步进式加热炉液压系统故障诊断.pdf

2 0 1 1年 6月 第 3 9卷 第 1 2期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I CS J u n ． 2 0 1 1 Vo 1 ． 3 9 No ． 1 2 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 1 2 ． 0 4 4 步进式加热炉液压系统故障诊断 欧念 源，吴远会 中冶华天工程技术有限公司，安徽马鞍山2 4 3 0 0 5 摘要 分析步进式加热炉升降装置液压缸下降过程中产生抖动现象的原因，发现液压系统升降控制回路中存在压力突 变的问题 ，对此提出并实施有效合理的改进方案。经生产实践检验，改进后液压缸的抖动现象消除，系统工作平稳。 关键词步进式加热炉；液压系统；平衡阀；同步控制 中图分类号T H1 3 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 l 21 3 41 步进式加热炉依靠动梁与静梁的交替工作将钢坯 向前送进，各钢坯间互不接触，保证钢坯受热均匀 ， 还能使钢坯所受摩擦最小，因此，在现代冶金工业生 产中得到了广泛的应用。钢坯的进给受动梁的运动轨 迹支配，动梁的运动由一套液压系统控制 ，该液压系 统由升降控制回路和平移控制回路组成。为尽可能地 减少对钢坯的冲击，钢坯需保证轻抬轻放，从而给液 压控制系统提出了很高的要求，尤其是升降控制回路 的设计显得十分重要。作者对某钢厂步进式加热炉液 压升降控制系统存在的问题进行分析，提出有效可行 的方法 ，取得 了令人满 意的效 果。 1 液压系统的工作原理及分析 如图 1所 示为某 轧钢厂步进式加热炉 液压系统升 降控制 回 路原 理 图。该 系 统 主 回路采用电液比例控 制，以满足执行机构 速度平稳连续 变化 的 要求。执行机构为两 个对称布置的液压缸 ， 液压 缸 活 塞 杆 端 与加 热 炉 动 梁 刚 性 连 接 ， 活塞杆伸 出与缩 回分 别驱动动梁上升与下 降。 图1 改造前简化的 升降液压回路 为避 免步进 梁 由于 自重而快速下滑 ，在方 向阀与 液压缸无杆腔之间安装平衡阀，如图 1中元件 1 ． 1和 1 ． 2 。该平衡 阀选 用 力 士 乐 的 F D型 流 量 限制 阀 ， 其能有效地防止负载荷引起的液压缸失控 。提升负 载 时 ，油液流动方 向为从 A至 B，向液压缸无杆腔供 油。下放负载时，与有杆腔相连的控制油路 x达到 一 定控制压力，打开平衡阀主阀芯，油液流动方向为 从 B至 A，并经方向阀通到油箱。主阀芯的控制棱边 具有节流功能，其开口面积、开启压力及开 口压差之 间的关系决定了由B至 A从液压缸无杆腔排出的流 量 。 此外 ，平衡阀的安装位置必须处于软管和液压缸 之间，若非，需在液压缸上安装两个 s L型液控单向 阀，可以防止系统失压或者软管爆裂时负载突然下坠 而引发严重的安全事故。 2 液压系统故障分析及诊断 该液压 系统投入生 产时 ，调试过程 中发 现以下 问 题 负载上升过程平稳，下降过程中则 出现抖动现 象 。当加热炉完成一个工艺循环时，发现钢坯在加热 炉中由炉前至炉尾呈倾斜姿态，且 自人炉端到出炉端 的倾斜角度越来越大。通过考证 ，初步认定这种钢坯 倾斜于轨道的现象正是由于负载下降时，液压缸的抖 动所引起的 。 现场对液压管路各个压力监测点的测试结果进行 分析 ，得出的结论为 抖动现象是由于连接两个液压 缸无杆腔入 口处的压力不平衡所造成的。一方面，两 个液压缸活塞杆端与步进梁刚性连接，强制机械同 步；另一方面，由于负载很大，下降过程中，必然使 得液压缸受压腔无杆腔压力剧增，从而影响平衡 阀流量控制的稳定一 陛 ；再者，执行元件受摩擦、泄 漏等不同因素的影响，不能保证两个液压缸中的压力 保持绝对同步 。 综合这三方面的原因，对原液压系统提出以下改 进措施 1 在平衡 阀出口与液压缸无杆腔之间增设安 全阀，以保证负载下落时，液压缸无杆腔压力恒定 ， 也提高了平衡阀的流量控制稳定性。 下转第 1 3 6页 收稿 日期 2 0 1 0 0 52 4 作者简介欧念源 1 9 7 6 一 ，男，工学学士，工程师，现从事液压润滑系统的设计与研究工作。电话1 3 6 3 7 1 0 3 6 3 5 ， E ma i l ht z hu l i n ya ho o ． c a。 1 3 6 机床与液压 第 3 9卷 主轴的变频器的参数设置不合理； 3 电源电压过 低。检查电主轴的功率与机床要求匹配；检测变频器 输出电压，电压正常。由以上检测结果判断应是变频 器参数设置不合理 。 故障排除。