液壓部分的優(yōu)化與優(yōu)化

液壓部分的優(yōu)化與優(yōu)化

一、液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障在我學(xué)校使用的y2104-400噸壓機(jī)是幾年前的產(chǎn)物。近年來(lái)，針對(duì)該裝置的噪聲高、交換阻力大、油壓機(jī)高、泄漏嚴(yán)重等問(wèn)題，影響了學(xué)生的正常生產(chǎn)實(shí)踐。由于液壓系統(tǒng)內(nèi)部情況觀察不到,有些故障我們很難直接判斷出產(chǎn)生的主要原因,但我們可以通過(guò)故障類型進(jìn)行分析排查,找出主要原因,進(jìn)而排除故障,液壓系統(tǒng)常見(jiàn)的故障如下:1.液壓系統(tǒng)泄漏,外部管路節(jié)點(diǎn)多,漏油嚴(yán)重,容積效率低,系統(tǒng)升壓慢;2.系統(tǒng)及油液中混入空氣,工作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生噪音和振動(dòng);3.在換向時(shí)液壓沖擊大,影響液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性;4.油溫過(guò)高。二、y0814-400噸單臂壓機(jī)液壓機(jī)故障發(fā)生原因分析(一)y29/3.6-1順序改造前液壓系統(tǒng)原理如圖一所示,工作原理如下:按順序依次啟動(dòng)供油泵2CY75/25-1(序號(hào)1)、加壓泵ZBD75(序號(hào)2)、充液油泵2CY29/3.6-1(序號(hào)3)此時(shí)換向閥處于中位,系統(tǒng)空載?？粘炭焖傧陆?導(dǎo)向閥電磁鐵1T得電,3T得電,換向閥右移高壓油進(jìn)入油缸上腔,充液泵向上腔快速補(bǔ)油,壓頭下移。慢速下降:壓頭碰觸行程開(kāi)關(guān)S2,3T斷電,充液閥停止補(bǔ)油,壓頭慢速下降。加壓:壓頭繼續(xù)下行,S2復(fù)位,壓頭接觸到工件后,工作缸自動(dòng)升壓?；爻?1T失電,2T得電,換向閥左移,高壓油進(jìn)入油缸下腔,通上腔液控單向閥打開(kāi),上腔回油,壓頭實(shí)現(xiàn)回程。(二)運(yùn)行績(jī)效分析1、液壓元件布置特點(diǎn)液壓系統(tǒng)龐大、分散,連接固定方式不可靠,密封點(diǎn)多。原系統(tǒng)有操作泵(供油泵)、加壓泵、充液泵3臺(tái)油泵共同工作,以滿足對(duì)液壓油缸的充液、加壓、換向等動(dòng)作。單向閥、換向閥、調(diào)壓閥等各種液壓元件均為大通徑閥,布置分散,相互之間的連接、支撐多數(shù)是靠大通徑油管通過(guò)法蘭及螺紋進(jìn)行連接,油管的管接頭及螺帽,由于硬性連接密封不嚴(yán),且受到?jīng)_擊振動(dòng)影響后,接頭螺紋易松動(dòng),密封面破壞造成泄漏。系統(tǒng)中的單向閥、換向閥、調(diào)壓閥等均采用滑閥,滑閥采用密封(即依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的配合面之間的微小間隙來(lái)防止泄漏),當(dāng)磨損后間隙增大,造成系統(tǒng)內(nèi)泄漏,進(jìn)而造成系統(tǒng)容積效率低,升壓慢。2、泵磨損型原系統(tǒng)設(shè)有3臺(tái)油泵共同工作,當(dāng)油液中混有空氣時(shí),液壓系統(tǒng)的油泵工作時(shí),由于油泵吸油區(qū)的壓力較低,此時(shí),溶解在油中的空氣析出形成空穴現(xiàn)象,使泵吸油不足,流量下降,噪聲增大,嚴(yán)重時(shí)可使泵的機(jī)件磨損,出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。當(dāng)油箱中吸油口的濾油器表面被污物阻塞、濾油器網(wǎng)孔太密、液壓泵轉(zhuǎn)速過(guò)高,致使吸油管阻力增大,在吸油管中形成局部真空,吸油腔壓力降低,進(jìn)而造成氣穴,引起工作機(jī)構(gòu)的噪聲與振動(dòng)增大。3、高壓時(shí)換向沖擊由于系統(tǒng)中3臺(tái)泵與控制閥間多采用大通徑油管連接,滑塊在加壓后返程(換向閥動(dòng)作)瞬間液壓系統(tǒng)產(chǎn)生較大的換向沖擊,致使油壓機(jī)的機(jī)架、管路、液壓元件受到?jīng)_擊振動(dòng),并會(huì)造成各密封面破壞。系統(tǒng)中采用高壓時(shí)換向,由于電磁閥動(dòng)作很快,不僅產(chǎn)生換向沖擊,而且換向頻率不高、壽命低,易發(fā)生故障。