液压推钢机故障分析与对策.pdf

2 0 1 5年 4月 第 4 3卷 第 8期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAUL I CS Ap r ． 2 01 5 Vo 1 ． 4 3 No ． 8 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 5 8 液压推钢机故障分析与对策 杨 莉华 四川机电职业技术学院，四川攀枝花 6 1 7 0 0 0 摘要针对液压推钢机使用中振动大、压力不稳定 、泄漏等故障现象进行分析，找到问题的根源，提出改进方案并实 施 ，取得 了较好的效果 。 关键词 推钢机 ；液压系统 ；故 障分 析 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标志码 B 文章编 号1 0 0 1 - 3 8 8 1 2 0 1 5 8 - 1 8 0 2 轧钢 厂液 压式 推钢 机 主要 由液压 泵 站 、中问管 路 、控制阀台和液压缸 动作机构 4个部分组成 ，在工 作时 ，液压泵输出压力油 提供动 能 ，压力油通过 中间 管路 、控制阀台进 入液压 缸 ，利用液压缸 的伸缩带动 推头完成推送钢坯的过程。推钢机推头 的前进后退 由 控制阀台控制完成．具有操作简单方便 、推力大、动 作平稳等优点。但 由于设备场地限制和设计上存在的 缺陷 ，某轧钢厂所使用的液压式 推钢机 故障频发 ，严 重制约生产节奏 ，影响钢材产量并造成 较大的油耗 和 更换备件 的费用 。 1 推钢机液压系统工作原理 图 1 所示 为该 轧钢 厂液压推钢机 的液压系统原理 图，是 由 1 个三位 四通 P型 电磁阀为先导阀和 4个插 装 阀 1 、2 、3 、4构 成 的 “ 0 ” 型 中位 职能 电液 插装 逻辑 阀的回路 。其液压系统主要 由电液换向阀 、前进 调速 阀组 未画 出 、后退调 速阀组 未画 出和液 压缸组成 。其 中液压缸为执行元件 ，带动推钢 机推头 一 起运动完成推钢机推钢动作 ；两个调速阀组通过节 流孔控制流过 阀件的液体流量 ，实现对 推钢机前进 和 后退 的速度控制 电液插装逻辑阀是该 液压 回路的换 向机构 。如 图 1 所 示 ，当 电磁 换 向阀两 边均 不 得 电 时 ，换 向阀执行 中位机能 ，压力油 经过换 向阀流人 4 个插装 阀的控 制 口．插装 阀阀芯 在其作 用 下全 部关 闭，油路中没有油液流动，推钢机保持静止。当换向 阀线 圈左边得 电时 ．P口压力油流 入 2号 、4号插装 阀的控制 口．而 1 号、3号插装阀的控制 口与油箱相 通，控制口压力降低．1 号和 3号插装阀阀芯在高压 油作用下 向上打开 ．压力油经 由 P B 口一前 进调速 阀组一液压缸 的无杆腔 ．液压缸有杆腔的油则流经后 退调速阀组一A口一T口一油箱 ，活塞杆伸出，推钢 机完成向前推钢的动作。反之，当电磁换向阀右边得 电时 ，在压力油作用下 1 号和 3号插装 阀关 闭 ，2 号 和 4号插装 阀打开 ．P口压力油经 2号插装 阀 A 口一 退 回调速 阀组一液压缸有杆腔 ，液压缸无杆腔的油经 过前进调 速 阀组 一 B 口一 T口流 回油 箱 ，活 塞 杆缩 回 ，推钢机完成退 回的动作 。 T 图 1 推钢机 液压 系统原理 图 2 故障表现形式 1 推 钢机 启动 和 回程 过程 中，阀台 附近管 路 抖动剧烈 ，噪声大 ，常造 成中间管路应力集 中部位和 焊接部位破裂，导致大量漏油，使得整个液压系统压 力降低 。推钢机无 法正常工作 。 2 液 压管 接头处 密封 件经 常 损坏 ，使 用 寿命 降低。 3 液压缸 内密封件 损坏 出现 内泄 ，导致 推钢 机工作不正常。