三联拉夹钳液压控制原理和故障分析.pdf

2 0 1 2年 6月 第 4 0卷 第 1 1 期 机床与液压 MACHI NE T00L HYDRAUL I CS J u n．2 01 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 1 1 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 2 ． 1 1 ． 0 5 0 三联拉夹钳液压控制原理和故障分析 任 建英 江西铜业集团铜加工事业部，江西南昌3 3 0 0 9 6 摘要 为了降低三联拉设备夹钳故障出现的频率及故障处理的时间，根据三联拉设备夹钳液压控制原理图，分析每个 方向控制阀在联拉机工作的各个阶段所起的作用 ，给出方向控制阀在各个阶段协调配合的原理图。该原理图通俗易懂，为 夹钳故障的排除提供了科学依据。 关键词拉伸机； 夹钳；液压控制 ；故障 中图分类号T G 3 5 5 ． 3 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 1 1 1 6 63 Cl a mp Hy dr a u l i c Co n t r o l Pr i n c i p l e a n d Fa ult An a l y s i s f o r Th r e e S e rie s Co mb i n e d Dr a wi ng M a c hi ne RE N J i a n y i n g C o p p e r D i v i s i o n ， J i a n g x i C o p p e r C o r p o r a t i o n ， N a n c h a n g J i a n g x i 3 3 0 0 9 6，C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o r e d u c e e q u i p me n t f a i l u r e f r e q u e n c e a n d t r e a t me n t t i me o f t h e t h r e e s e ri e s c o mb i n e d d r a wi n g ma c h i n e c l a mp， a c c o r d i n g t o t h e h y d r a u l i c c o n t r o l d i a g r am o f t h e d r a wi n g ma c h i n e c l am p，t h e r o l e s o f c o n t r o l v a l e s i n e a c h s t a g e w a s a n a l y z e d a n d t h e s c h e ma t i c d i a g r a ms o f t h e d i r e c t i o n c o n t r o l v a l v e c o o r d i n a t i n g a n d c o o p e r a t i n g i n e a c h s t a g e we r e g i v e n ． T h e s c h e ma t i c d i a g r am s a r e e a s y t o u n d e t a n d ．T h e y p r o v i d e s c i e n t i f i c b a s i s f o r f a i l u r e d i a g n o s i s ． Ke y wo r d s D r a w i n g ma c h i n e ；C l am p；Hy d r a uli c c o n t r o l ；F a i l u r e 三联拉是三串联联合拉伸机⋯设备的简称 ，某公 司使用的三串联联合拉伸机是德国S C H U MA G公司生 产的 ，是有 3 个 不同型号的拉拔机串联而成 ，拉拔 中 铜管外径逐渐减小。三串联联合拉伸机是铜管生产行 业必备的生产设备 ，在铜管生产中起着承前启后的作 用。轧机轧出的铜管外径一般约 6 6 0 l l l m，由于管子 外径较大，不能直接进入盘拉机进行拉伸 ，必须经过 联合拉伸机的3道拉拔工序把管子外径逐步降低到约 q b 3 0 m m，在弯曲装置和收料装置的共同作用下，把 铜管一圈圈有规律地盘绕在料框内，再进入下道盘拉 工序。在联合拉伸机生产中，就是通过液压控制的夹 钳夹紧铜管，在拉拔机的传动下，逐步完成铜管的拉 伸过程，所以液压系统在联合拉伸机中起着非常关键 的作用。 