當(dāng)工作液體中混有雜質(zhì),會(huì)使液壓系統(tǒng)中某些元件動(dòng)作不夠靈敏,如液壓系統(tǒng)壓力升高,但溢流閥反應(yīng)遲鈍,不能迅速打開(kāi),便產(chǎn)生系統(tǒng)壓力超調(diào),造成壓力沖擊,影響了液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性,甚至損壞零件。4、壓力和油量損耗,導(dǎo)致油發(fā)熱引起液壓系統(tǒng)油溫過(guò)高的因素很多。該油壓機(jī)液壓系統(tǒng)選用的油泵均為大流量油泵,在非工作時(shí)及工作過(guò)程中,油泵輸出的壓力油部分以工作壓力打開(kāi)溢流閥回油池,致使液壓系統(tǒng)在工作過(guò)程中有大量的壓力和油量損耗,致使油發(fā)熱。液壓系統(tǒng)管道過(guò)長(zhǎng),彎曲太多引起系統(tǒng)壓力損失過(guò)大,致使系統(tǒng)壓力損耗大,使壓力能轉(zhuǎn)換為熱能,也造成油溫過(guò)高。另外,油泵及各連接處、及閥內(nèi)配合間隙的泄漏,致使油泵容積效率降低,從而引起油液發(fā)熱。油溫過(guò)高使工作油液加速氧化變質(zhì),堵塞液壓元件中的小孔和縫隙,喪失正常工作能力;油溫過(guò)高使油的粘度減低,致使泄漏增加,從而降低油壓機(jī)工作速度,造成工作速度不穩(wěn)定。三、y0814-400噸單臂壓機(jī)維修工藝(一)改造方案的制定經(jīng)對(duì)原液壓系統(tǒng)原理及故障產(chǎn)生原因的分析,確定了400T單臂油壓機(jī)液壓系統(tǒng)改造方案:1、快速充液閥在油壓機(jī)上端安裝一個(gè)高位油箱,通過(guò)一個(gè)直徑為Φ125mm的CF1-H125型大通徑充液閥,代替充液油泵(2CY-29/36-1),分別向雙油缸快速充液,可減小系統(tǒng)的噪聲和振動(dòng),并縮短了充液閥至油缸上腔的油管長(zhǎng)度,減小了管道阻力。2、缸之間的連接與固定問(wèn)題要將上述元件應(yīng)用到油壓機(jī)液壓系統(tǒng)改造中,首先要解決充液閥與雙缸之間的連接與固定問(wèn)題。經(jīng)反復(fù)研究、比較,結(jié)合我廠油壓機(jī)現(xiàn)狀,終于設(shè)計(jì)出既能支撐固定充液閥,又能連接充液油管、加壓油管的非標(biāo)法蘭四通徑底座塊,法蘭連接密封可靠,消除了接口處漏油現(xiàn)象。3、插裝閥集成塊結(jié)構(gòu)將集中設(shè)置的滑閥液壓站改為先進(jìn)的插裝閥液壓站。原系統(tǒng)滑閥液壓站油箱體積龐大(系統(tǒng)用油為3000kg),單向閥、導(dǎo)向閥、溢流閥等液壓元件布置分散,多采用大通徑的滑閥,易造成泄漏、液壓沖擊等故障。插裝閥液壓站油箱體積僅為原液壓站的1/3(系統(tǒng)用油約為1000kg),采用的二通插裝閥,由插裝件、控制蓋板、先導(dǎo)控制元件和集成塊體構(gòu)成,它們分別起調(diào)壓、換向、保壓、卸荷、順序動(dòng)作等作用,可將分散布置的液壓元件功能集中安裝在集成塊上。插裝閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠,流動(dòng)阻力小,通油能力大,泄漏少,動(dòng)作速度快,沖擊小,噪聲低,控制方式靈活,并增設(shè)系統(tǒng)換向泄壓油路以減小換向沖擊,消除了原系統(tǒng)泄漏及在承壓狀態(tài)下?lián)Q向時(shí)液壓系統(tǒng)沖擊大問(wèn)題。4、壓力補(bǔ)償變量軸向柱塞泵將ZBD75型柱塞泵和2CY-75/25-1型供油泵改為用自吸能力強(qiáng)63YCY14-1B型壓力補(bǔ)償變量柱塞泵。原系統(tǒng)ZBD75型軸向柱塞泵是定量泵,額定工作壓力為21MPa,最大為28MPa,流量為112.5L/min(電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min時(shí)),耐沖擊性、振動(dòng)性差,在低轉(zhuǎn)速(1500r/min以下)時(shí)自吸能力差(允許自吸時(shí),吸油高度不大于125mm,但這樣使用會(huì)降低容積效率5%左右,并影響使用壽命),需采用壓力補(bǔ)油(即由供油泵2CY-75/25-1向其供油),補(bǔ)油流量為系統(tǒng)流量的130%,增加了能耗及傳動(dòng)噪聲、振動(dòng),結(jié)構(gòu)復(fù)雜。選用的油泵為壓力補(bǔ)償變量軸向柱塞泵,型號(hào)為63YCY14-1B,泵的額定工作壓力為31.5MPa,流量為100L/min(電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min時(shí)),工作原理與結(jié)構(gòu)如下(見(jiàn)圖二):如圖二所示,壓力補(bǔ)償變量泵的出口流量隨出口壓力的大小近似地在一定范圍內(nèi)按恒功率曲線變化。