若处理不及时，缸筒内壁易被拉伤 ， 造成液压缸整体报废 。 4 推钢机动作可靠性差。 3 故障原 因分析 在对推钢机常见故障进行分析后发现 推钢机液 压管路振动 、噪声大 、接头密封件损坏 、液压缸 内泄 等故障 ，均由系统中存在较大的液压冲击引起。这与 推钢机液压系统设计缺陷、元件规格选择不匹配、场 地布局不合理等因素有关。 收稿 日期 2 0 1 4 0 2 1 1 作者简介杨莉华 1 9 7 2 一 ，女，硕士研究生，副教授 ，主要从事机械方面的教学工作。E m a i l y a n g l i h u a p z h 1 6 3 ． c o m。 第 8 期 杨莉华液压推钢机故障分析与对策 1 8 1 3 ． 1 插装 阀开启速度过快造成冲击 对 于外控供油方式 的插装 元件 。开启速度 的主要 决定 因素是插装 阀 A腔和 B腔 的压 力 P 、P 以及 控 制 油腔 x c 腔排 油管 往油箱 的流动 阻力 。当 P 和 P 很 大 ，而 X腔排油 很 畅通时 ，阀芯上下 作用 力差将很 大 ，所 以开启速度将 极快 ，以至造成很大 的 冲击和振动 。由图 1 可知 ．在推钢机静 止的时候 ，压 力 油作用在 2号插装 阀的 B口和 3号 插装 阀 的 A 口． 使 得 B口与 A 口一 直保 持着 约 等于 系统 压力 的高压 状 态 ，且积 累着 相 当大 的压力 能 。由于 插 装 阀通 径 大 、压差 高 ，当 2号或者 3号插装 阀被 打开 的瞬 间 ， 压 力能急剧降低 ，落差增 大 ，高压大流量液压油通过 插装阀流人回路，产生巨大的液压冲击。 3 ． 2 元件选择不当引起振动和噪声 1 号 和 4号 放 油 插 装 阀 尺 寸规 格 如 果 选择 不 合 适 ，没有足够 的通 流能力 ，会 出现 回路阻力过大引起 振 动和 噪 声 现 象 。此 推 钢 机 系 统 4个 插 装 阀 型 号 通 径 一样 ，必然会加剧振 动和噪声 。 3 ． 3 回路 设 计 不合理 造 成压 力 干扰 该推钢机液压 系统 是 由 1 个三位 四通 P型 电磁 阀 为先导 阀和 4个插装 阀构成的 “ O ” 型 中位 职能 的电 液 插装逻辑 阀的 回路 ，由主油路 引 出的控制 油 P 经 “ P ” 型 中位机 能三位 四通 电磁 换 向 阀分 别 进人 4个 插 装 阀的控 制腔 。理 论上 讲 ，电磁 换 向 阀处 于 中位 时 ，各插 装 阀 1 、2 、3 、4 应 全 部 关 闭 ，P 、T 、 A、B互不相通 ，但 在实 际工 作时 ，这 种 中位封 闭式 结 构往往会引起 压力干扰 ，在 P、T 、A、B 4个 油 口 中仍然会出现某两个短时沟通的现象。例如在 P B、 A- T的工 况 下 ．液 压 缸 活 塞 左 行 ，过 渡 到 中位 时 ． 由于液压缸 的惯 性 ，会给 A腔加压 ，出现压 力 P 升 高大于 P 的现象 ，这样 1 号插装 阀打开 ，仍然有 A T的油流存在 ，使系统工作 出现不 正常 ，造成 推钢机 动作 可靠性差 。 3 ． 4场 地布 局 不合理 因场地 限制 ．液压 站与控制阀 台之 间液压管 比较 长 ，弯头数量多，还存在约 2 0 m的高度差。液压站 蓄 能器组 在该液压 系统 中仅仅 起到补偿压力流量 的作 用 ，不能很好地发挥缓冲作用 ，管路振动和噪声大。 4 故障解决方案 4 ． 1液压 系统改 造 改造后的液压系统图如图 2 所示。在每组插装阀 控制腔的排油管路上加装单向节流阀。通过节流孔调 速作用来控制插装阀的开闭时间。从而减少阀件快速 开闭引起的液压冲击。 T 图 2 改造 后的推钢机液压系统 图 同时 ，增 加 3个 单 向 阀 ，这样 不 管何 种 现 象 出 现 ，控制油压 力 p 始终 取 自 P 、P 中压力 最 高 者 ，使其在 中位 及工 作位 置时 ，插装 阀 1 ～ 4将严 格 按照预定 的控制处 于正确的工作状态 ，达到预防压力 干扰 的 目的。 