1 液压系统 的工作原理 从图 1 可以看出正常生产时拉拔夹钳的打开与 关闭主要是通过拉拔机主轴的旋转，带动与主轴相连 接的定时凸轮 的旋转 ，在定时凸轮的作用下，凸轮 两端的两个柱塞有规律地伸出与缩进，柱塞的伸出与 缩进就伴随着其内部液体压力的减小和增大，通过与 之相连接的液压管路作用在夹钳控制液压缸 ，由液压 缸控制与之相连的拉拔夹钳 ，从而使拉拔夹钳有规律 地打开 和关 闭 ，实现正常拉拔 。 牵入 油缸 夹钳 油缸 夹 钳 油缸 l 一 泵卜减 压 阀3、4 、l l 一 方 向控 制 阀5 一 顺纾 阀6 一 顺 压缸 卜 定时凸轮 卜 柱塞 9 - _ 蓄能器l o - ． 单 向阀 图 1 液压系统工作原理图 从图 l 还可以看出拉拔夹钳的打开始终是通过 与减压阀2 ． 1 相连接的液压管路来实现的，通过管内 系统的压力 P 。作用在夹钳控制油缸一端 ；当柱塞 在定时凸轮作用下 ，压入柱塞内腔时 ，这时柱塞腔内 液体体积减小 ，液体压力 P ， 增大，当该压力 p 大于 P 时，液压缸开始夹紧，直至完成夹紧动作。随着定 收稿 日期 2 0 1 1 0 5 0 9 作者简介任建英 1 9 7 4 一 ，男，机械工程师，主要从事设备管理工作。E m a i l r e n j i a n 7 4 0 2 2 0 y a h o o ． c o m。 第 1 1 期 任建英 三联拉夹钳液压控制原理和故障分析 1 6 7 时凸轮的旋转，柱塞又逐渐伸出，柱塞腔内液体体积 增大，液体压力 P 。 减小，当p 小于P 。 。时，液压缸开 始打开 ，从而完成一个工作循环 。 2工作过程 工作过程分为方向控制阀控制和柱塞缸控制两个 阶段 。 2 ． 1方 向控制 阀控 制 阶段 管头牵人过程如 图 2所示 。可 以看 出管头牵入 过程实际上就是方 向控制 阀 4 ，1 1 ，3 ． 1 ，3 ． 2协 同配 合的结果。方向控制阀配合的过程就伴随着牵人油缸 的打开 和关 闭 ，在管头牵入 过程 中 ，拉拔 夹钳油缸始 终处于打开状态。在管头牵入过程中，方向控制阀 3 ． 1 ，3 ． 2 ，1 1 通 电 ，方 向控制 阀 4断 电，从而关 闭 2 第一小车 向前 第一小车返回 黼獭■臁_ [ ■ 瞳I ■嘲[ 曩嘲■_ 麓嘲■飘 ■一一 __ ■一一 一一 南 E豳[团 [ [圈 飘 豳[固 ■_一 [ ■_■ 囊■_[四 个夹钳油缸的进油管路 ，夹钳油缸处于打开状态，此 时牵人夹钳油缸伸出，从而牵入夹钳夹紧管头，在拉 拔机的作用下向前移动；到达位置后，方向控制阀4 通电，1 1 断电，牵入夹钳打开，拉拔下车向后返回。 方 向控制 阀 3 ． 1 ，3 ． 2 ， 4 ，1 1通 电 ，牵 入夹 钳 打 开 ， 第一个拉拔小车上的夹钳油缸处于夹紧状态 图 3 所示 ，拉拔夹钳夹紧铜管，在拉拔机的作用下牵引 铜管向前移动，到达位置后 ，方向控制阀 3 ． 1 ，3 ． 2 ， 4通电， 1 1 断电，拉拔小车向后返回，直到返回原位 置 。然后再重复上述过程二次 ，完成 图 4和 图 5所示 二个过程 ，直到把铜管输送到第二个拉拔小车夹钳可 以夹到铜管为止。然后进入柱塞控制阶段，如图6所 示 。 图2 管头牵入 图3 牵入夹钳牵入 图4 拉拨夹钳牵入 图5 拉拨夹钳二次牵人 E团 困 [ 口[ 互] 图 6 正常拉拨 阶段 管头牵入过程就是通过第一个拉拔小车的牵入夹 下，柱塞有规律地伸出和缩进 ，其内部的压力也有节 钳和拉拔夹钳在把铜管逐步向前输送，输送到第二个 奏地减小和增大，当管内压力P 。 大于P 。 时 ，夹钳油 拉拔小车拉拔的夹钳可以夹送的位置为止。当输送到 缸加紧，管内压力P ， 小于p 。 时夹钳油缸打开，从而 该位置时，拉拔机便过渡到柱塞控制阶段，从这个时 使夹钳油缸 由规律地夹紧和打开。拉拔机转速增大 刻开始 ，拉拔机便进入到 自动运行状态。 时，柱塞伸出和缩进的频率也在增加 ，夹钳动作频率 2 ． 2柱塞控制阶段 也相应增大。 如图 6 示 ，在此阶段 ，方向控制阀 4 ，1 1 ，3 ． 1 ， 由于柱塞在压缩过程中，其内部体积减小，压力 3 ． 2全处于断电状态，在该阶段各个方向控制阀不再 增大 ，为了保护液压系统正常工作，在其连接管路上 起到任何控制作用，其内部通道仅仅是液压油通道而 安装了一个蓄能器，该蓄能器的主要作用就是限制系 已，该阶段牵入夹钳处于打开状态，由定时凸轮二端 统的最高工作压力 ，保护液压系统不受损害。 的柱塞 控制夹钳油缸的打开和关闭，从而实现牵入 3 常见故障 分析 夹钳的动作与拉拔机速度相匹配。在定时凸轮的作用 一个夹钳油缸夹紧动作缓慢。