上腔,补充上腔油液。因电磁换向阀13的电磁铁Y8得电,插装阀12的控制油口打开导通,使锥阀上移,主油路导通,大流量回油箱,起到快速下降作用。

(3)加压。电磁铁 YI,Y2,Y3,Y6,Y7得电,Y8断电。慢降接近工件过程,系统内部设定1个转换点,在距离工件上方50mm处(可以自由设定),系统自动控制电磁换向阀⑥和13的电磁铁Y6得电,Y8断电,此时由于插装阀12的控制油口与进油口相通,锥阀关闭,横梁油缸下腔油液经过11⑨⑧⑤回油箱。

加压过程由于回油经过节流阀11、顺序阀⑨,背压会升高,随着控制油路压力增大,将充液阀14关闭,使油缸上腔的压力升高达到工件折弯所需的压力要求,完成折弯。折弯机设定的最高压力15.5MPa,由溢流阀③设定。回油路:油缸下腔→节流阀11→顺序阀⑨→换向阀⑧→比例换向阀⑤→油箱。

(4)减压。电磁铁 Y3,Y4,Y5,Y6,Y7得电,Y1,Y2断电。此时比例换向阀⑤⑦的Y4,Y5得电,油缸上腔的高压油液经比例换向阀流回油箱泄压,避免油缸换向时的冲击。

(5)上升。电磁铁 Y3 ,Y4,Y5,Y7得电,Y6断电。进油路:泵①→比例换向阀⑤→换向阀⑧→插装阀12→换向阀13→油缸下腔。回油路:油缸下腔→充液阀14→上位油箱。

3.3 故障分析

由于设备老化,德文界面代码复杂,工作参数不能更改,无法满足生产需要,对系统刚刚完成国产化改造,改造完毕后试车发现如上故障。该设备属于进口的二手设备,随机资料不齐全,只有液压原理图,只能结合现场实物根据液压原理图进行分析判断。该系统阀组集成度较高,比例阀和插装阀价格和精度较高,其他如充液快放阀、节流阀、单向阀数量多且都集成在阀座内部,逐个拆装检查费时费力,也没必要。关键要先找出故障点,然后再进行重点检查排除。

3.4 故障排查

(1)对设备外围进行常规检查,如油泵电机旋向是否正确,油箱中的油液是否清洁,油缸及管路接头是否渗漏。

(2)针对故障点重点检查左侧横梁油缸,因系统改造前机床停机了一段时间,怀疑油缸内部窜油,如拆卸油缸单独打压检查,工作量大,决定先把左右两侧油缸进油管进行互换,试车左侧横梁抖动没有消除,左右两个油缸同时发生窜油的可能性不大,可以排除油缸问题。

图1 数控折弯机液压原理

(3)要确定抖动现象发生在哪个过程,是快降过程还是慢降加压过程。仔细观察发现,抖动现象发生在慢降加压过程,快降过程左右两缸下降速度正常,说明充液阀14已经打开;慢降加压时,把比例换向阀⑤⑦的电磁铁互换后,故障依然没有消除,比例换向阀的开口大小,可以在显示界面上直接观察到,显示相同,排除了比例换向阀的问题。检查中发现左右两缸的电磁换向阀13指示灯显示不一致,左侧不亮右侧亮,它们的线圈在加压过程中应该同时断电,把右侧电磁阀13的插头拔下后,试车抖动故障消除,说明问题出在电磁阀的控制上,重新设置后故障消除。抖动原因:左右两侧油缸,由于右侧电磁换向阀13误得电而下降速度快,左侧下降速度慢,两侧下降不同步,折弯过程属于闭环检测,可以自动调整使横梁保持水平,因左右两侧油缸行程误差较大,产生抖动现象,抖动过大时系统报警。

(4)用测压装置对横梁油缸的上下腔进行压力检测,(因当时没有测压装置,所以先对其他部分进行检查,如果先检测压力,可以快速发现问题),发现上升时下腔压力2MPa,快降、慢降加压时上腔压力0MPa,慢速接近工件过程正常,说明节流阀11、顺序阀⑨动作正常,判断故障应该出在压力控制上。选3mm厚度的工件进行折弯试验,发现不能折弯,检测油缸上腔压力仍然为0MPa,但把工件下面垫高,使工件高度超过由快降转换到慢降加压的转换点之上后,油缸上腔压力恢复正常,说明油缸上腔压力没有建立起来。怀疑电磁换向阀⑥的电磁铁线圈(注:插头不带指示灯)控制顺序不对,导致充液阀没有关闭,把电磁铁线圈通断顺序改正后,机床压力恢复正常。

此次液压故障排查修理总结出的经验是,对关键液压阀的电磁铁线圈插头,最好更换成带指示灯的,方便直接判断是否得电,得电顺序是否正确。表面看只有1个问题,实际存在2个故障,通过检测油缸压力,使问题直接显露出来。所以说压力检测非常重要,压力表可以帮助直接发现问题。准确判断出故障点,就可以快速解决故障。

4 案例2

旋转工作台液压锁紧系统,要求4个锁紧油缸的压力长时间保持在10MPa,不能有泄漏,锁紧压力降低,会造成加工过程中工作台锁紧失效,影响工件的加工精度。

(1)故障现象。油泵频繁启动,工作台锁紧失效。

(2)故障分析及处理。经过现场检查,锁紧缸和管路接头没有渗漏。怀疑是换向阀和溢流阀失效內泄。拆下溢流阀后用手压泵进行打压试验,溢流阀的溢流口无卸荷,保压正常。两位四通换向阀,手动试验换向阀故障检测按钮,阀芯运动灵活,没有卡滞现象,其长期使用后,內泄比较严重。更换新换向阀,新阀在正常使用一段时间后,发现保压时间不断缩短,油泵电机频繁启动,使得油泵电机线圈发热烧损。通过检查分析夏季厂房温度高,油液黏度降低,油稀时内部泄漏明显加大,不能保压。用YN68#液压油代替后,保压时间明显好转,达到使用要求。

5 结语

液压系统经常出现的故障中,有很多都是由于液压油受污染引起的,杂质进入循环系统,导致泵磨损加速,阀芯卡死,内控口、阻尼孔堵塞,锥面磨损密封不严造成內泄失效,所以一定要保持油液的纯净,同时不应随便拆卸精密元件。

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2012.

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