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摘 要:公司自行设计的轮对轴承液压压装机设备,在工作时出现橡胶软管爆破的不良现象,影响了设备的正常使用。经分析确认是液压系统的设计不合理造成的,经过对系统进行全面的分析和改造后,使该设备能正常安全地使用。
关键词:压装机;液压系统;橡胶软管;改造
一、概述
公司自行设计的轮对轴承液压压装机设备,主要用于轮对轴承的压装,在压装过程中,需要有三种不同的工作压力。压装机实物如图1所示。其改造前的工作原理图如图2所示,其液压系统工作原理是:由电磁换向阀3控制液压缸缸体的前进、后退和在任意位置停止三种工况,当1DT得电时,液压缸的左腔进油,右腔的液压油回油箱,油缸完成向左运动的动作;当2DT得电时,液压缸的右腔进油,左腔的液压油回油箱,油缸完成向右运动的动作;当1DT和2DT都不得电时,液压缸可在任意位置停止。由电磁换向阀4来控制系统的三种压力:当3DT和4DT都不得电时,液压泵输出的液压油直接回到油箱,系统处于卸荷状态,压力为零;当3DT得电时,系统压力由溢流阀1来调节,系统设定压力为5MPa;当4DT得电时,系统压力由溢流阀2来调节,系统设定压力为10MPa。
图1 压装机实物图
由于该设备是活塞杆固定,缸体来输出运动,来压退轴承。所以在缸体和电磁换向阀3之间采用两根橡胶软管连接,保证了缸体和活
图2 改进前的液压系统工作原理图
塞杆之间的相对运动。软管连接如图3所示,该设备在经过设计、生产、安装、调试后,在正常的生产条件下,系统工作不久,出现了软管爆破的现象。
图3 软管连接图
二、对系统出现的故障进行分析
对该液压系统进行分析,只有找到系统出现故障的真正原因,才能找到解决方法,也才能使该设备正常安全地工作。下面从几方面查找系统出现故障的原因:
1)检查橡胶软管的选型和质量:根据系统的压力和流量参数,更换橡胶软管,重新使用该设备,但使用一段时间后,橡胶软管爆破的故障又发生了,结论是橡胶软管的选型和质量不存在问题,能够满足系统压力和流量的要求。
2)检查系统中的两个溢流阀:首先采用压力表来测量溢流阀1和2调定的压力大小,发现这两个溢流阀调定的压力在系统设计的范围内;其次在液压试验台上检测溢流阀的启闭特性,发现这两个溢流阀的启闭特性都是很好的,完全能满足系统的设计要求,结论是两个溢流阀的选型、调压大小、启闭特性不存在问题。
3)检查两个电磁换向阀:表面上看,两个电磁换向阀的型号、规格和中位机能特性满足系统的需要,另外两个电磁换向阀中滑阀的阀芯在磁场力的作用下运动自如,没有卡滞现象,不会影响系统的正常工作。但对电磁换向阀4的结构、中位机能进行综合分析和在液压实验台上检测后可知:M型中位机能的电磁换向阀4,当左边(或右边)电磁铁得电时,其阀芯的过渡状态如图4所示:不难看出,当换向阀4由一个阀位向另一个阀位切换时的过渡过程中,由于此时液压泵输出的液压油堵在管路中,而管路中也因无溢流阀起安全保护作用,从而造成回路压力瞬时升高,经用测压接头设备监测,换向阀阀位切换时回路压力瞬间高达38MPa。根据规定,试验压力与设计工作压力的比率为2;最小爆破压力与设计工作压力的比率为4。实际使用中由于橡胶软管的质量不同,橡胶软管的最小爆破压力一般是工作压力的3到4倍。该系统的瞬间压力达到了橡胶软管所能承受的压力冲击,并经反复使用,最终使橡胶软管产生了爆破故障,这是橡胶软管产生爆破的根本原因。
三、对该压装机液压系统进行改造
根据对系统出现故障原因的分析,发现不是该设备在工作中由于使用、维护不当引起,而是由于系统设计不周所造成的。所以必须对该液压设备进行改造,以便满足设备的使用要求。图5为改进后的液压系统工作原理图,它将原回路中的溢流阀2安装在电磁换向阀4的上游,以确保系统在各种工况下均正常工作,包括电磁换向阀4的阀位由一阀位转换到另一阀位的所有过渡状态,回路的调压特性见表1。此时溢流阀2在系统中起调节压力和安全保护的作用,不论系统的冲击压力达到多少,也不会超过溢流阀2所调定的压力。这样就保证了系统的正常安全工作,从而保护了橡胶软管不会因为压力过大而爆破。
表1 回路调压特性
阀位 | 左 | 中 | 右 | 过渡 |
回路压力 | P1 | P2 | O | P2 |
图4 电磁阀阀芯的过渡状态
图5 改进后的液压系统工作原理图
四、改造后的效果
通过对液压系统的改造、重新安装和调试后,该设备能正常地工作,和油缸两个接口相连接的橡胶软管在经过较长一段时间的使用后,也没有出现爆破的现象,保证了该设备的正常使用,降低了设备的停机率,保证公司生产的正常进行。
五、结束语
从对该设备的改造中我们可以得出,针对这种缸动式的液压系
统,油缸与系统连接要采用橡胶软管连接,系统设计时可参考该方案。也提醒我们在今后的液压系统设计中要考虑周全,全面设计好系统的各种参数,以减少设备的维护、改造成本。
作者简介:姓名李斌,性别男,出生日期1973.11.14,民族汉,籍贯安徽,学历中技,职位/职称高级技师,研究方向:机电装备维护