出现该故障时，用 1 6 8 机床与液压 第 4 0卷 测压表在该油缸两端测压点处测量油缸的压力，如果 油缸两端压力差较小，低于2 ． 2 M P a 时，将导致油缸 夹紧动作缓慢。这是由于该夹紧油缸夹紧压力偏低。 首先 ，检查一下定时凸轮处的柱塞周 围是否泄漏 ，如 果出现泄漏，使液压油从柱塞周围泄漏 ，造成管路压 力降低，这就需要拆卸更换柱塞内部密封；其次，再 检查一下与该油缸相连接的压力蓄能器内部充气压力 是 否正常 ，如果 内部压 力低于 6 ． 0 M P a ，则 在柱塞压 缩过程中，大量液压油进入蓄能器，导致夹紧压力不 能在瞬间升高到所需要值，所以夹紧动作缓慢，这时 就必须用专用工具向蓄能器内部充人适量氮气。一旦 出现一个夹钳油缸动作缓慢时，不必花费时间检查油 缸 的打开压力是 否正 常 ，因为如 果打 开压力 不正 常 ， 就会 出现 两个夹 钳油缸 工作不 正常的状况。 两个夹钳油缸 夹紧动作缓慢。出现该故障时， 一 般定时凸轮两侧 的柱塞同时发生泄漏的概率非常 小 ，也不必花费时 间检查柱塞是否正常 ，这主要是 由 于油缸的打开压力过大造成的。检查、调整图中减压 阀2 ． 1 ，把系统压力调整到规定数值；如果减压阀减 压正常 ，再检查与之相连接的蓄能器充气压力是否正 常，压力过低或者过高都会造成该管路压力波动大， 使夹钳动作不协调。如果蓄能器 9 ． 1内部压力不正 常 ，就 必须按 规定调整到合适压力 3 ． 3 MP a 。 两个夹钳油缸打开速度缓慢。通过测量夹钳油缸 两端的压力，可以判断出该故障是由夹紧压力没有及 时减压 ，还是打开压力过小造成的。通过调整与之相 连接的减压阀就可以消除该故障。 4结语 综上所述，三串联联合拉伸机在拉伸机工作过程 中起着非常关键的作用 ，对于提高生产效率和铜管的 成品率非常关键。只有熟悉和了解其作用原理和控制 过程，才能更好地利用它。 通过分析液压原理图，为诊断夹钳液压控制故障 提供了科学参考，进而可避免这些问题的出现。 参考文献 【 1 】 冯建平． 铜管液压连续拉伸机 中国， C N 2 0 1 1 5 0 9 4 8 [ P ] ． 2 0 0 80 32 6 ． 【 2 】 陈公德． 6 0 0 M N拉伸机技术改造 [ J ] ． 铝加工， 2 0 0 3 5 4 l一 4 3 ． 【 3 】 赵鑫南． V C 4 4 1 拉伸机成型机构的改进 [ J ] ． 合成纤维 ， 1 9 8 0 4 、 6 5 6 8 ． 【 4 】 李壮云． 液压元件与系统[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 5 6 61 0 1 ． 【 5 】阎敏． 1 0 0 K N液压拉伸机的故障分析及排除[ J ] ． 机床 与液压 ， 2 0 0 3 3 3 2 1 【 6 】 韩建国． 液压双动拉伸机下油缸 中国， C N 1 5 1 5 3 6 8 [ P ] ． 2 0 0 4 0 7 2 8． 上接 第 9 6页 螺 旋 排 屑 器 螺 旋 排 屑 器 图4 机床两侧吸尘装置 4 对于无法放置螺旋排屑器的机床两侧 ，由 于空间较小 ，对加工过程中产生的尘屑，则采用跟随 吸尘的方法排走 ，即在加工过程中吸尘口始终跟随机 床进退 ，将加工过程中产生的、主排尘管路无法排除 的切削尘粒吸掉排走。见图5 。 跟 随 吸尘 口 跟随 吸 尘 口 图 5 加工 中心两侧吸尘装置 通过采取 以上几个 吸尘排尘 的措施 ，基本上 可实 现机床加工区域无尘屑，实现石墨碳块机械加工车间 的无尘化作业，使石墨加工机床向绿色环保方向前进 了一大步 。 4结束语 干式切削加工是一种理想的绿色制造工艺方法， 是 一项 系统工程 。干式切 削加 工方法在石墨碳块复合 加工机床得到充分的应用，文中仅仅论述了机床采用 干式切削时，如何实现对机床的有效防护。而对干式 切削中的刀具技术、如何对刀具采用合理有效的冷却 等问题还须进行 一系列 合理 有效 的研究 并加 以解决 ， 干式切削这一绿色制造工艺技术才会得到广泛的应用。 参考文献 【 1 】张相庭． 工程抗风设计计算手册[ M] ． 北京 中国建筑工 业 出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 2 】 机床设计手册编写组． 机床设计手册 第三卷 部件机构 及总体设计[ M] ． j E 京 机械工业出版社 ， 1 9 9 2 ． 【 3 】徐灏． 机械设计手册 [ M] ． 北京 机械工业 出版社， 1 9 9 2． 【 4 】 浦林祥． 金属切削机床夹具设计手册[ M] ． 2版． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 5 ． 1