一種折彎?rùn)C(jī)速度切換故障分析與排除
2016-8-29 來源：天水鍛壓機(jī)床有限公司國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心等 作者：張懷德 安永成 劉民祥 閆娟娟
摘要：針對(duì)滑塊快速下行碰到速度切換限位后等待8 s才能進(jìn)入工作速度的現(xiàn)象，介紹了80 t折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)原理，研究了快下工況到工作工況切換時(shí)各閥的參數(shù)及曲線。采用換向閩油口增加阻尼器局部產(chǎn)生壓差阻力的方案，并根據(jù)工況計(jì)算出阻尼孔直徑大小，并進(jìn)行驗(yàn)證為實(shí)現(xiàn)充液閥的開啟提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：板料折彎?rùn)C(jī)；故障；阻尼器；壓差阻力
0、引言
液壓板料折彎?rùn)C(jī)是一種完成對(duì)各種金屬板料進(jìn)行彎曲的通用設(shè)備，只要配上不同的模具即能折成不同的工件，廣泛應(yīng)用于造船、汽車、車輛、礦山機(jī)械、石油、電力等行業(yè)。通過對(duì)W67Y一80／3200折彎?rùn)C(jī)出現(xiàn)的速度切換后等待時(shí)間過長(zhǎng)的工況做了分析，并最終解決了問題。
1、W67Y名0／32∞折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理
本機(jī)液壓系統(tǒng)由換向閥及充液閥、錐閥組合而成，實(shí)現(xiàn)滑塊的快速下行，接觸工件后以工作速度壓制并保壓一段時(shí)間后卸壓快速返程，并可實(shí)現(xiàn)任意位置的中停及點(diǎn)動(dòng)上、點(diǎn)動(dòng)下、單次、連續(xù)等動(dòng)作?；瑝K的快速下行是靠泵的流量及由滑塊自重垂直掉落使充液閥吸油共同作用來實(shí)現(xiàn)的，壓制工作速度則是由泵本身的流量決定，這樣就提高了機(jī)床的效率。中停及上下點(diǎn)動(dòng)工況方便了操作者調(diào)整模具及工件的折制。液壓系統(tǒng)原理圖如圖l所示，液壓系統(tǒng)工況表如表1所示。液壓系統(tǒng)主要有以下功能。
1．油箱2．油泵3．遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4．溢流閥5．壓力繼電器
6．壓力表開關(guān)7．壓力表8．二位四通電磁換向閥
9．三位四電磁換向閥10．安全閥11．方向插件12．方向控制蓋板
13．二位三通球閥14、15．充液閥
圖1液壓系統(tǒng)原理圖
表l系統(tǒng)工況表
表中：+表示相應(yīng)電磁閥通電，一表示相應(yīng)電磁閥不通電，保壓時(shí)間在0—5 s內(nèi)可調(diào)，卸壓時(shí)間在1—2 s內(nèi)可調(diào)。
(1)油泵起動(dòng)：各電磁鐵不帶電，各電磁閥處于圖示位置，油泵空載運(yùn)行；
(2)快速下行及壓制：電磁鐵YVl、w3、Yv4帶電，油泵出油經(jīng)三位四通電磁換向閥9到油缸上腔，下腔油液經(jīng)錐閥1l、三位四通電磁換向閥9回到油箱。此時(shí)滑塊快速下行，當(dāng)碰到速度切換電氣限位后，電磁鐵YV3、Yv4斷電，滑塊轉(zhuǎn)換為工進(jìn)速度，接觸工件后對(duì)工件進(jìn)行折彎壓制；
(3)保壓：折彎完成后油缸上腔壓力升高，達(dá)到壓力繼電器5調(diào)定壓力后發(fā)訊使系統(tǒng)進(jìn)入保壓狀態(tài)；
(4)卸壓：系統(tǒng)保壓延時(shí)達(dá)到后使各電磁閥斷電，油缸上腔的高壓油經(jīng)過三位四通電磁換向閥9中位卸荷；
(5)快速返程：電磁鐵YV2、Yv3帶電，油泵出油經(jīng)三位四通電磁換向閥9、錐閥11到油缸下腔，油缸上腔油經(jīng)充液閥14、15回油箱?；瑝K返程至上始點(diǎn)，各電磁閥斷電油泵卸荷。至此完成一個(gè)循環(huán)，滑塊上、下行程位置由電氣限位開關(guān)控制；
