數控折彎機液壓系統故障和下降不同步解決方案

數控折彎機液壓系統故障和下降不同步解決方案

【摘要】:由于液壓傳動(dòng)系統有許多優(yōu)點(diǎn),所以在各種機械設備上得到了廣泛的應用.但同時(shí)液壓傳動(dòng)系統偶爾出現故障時(shí)又令人困擾:故障的原因很難查找.本文針對一個(gè)具體液壓傳動(dòng)故障現象進(jìn)行，同時(shí)也分析了某些液壓折彎機油缸下降不同步的原因,提出行之有效的解決方法。

【前言】 WC67-100/3200型液壓折彎機是近年研發(fā)的一種產(chǎn)品,其液壓操作系統設計先進(jìn)、操作安全、方便、靈活.目前該產(chǎn)品已廣泛應用于金屬板料加工行業(yè),在造船、汽車(chē)、機車(chē)車(chē)輛、航空等工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著(zhù)重要作用.但在實(shí)際生產(chǎn)中隨著(zhù)使用次數的不斷增加,也出現了一些典型的故障.例如滑塊在系統保壓時(shí)壓緊力嚴重不足;滑塊回程時(shí)速度極其緩慢,遠沒(méi)有達到最大回程速度.因此,不但產(chǎn)品質(zhì)量不能保證而且生產(chǎn)效率大幅度降低,這給工廠(chǎng)造成了巨大的經(jīng)濟損失.本文就以此液壓折彎機為例,通過(guò)對液壓操縱系統的組成、工作原理介紹來(lái)對上述故障進(jìn)行分析.

一、 液壓操作系統的組成及工作原理

圖為WC67Y-100/3200型液壓板料折彎機液壓系統的工作原理圖.該系統采用流量為25l/min的定量柱塞泵,可實(shí)現空程快速下行、滑塊慢速接近和加壓、保壓、卸壓、回程和任意停止等動(dòng)作。

（1)滑塊快速下行

電磁鐵3DT、4DT同時(shí)通電,液壓泵輸出的壓力油經(jīng)閥17進(jìn)入液控單向閥8的控制腔將其打開(kāi),液壓缸10下腔的油液便經(jīng)閥8、閥6和節流閥7流回油箱,另一路經(jīng)閥12流回油箱,滑塊在自重作用下快速下行.液壓缸上腔空出的體積由油箱內的油液經(jīng)閥11補充.此時(shí)滑塊速度由閥5調接.

（2)滑塊減速

當滑塊下行至上模接近被彎板料時(shí),行程開(kāi)關(guān)發(fā)訊,使電磁鐵2DT、3DT、4DT、5DT通電,使閥13和閥12關(guān)閉,液壓缸下腔的油液經(jīng)閥8、閥6和節流閥7才能排回油箱,5DT通電后,

使泵輸出的壓力油經(jīng)閥18進(jìn)入閥11的液控腔將閥11換向,同時(shí),由于1DT通電,使液壓缸10上腔的壓力油的壓力升高,閥11右位的單向閥使液壓缸上腔與油箱斷開(kāi).這樣,液壓缸的下行只有靠泵輸出經(jīng)閥5和閥6進(jìn)入上腔的油液驅動(dòng),滑塊的運動(dòng)速度可由閥7調整.

（3)卸壓

折彎機工作完成后,在滑塊向上回程的瞬時(shí),通過(guò)電氣系統先使電磁鐵1DT斷電2s,在這段時(shí)間內,由于1DT斷電,閥16復位,溢流閥14可以打開(kāi),使液壓缸上腔的壓力下降以實(shí)現預卸壓.

圖1 WC67Y-100/3200型液壓板料折彎機液壓系統原理圖

（4) 加壓

電磁鐵和閥的工作位置不變,隨著(zhù)板料變形抗力的增大,液壓缸上腔的壓力逐漸升高,直到滑塊運行到預定位置.

（5)滑塊回程

卸壓后,使電磁閥3DT斷電,1DT、2DT通電,液壓泵輸出的壓力油經(jīng)閥5、閥6和閥8進(jìn)入液壓缸下腔推動(dòng)滑塊的上行,液壓缸上腔的油液經(jīng)閥6流回油箱.回程時(shí)的最大液體壓力,可由溢流閥15進(jìn)行調整.