另外 ，插装 阀规格选 取 ，I 号 和 4号插装 阀的尺 寸选择 比 2号和 3号插装 阀大一个规格档次 ，以增 大 过流能力 ，从而减小 噪声 和振动现象。 4 ． 2 重新布管 ．减少管路 带来的液压冲击 为 了减少 由液 压管路产生的液压冲击和液压系统 的不稳定性 ，对液压管路进行 了如下优 化 首先 ，将 推钢机控制 阀台移 动至两推钢机液压缸 中间位置 ．从 而减少 了管道长度 ，同时使 阀台与两推钢机距离大致 相等 。方便 了对推 钢机 同步运行 的控制 在重新布管 的时候 ，最大限度减少了弯头数 目，在转弯不可避免 的地方，采用钝角转弯模式 ，取消了直角弯头 ，避免 了因管道引起 的液压 冲击 。同时 ，在对 推钢机硬管进 行优化 的时候 ，利用 软管 吸振 功能 ，将 部分管路改造 成软管连接，并使拆装更加方便。 4 ． 3 发挥蓄能器吸收冲击的作用 从前面的分析中已经知道 在推钢机动作周期 内，蓄能器没有起 到吸收压力 脉动的作 用。将 蓄能器 组由液压站位置移动至操作台下方 ，尽量靠近阀台， 从而充分发挥其 吸收压力 脉动的功能 。以达到减小液 压冲击的目的。 5 结束语 通过对推钢机液压系统改造、管路优化和蓄能器 搬迁等一系列措施的实施 ，液压推钢机振动、噪声、 压力干扰等故障问题得到根本解决，大幅度提高了液 下转第 1 8 3页 第 8 期 方涛 等炼钢厂脱硫搅拌液压系统完善优化 1 8 3 一 1 5 。 ，即为反方 向最大 流量输 出。但 考虑到成 本 较 高 ，再次改造代价太大 ，且不太实 际 ，只好放弃 。 经对液压控制 系统进行分 析和对两种型式主泵之 间的结 构进行 比较 。提 出了改造优化 方案 ，即在主泵 泵组比例阀下部叠加一切断短路 阀．起短路保护作 用。并对相应程序进行修改。其主要功能为短路阀 得电时，比例阀与调节主泵斜盘倾角的油路接通；该 短路阀失电时，油路被切断。脱硫搅拌工作期间，若 比例阀或者放大板出现故障，短路阀也同步失电，切 断斜 盘控制油路 ，进而保护设备 。搅拌结束 后 ，比例 阀放大板即对主泵倾角进行 0 。 设定 。主泵倾角回零 后就令短路阀失电，切断控制斜盘倾角的油路，保证 主泵空运转，在此条件下 。即使比例阀意外掉电或者 比例阀放大板错误输 出时 ，比例阀的控制油路将不再 能改变主泵斜盘的倾角 ，发生流量反向输出的状况。 经过实践发现 比例阀放大板给定比例阀倾角零 位信号后，比例阀通过控制油使主泵倾角回零．这个 过程需要一定时间。不断通过最大倾角回零时间的经 过检 验确认 ．作者设置为 比例 阀给零后 1 0 s ．短 路 阀失 电切断油路 。 K 1 K2 T R L 图2 改造前主泵比例阀控制示意图 图 3 改造后主泵比例阀控制示意图 3小 结 通过加装短路阀及完善相关电气控制程序 ，改造 后的脱硫搅拌液压系统避免 了闭式 主泵 发生流量反向 输出的问题，因此可以恢复主泵出口的单向阀，备用 泵恢 复了 自动投入运转 的备用功 能 ，最终实现 了主泵 一 用 一备的设计 目标 。 参考文献 [ 1 ]黄志芳， 付曙光， 傅连东． 自整定模糊 P I D控制在脱硫搅 拌速度控制系统中的应用 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0 ， 3 8 1 2 8 4 8 6 ． 『 2 ]曹先海． 新钢业炼钢厂 K R法铁水脱硫搅拌装置改造 [ J ] ． 西昌学院学报 自然科学版， 2 0 1 1 ， 2 5 1 2 3 - 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