(6)中停：各電磁鐵斷電，各電磁閥處于圖示位置，油泵空載運(yùn)行。
2、系統(tǒng)調(diào)試出現(xiàn)的問題
生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有10臺(tái)W67Y-80／3200折彎?rùn)C(jī)，進(jìn)行調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)滑塊快速下行碰到速度切換限位后需要等待大約8 s才能進(jìn)入工作速度，等待時(shí)間過長(zhǎng)，嚴(yán)重的影響了機(jī)床的工作效率。當(dāng)滑塊進(jìn)入速度切換后，將返程按鈕按一下，時(shí)間很短，也就0．2—0．8 s之間，不超1 s，按下行按鈕，滑塊立刻進(jìn)入工作速度。
3、故障分析【2】
引起上述故障的原因可能由以下三種原因的一種或兩種共同作用而造成的。一是充液閥的關(guān)閉時(shí)間過長(zhǎng)。從原理圖分析，滑塊快速下行時(shí)，控制充液閥的二位四通電磁閥8帶電，油泵的出油通過二位四通電磁閥8到充液閥14、15的控制閥芯，系統(tǒng)在滑塊快速下行時(shí)沒有負(fù)載所以系統(tǒng)不建壓，油泵出油在流經(jīng)三位四通電磁換向閥9及管路時(shí)總有一定壓降。而充液閥的先導(dǎo)閥芯是充滿液壓油的，或多或少存在一定的壓力，滑塊由快速切換為工作速度時(shí)，充液閥需要迅速關(guān)閉，由于其先導(dǎo)閥芯充滿液壓油，液壓油通過二位四通電磁閥8流回油箱，該回路有一定沿程液壓阻力【3 J，致使充液閥的閥芯關(guān)閉緩慢，進(jìn)入油缸上腔的壓力油通過充液閥14、15直接流回油箱，有可能是造成等待時(shí)間過長(zhǎng)原因之一。
二是充液閥未完全打開，油缸根本就沒有充滿液壓油，油缸上腔有一定真空，切換為工作速度后油缸上腔還需要油泵補(bǔ)滿液壓油之后才能進(jìn)入工作速度。
三是充液閥開關(guān)正常，在充液閥和油缸之間的連接油管及接頭處產(chǎn)生的局部液壓阻力所致。從現(xiàn)場(chǎng)的情況來判斷，油箱上的接口是M42×2，而油缸上接口是M33 x2，油管直徑為34，接頭均為JB 978-77焊接式鉸管接頭，相比較而言其壓力損失要大于JB 966-77焊接式端直通管接頭，后者的壓力損失是前者的50％左右，是否是此原因有待試驗(yàn)確定。
四是針對(duì)滑塊進(jìn)入速度切換后，將返程按鈕按一下，時(shí)間很短就進(jìn)入工作速度當(dāng)時(shí)分析不出原因，有待研究。
4、分析解決
通過分析，先從第三個(gè)問題【41原因著手，將油缸上腔接頭換成JB966-77焊接式端直通管接頭42／M33×2，油管直徑換成42，油箱上的接頭不變，試驗(yàn)結(jié)果等待時(shí)間從原來的8 s縮短到5 s，從結(jié)果看該原因不是主因，其影響屬于次要因素。
重新對(duì)原理圖進(jìn)行假設(shè)推理"J，假設(shè)一，如果充液閥的閥芯彈簧的剛度大，滑塊快下時(shí)吸力很大才行，吸力不夠時(shí)閥芯不能完全打開，使得滑塊進(jìn)入速度切換后僅靠油泵油量注滿油缸上腔，等待時(shí)間過長(zhǎng)。假設(shè)二，充液閥的閥芯彈簧的剛度低，滑塊快下時(shí)不需要很大的吸力，閥芯能夠充分打開，充液也很充足，只是關(guān)閉時(shí)回油有阻力，時(shí)間過長(zhǎng)，也能造成速度切換后等待時(shí)間過長(zhǎng)。通過對(duì)充液閥型號(hào)的核對(duì)，經(jīng)查看充液閥型號(hào)為AlY．Hb32B與原理圖型號(hào)A1Y—Ha32BMl不一致，閥芯彈簧Ha和Hb區(qū)別為開啟壓力不同，分別是0．04 MPa和0．4 MPa，顯然滑塊快下時(shí)靠自吸是不可能打開充液閥的，必須有恒定的控制壓力油，保證在快速下行時(shí)充液閥完全開啟，下行時(shí)才能滿足油缸上腔補(bǔ)油充分，這可能是解決問題的關(guān)鍵。