二、液壓操縱系統產(chǎn)生故障的原因

根據液壓系統圖及工作過(guò)程分析,導致液壓缸保壓時(shí)滑塊壓緊力不足且回程速度緩慢的原因可能有以下幾種情況.

（1)液壓缸活塞及端蓋密封不好,導致缸內外泄漏嚴重.

（2)溢流閥14調接壓力不足.

（3)錐閥12閥芯表面磨損嚴重,造成閥口處關(guān)閉不嚴.

（4)溢流閥9調定壓力偏低.

（5)液壓泵內泄過(guò)大造成泵壓偏低.

（6)換向閥6的閥芯表面磨損,造成閥芯在閥體內移動(dòng)困難,閥11內置單向關(guān)閉不嚴或閥面閥體配合間隙過(guò)大.

三、WC67Y-250/4000不同步的原因分析和解決辦法

（1）、產(chǎn)生不同步的原因分析

1)從活塞缸本身分析:主要是活塞缸本身具有內泄漏現象,即活塞與油缸之間的間隙偏大導致泄漏,而左右兩缸內泄漏量又不完全相同,從而使兩缸的運動(dòng)速度不同。

2)從進(jìn)油管路分析:在折彎機快速下降時(shí),一方面由油泵通過(guò)同步閥向油缸供油,另一方面是由機頂油箱1靠自然高度差通過(guò)單向閥2向油缸進(jìn)油,這兩路油共同向油缸上腔供油,使油缸達到快速下降的目的,由于通過(guò)同步閥后的閥路中流量近似相等,所以只考慮從油箱通過(guò)單向閥2流進(jìn)油缸3的流量情況。對于兩單向閥進(jìn)油口壓力,P1可認為是大氣壓力,所以是相等的。在P1相同的情況下,P2越小P越大,流過(guò)單向閥的流量Q也就越大。由前述可知兩液壓缸啟動(dòng)時(shí)不會(huì )完全同步,所以?xún)筛咨锨坏膲毫2也不相同,兩單向閥前后壓差也不會(huì )相同,因而從油缸經(jīng)過(guò)單向閥流進(jìn)兩缸的流量也不相同,因而也導致兩缸運動(dòng)不同步。

3)從回油管路來(lái)分析:也就是折彎機快速下降時(shí)回油路上的運動(dòng)阻尼不相等而使活塞下腔的背壓存在差異,所以?xún)筛谆亓鞯牧髁坎幌嗟?因而也導致了兩缸快速下降的速度不相等,即不同步。

（2）、解決辦法

1)對于液壓缸來(lái)說(shuō),為了使兩缸內泄漏量相等,一方面盡量使左右活塞、氣缸等零部件的選配精度(包括尺寸精度,位置精度如同軸度、圓度等)一致,另一方面要將兩液壓缸的液壓回路設計得盡可能相同。

2)對于進(jìn)油管路來(lái)說(shuō),為了要保證流過(guò)兩單向閥的流量相等,一方面要設法讓活動(dòng)機架的重心在兩缸的幾何中心;另一方面要盡量使活塞與活塞桿之間以及活塞桿與端蓋之間的機械阻尼相近,以確保兩活塞缸快速下降時(shí)的機械阻尼相近。

3)對于回油管路來(lái)說(shuō),為了要保證兩缸回流的流量相等,就要使回油管路上的回油阻力相近,即管徑、管長(cháng)、管彎數、管彎角度大小要基本一致。

4)采用了機械的齒輪齒條傳動(dòng)來(lái)強迫同步。在折彎機連接架上左右裝上齒條,并與裝在機架上的齒輪嚙合,利用齒條作為導向裝置,依靠齒輪與齒條的嚙合進(jìn)行誤差修正,只要齒條與齒輪的制造精度得到保證,折彎機的兩個(gè)工作缸就可達到非常高的同步精度。