當(dāng)來(lái)自主體部分的高壓油通過(guò)通道(a)、(b)、(c)進(jìn)入變量殼體下腔(d)后,油液經(jīng)通道(e)分別進(jìn)入通道(f)和(h),當(dāng)彈簧的作用力大于由通道(f)進(jìn)入伺服活塞下端環(huán)形面積上的液壓推力時(shí),則油液經(jīng)(h)到上腔(g),推動(dòng)變量活塞向下運(yùn)動(dòng),使泵的流量增加。當(dāng)作用于伺服活塞下端環(huán)形面積上的液壓推力大于彈簧的作用力時(shí),則伺服活塞向上運(yùn)動(dòng),堵塞通道(h),使(g)腔的油通過(guò)(i)腔而卸壓,此時(shí)變量活塞上移,變量頭偏角減小,使泵的流量減小。調(diào)節(jié)流量特性時(shí),可先將限位螺釘擰至上端,根據(jù)所需的流量和壓力變化范圍,調(diào)節(jié)彈簧套,使其流量開(kāi)始發(fā)生變化時(shí)的初始?jí)毫Ψ弦?然后將限位螺釘擰至終極壓力時(shí)的流量不再發(fā)生變化,其中間的流量與壓力變化關(guān)系由泵的本身設(shè)計(jì)所決定(泵的流量特性出廠時(shí)已調(diào)好,一般不需調(diào)整)。由上述原理可知,63YCY14-1B型壓力補(bǔ)償變量柱塞泵采用配油盤配油、缸體旋轉(zhuǎn),由于滑靴和變量頭之間、配油盤和缸體之間采用了液壓靜力平衡結(jié)構(gòu),因而與其它類型的泵相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,效率高,壽命長(zhǎng),重量輕,自吸能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。泵的吸油高度不大于500mm,可以安裝在油箱上面,采用一臺(tái)泵供油,減小了系統(tǒng)噪聲與振動(dòng)。5、-bt型壓力補(bǔ)償變奏柱塞泵原兩臺(tái)泵的配套電機(jī)功率為40KW,現(xiàn)63YCY14-1B型壓力補(bǔ)償變量柱塞泵配套電機(jī)組型號(hào)為63CY-Y180L-4,轉(zhuǎn)速為1500r/min,功率為22KW,降低了能耗,減小了噪聲與振動(dòng)。6、地面積大分散結(jié)構(gòu)原系統(tǒng)三臺(tái)油泵和電機(jī)安裝在油箱外部,布置分散,占地面積大。新液壓系統(tǒng)將油泵及電機(jī)直接安裝在油箱蓋板上,減小了液壓系統(tǒng)外部面積,縮短了吸油高度,改善了泵的自吸性能。(二)壓頭慢速下降改造后400T單臂油壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示,工作原理如下:空程快速下降:電磁鐵YV1、YV2、YV4帶電,兩工作缸上腔進(jìn)油,兩活塞桿及壓頭由于自重作用快速下行,從油泵輸入的流量不足以補(bǔ)充上腔空出的體積,因而上腔形成真空,處于油壓機(jī)頂部的高位油箱的油液,在大氣壓作用下打開(kāi)充液閥向上腔補(bǔ)油,使之總能充滿油液,下腔排油。慢速下降:壓頭繼續(xù)下行,碰觸行程開(kāi)關(guān)S2動(dòng)作,YV2失電,電磁鐵YV1、YV3、YV4帶電,壓頭慢速下行。加壓:電磁鐵YV1、YV3、YV4帶電,行程開(kāi)關(guān)S2復(fù)位,壓頭碰觸工件后,上腔壓力升高,充液閥關(guān)閉,工作缸自動(dòng)升壓,實(shí)現(xiàn)工作行程?；爻?加壓行程完畢后,電磁鐵YV1、YV5通電,進(jìn)入兩油缸上腔的油路換向,開(kāi)始卸荷快速回程,充液閥(液控單向閥)被打開(kāi),工作缸上腔卸荷,兩油缸下腔進(jìn)高壓油,上腔的油液被排回高位油箱,壓頭實(shí)現(xiàn)回程。當(dāng)油箱中的液面上升至溢流管位置時(shí),多余的油經(jīng)溢流管流回油箱。(三)系統(tǒng)的前景改造后的液壓系統(tǒng)克服了原系統(tǒng)的缺陷,其主要特點(diǎn)為:1、系統(tǒng)具有空載卸荷油路,因此系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),噪音低;2、采用先進(jìn)的插裝閥液壓站具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、動(dòng)作靈活可靠、泄漏少、噪音低,主要液壓元件(閥芯、閥套、先導(dǎo)閥)通用性、互換性強(qiáng),系統(tǒng)安裝維修方便;3、采用高位油箱、充液閥向雙油缸快速充液,使空程及回程速度由原來(lái)的30m/min提高到80m/min,速度提高2.7倍;4、采用壓力補(bǔ)償變量柱塞泵使滑塊在對(duì)工件加壓時(shí),滑塊動(dòng)作速度隨工作壓力的逐