由于滑塊快速下行時(shí)系統(tǒng)不建壓，如何解決滑塊快速下行時(shí)系統(tǒng)能產(chǎn)生恒定的充液閥開啟壓力呢?通過對(duì)原理圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)控制油缸上行及下行壓制的三位四通電磁換向閥9是疊加阻尼板o¨的，但該阻尼板并未裝。設(shè)想在連通油缸上腔的管路上加一個(gè)恒定阻尼器"J，局部產(chǎn)生壓差阻力約0．5 MPa左右，會(huì)在油泵的出油口建立起約0．5 MPa的充液閥控制油壓，這樣滑塊快下時(shí)能夠完全開啟充液閥，保證補(bǔ)液充分。由于油管已經(jīng)敷設(shè)完畢，加阻尼器時(shí)需拆下油管會(huì)造成漏油而污染環(huán)境。最終確定在三位四通電磁換向閥9的曰口加一阻尼器，該方案簡(jiǎn)單可行，如圖2所示。
1．三位四通電磁換向閥2．節(jié)流器
3．O形密封圈4．閥板
圖2阻尼器結(jié)構(gòu)圖
圖2中d為阻尼器孔的直徑，經(jīng)過節(jié)流孔的壓差計(jì)算如下：
式中，A．為節(jié)流孔截面面積：
式中，A：為10通徑三位四通電磁換向閥過流面積：
上述公式(1)中，壓差取△p=0．5 MPa，通流截面突然擴(kuò)大處倒角對(duì)壓力損失有重大影響，可用一個(gè)人口系數(shù)C。來修正舊】，其值由實(shí)驗(yàn)確定，近似認(rèn)為是不變的常數(shù)，計(jì)算時(shí)取平均值C，=0．485—0．56，這里取小值，p為密度，計(jì)算時(shí)可取近似值p=900 kg／m3。本機(jī)采用的油泵為10MCYl4．1B軸向柱塞泵，Y系列電動(dòng)機(jī)為Y132S485，功率5．5 kW、轉(zhuǎn)速1440 r／min，流經(jīng)10通徑三位四通電磁換向閥的流速K就有如下關(guān)系：
將公式(2)、公式(3)和公式(4)帶入公式(1)中，計(jì)算得出：d=4．462 mm，實(shí)際取d=4．5 mm。節(jié)流器加工好后進(jìn)行試機(jī)，滑塊進(jìn)入速度切換后，立刻進(jìn)入工作速度，解決了工作切換后等待時(shí)間過長(zhǎng)問題并驗(yàn)收通過。
此問題解決后，對(duì)現(xiàn)象四進(jìn)行反向分析推理，就可以做出如下解釋：在滑塊進(jìn)入速度切換時(shí)，由于充液閥的打開不充分，油缸的上腔充液不足，油缸里還存在真空的間隙，當(dāng)按返程按鈕時(shí)，控制滑塊的三位四通電磁換向閥換向，系統(tǒng)產(chǎn)生壓力，將充液閥打開，這時(shí)油箱液壓油在真空負(fù)壓的作用下，迅速充滿油缸上腔，由于時(shí)間太短，滑塊還未執(zhí)行返程動(dòng)作，油泵建的壓力還很低，但這壓力足以打開充液閥的閥芯。從表面現(xiàn)象看，滑塊不動(dòng)、系統(tǒng)不建壓，實(shí)際上油缸上腔在充液閥打開的瞬間已經(jīng)充滿了油液，當(dāng)再次按下行按鈕時(shí)，理所當(dāng)然滑塊進(jìn)人工作速度，解釋已通，證明問題就是充液閥芯的彈簧硬度過高所造成的，充液閥不能充分開啟，給油缸補(bǔ)液不足所致。
5、結(jié)論
折彎?rùn)C(jī)滑塊的正常工作使調(diào)試工作得以順利進(jìn)行，為順利交檢奠定了基礎(chǔ)。這次對(duì)快速切換為工作速度后等待時(shí)間過長(zhǎng)故障分析及排除，說明在掌握液壓元件的工作原理的基礎(chǔ)上，還要熟悉掌握元件結(jié)構(gòu)，才能在故障診斷時(shí)抓住主要問題。需要指出的是，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)液壓閥的型號(hào)與原理圖的型號(hào)進(jìn)行一致性的驗(yàn)證，可以幫助快速有效的診斷出故障的原因。
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