四、結論

（1）、經(jīng)過(guò)觀(guān)察,兩液壓缸表面均無(wú)外泄痕跡.另外,由于滑塊壓制工件時(shí),最大壓力有時(shí)也可達到標稱(chēng)壓力,因此,缸內泄的可能性不大并且可以肯定溢流閥調定壓力正常.在液壓缸回程時(shí),逐漸調小閥9的壓力,可發(fā)現3點(diǎn)的壓力隨之減小.這說(shuō)明溢流閥9性能正常.拆檢錐閥12,經(jīng)仔細觀(guān)察,沒(méi)有發(fā)現閥芯和閥座表面有磨損現象.由于滑塊在快速下行時(shí)速度大小基本正常,故可斷定泵內泄量不大.通過(guò)對操作系統工作原理的分析和以上的檢查診斷,認為壓緊力不穩定,滑塊回程緩慢很可能均是由換向閥6的故障造成的.拆開(kāi)換向閥6后,果然發(fā)現其閥芯表面有磨損起毛現象,并且端部彈簧位置嚴重偏斜.卸下彈簧后,經(jīng)實(shí)驗對比發(fā)現此彈簧彈性也存在嚴重不足的問(wèn)題.

（2）、故障發(fā)生機理及排除

閥芯表面的磨損一方面引起閥內泄露增加,壓力下降;另一方面會(huì )使閥芯移動(dòng)困難,嚴重時(shí)甚至使閥芯卡死.因此在滑塊保壓及加壓時(shí),系統出現了壓力不足的問(wèn)題.彈簧彈性不足和位置傾斜導致了換向閥的閥芯在斷電后未能回到原始位置,所以滑閥開(kāi)口量過(guò)小,對通過(guò)換向閥的油液起節流作用.液壓泵輸出的壓力油大部分由溢流閥溢回油箱,從而到液壓缸的流量必然減少,所以導致液壓缸回程速度緩慢.對換向閥更換合格的彈簧,并對磨損的滑閥閥芯進(jìn)行修磨或更換,按資料要求進(jìn)行裝配.重新安裝到液壓站后,通過(guò)調節基本上能滿(mǎn)足工作的要求并能壓制出合格的零件.從上面的分析和處理可以看出,要想有效地排除液壓系統的故障,必須要掌握液壓系統的工作原理,深入了解液壓元件的結構與工作特性.只有在此基礎上,通過(guò)對故障現象觀(guān)察、測試和分析,才能正確地進(jìn)行故障的診斷與排除：

  1)對液壓缸來(lái)說(shuō)，為了使兩缸內泄漏量相等，一方面盡量使左右活塞、氣缸等零部件的選配精度(包括尺寸精度，位置精度如同軸度、圓度等)一致，另一方面要將兩液幾缸的液幾回路設計得盡可能相同。

  2）對于進(jìn)油管路來(lái)說(shuō)，為了要保證流過(guò)兩單向閥的流量相等，一方面要設法讓活動(dòng)機架的重心在兩缸的兒何中心;另一方面要盡量使活塞與活塞桿之間以及活塞桿與端蓋之間的機械阻尼相近，以確保兩活塞缸快速下降時(shí)的機械阻尼相近。

    3)對于回油管路來(lái)說(shuō)，為了要保證兩缸回流的流量相等，就要使回油管路上的回油阻力相近，即管徑、管長(cháng)、管彎數、管彎角度大小要基本一致。

    4)采用了機械的齒輪齒條傳動(dòng)來(lái)強迫同步。在折彎機連接架上左右裝上齒條，并與裝在機架上的齒輪嚙合，利用齒條作為導向裝置，依靠齒輪與齒條的嚙合進(jìn)行誤差修正，只要齒條與齒輪的制造精度得到保證，折彎機的兩個(gè)工作缸就可達到非常高的同步精度。

（3）、通過(guò)使用、設計、制造各方的通力合作,對制造、組裝、調試的全過(guò)程進(jìn)行了有效的改進(jìn),從現在使用的情況來(lái)看,結構簡(jiǎn)單緊湊,運行平穩,基本無(wú)噪音,折彎鋼板的質(zhì)量得到了保證,折彎效率也能滿(mǎn)足要求。

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