查看变频器参数并修改控制转矩的参 数，启动电主轴进行加工 ，机床工作正常，故障排除。 3 ． 3 电主 轴发 烫 故障现象。一台3 MZ 2 3 1 0 C磨床加工一段时间电 主轴温升很高。 故障分析。电主轴温升过高一般有 以下原因造 成 1 冷却水循环水路不畅； 2 电主轴支撑轴 承配合不好 ，安装精度不高； 3 变频器输出电压 过高。检查冷却水循环水路，水路正常。检测变频器 输出电压，电压正常。排除以上两种情况 ，判断是电 主轴轴承 的配合 和安装 问题 。 故障排除。拆下电主轴，更换电主轴的轴承，仔 细研磨轴承的配合面，保证公差要求，安装完毕 ，装 上电主轴进行加工 ，故障排除。 3 ． 4 电主轴加工过程 中时而正转时而反转 故障现象。电主轴 自动运行过程中，突然听到异 常响声 ，砂轮反转，砂轮碰到工件。手动电主轴正反 转 均正常。 故障分析。砂轮异常反转 ，可能原因为 1 变频器故障导致相序改变； 2 电机瞬间缺相； 3 电机接线接触不 良。 故障排除。根据故障分析首先检测电机接线 ，没 有发现 明显接触不 良现象 。检i 贝 0 电机 ，电机也 正常 。 用模块交换法 ，把另一台同型号机床上的变频器换来 检测 ，变频器没有问题。这时考虑可能是电机接线瞬 问接触不良所致。取下工件、空运转机床，发现工作 台移动时出现电主轴反转现象 ，分析认为在工作台移 动中拉动电机线导致接触不良。用新的航空插头，更 换新的电机接线，机床恢复正常。 4结论 电主轴是数控磨床的核心部件，因此对电主轴的 维护和保养十分重要，正确的维护与保养可以发挥其 高速大功率特性，延长其使用寿命。通过对电主轴常 见故障的分析，在生产过程中可以及时对各种故障现 象进行准确的判断 ，快速确定故障原因，及时采取解 决措施 ，避免发生严重事故。特别值得关注的是生产 实际中，电主轴出现的故障多数是由于轴承本身的精 度不高及装配误差较大所造成。所以在维修 电主轴 时，一定要选用精度和质量较高的轴承 ，同时安装过 程中要注意对配合面的研磨 ，这样可以提高电主轴的 使用寿命 ，减少故障的发生频率。应该注意的是 ，维 修电主轴时，应边拆边检查故障，以便进一步明确故 障原因，采取正确 的维修方法 砂轮轴、工件轴等 轴类可作零部件参考 。正确装配、使用电主轴以及 合理的 日常维护 ，可防止不利因素的出现 ，是避免电 主轴损坏 的根本方法 。 参考文献 【 1 】 熊万里， 邓新春， 段志善 ， 等． P WM高频电主轴润滑油膜 的电磁损伤机理 [ J ] ． 振动工程学报 ， 2 0 0 4 z 1 2 5 6 258． 【 2 】 郭策， 蒋书运， 孙庆鸿 ， 等． 高速切削机床主轴轴承的研 究与发展[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 2 6 1 11 3 ， 2 9 ． 【 3 】 储开宇． 数控高速电主轴技术及其发展趋势[ J ] ． 机床 与液压 ， 2 0 0 6 1 0 2 2 8 2 3 0 ． 【 4 】陆名彰， 熊万里 ， 黄红武， 等． 超高速磨削技术的发展及 其主要 相关技术 [ J ] ． 湖南 大学学报自然科 学版， 2 0 0 2 ， 2 9 5 4 4 4 8 ， 5 4 ． 【 5 】姚华． 数控机床高速电主轴的研究进展[ J ] ． 机床与液 压 ， 2 0 0 4 2 5 6 ， 6 6 ． 上接第 1 3 4页 2 用一根钢管将两个液压缸无杆腔连接起来， 尽量保证两缸具有同步压力。 改 进 后 的液 压 系 统 如 图 2所 示 ，该 系 统 投 入 运 行 后 ，负 载 下落时 ，液压缸 的抖 动现象消 除，钢坯 的 倾斜现象也随之消失。 投入生 产 半年 以来 ， 尚未 出现故障，系统 工作平稳 。 3 结论 步进 式 加 热 炉 负 载 大 ，给液 压 系统 的 设 计 提 出 了很 高 的要 求 。既要 防止 负 载 下 图2 改造后简化的 升降液压回路 降时引起的液压缸失 控 ，又要保证两缸的同步动作。作者针对现场实际所 发现的问题 ，对液压系统升降控制回路进行了优化 ， 排出了故障，取得了理想的效果。 参考文献 【 1 】 彭勇． F D型平衡阀工作原理[ J ] ． 建设机 械技术 与管 理 ， 2 0 0 2 7 3 1 ． 【 2 】 邵晓光 ， 吴张永， 袁锐波 ， 等． 一种重载提升装置的液压 同步回路分析[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 8 5 9 91 0 0 ． 【 3 】 吴晓明， 董香令． 连铸结晶器同步控制的研究[ J ] ． 机床 与液压， 2 0 0 8 5 6 8 6 9 ， 1 0 2 ．