500吨油压机液压系统故障分析及改进.doc

500吨油压机液压系统故障分析及改进周勇超摘要：针对500吨油压机使用过程中出现的故障问题，分析了问题产生的原因，并对系统作了适当的改进关键词：油压机；二通插装阀；液压系统故障和问题；系统改进一、500吨油压机的简介本机为立式单柱板焊C型结构，由整体机身、高压油缸、行程限位、压头、液压系统和电气控制系统等部件构成。机身上部箱体为支承高压活塞油缸用，压头与油缸活塞杆连接，由活塞杆驱动上下，并有四根导向杆导向，作全程运动。机身后壁为腹腔箱体，承受压机的受力弯矩。油缸顶部安装有充液油箱，充液箱内有充液阀。机身顶部装置有油箱和动力泵站系统，包括油泵电机组、阀组、管路系统等。该500吨油压机液压系统采用二通插装阀作为主要的控制元件。二通插装阀是一种结构简单，标准化，通用化程度高，通流能力大，液阻小，密封性能和动态性好的新型液压控制阀，在压力机、塑料成型机械，压铸机等高压大流量系统中广泛应用。二通插装阀的基本技术特征可以归纳为：先导控制，座阀主级、插装式连接。插装阀主要由锥阀组件、阀体、控制盖板及先导元件组成。锥阀组件上配置不同的盖板，就能实现不同的功能，同一阀体内可装入若干个不同机能的锥阀组件，加上相应的盖板和控制元件组成所需的液压回路或者系统，使结构很紧凑。同传统滑阀相比，它采用微型结构的先导控制，可不受限制地接受各种形式的开关、模拟和数字信号的控制并进行包括机械、液压参量的反馈和比较，在同一主级上复合压力、流量和方向诸功能，有极佳地可控性，座阀结构的主级系线密封和零遮盖，轴向结构短，阀芯加工灵活，泄漏几乎为零。本机就是利用二通插装阀的基本原理，由两组压力控制阀和方向阀组合垂直放置而成。插装阀2是高低压控制阀，控制油泵的启压和卸荷，高压部分用于压头的下降，低压部分用于压头的抬升；插装阀1为方向控制阀，控制油缸无杆腔的进油；插装阀3是方向控制阀，控制油缸下腔的进油，插装阀4是高低压控制阀，控制油缸有杆腔的背压与出油。图一是压机原液压系统原理图，表一是液压系统电磁铁动作表。该压机使用160YCY压力补偿轴向柱塞泵，该泵的特点是：工作流量随系统压力的升高而相应减少，当泵的流量减少到公称流量的40时，压力再升高，其流量不再变化，满足了压制速度的稳定型要求。油压机有手动和自动两种工作模式，手动模式适合单件工件的压制加工，自动模式适合批量工件的压制。在手动模式下，按下压头压下按钮，电磁铁3Y1b，3Y2b动作，油泵启动，插装阀4打开，油缸有杆腔与油箱连通，充液阀吸开，压头凭自身重力快速下降并加压，充液池内油液补充进无杆腔。当压头碰到快速转慢速限位SQ2时，电磁铁3Y2a动作，油缸有杆腔建立背压，充液阀关闭，压头克服背压慢速下降。按下压头上升按钮时，若SP2压力继电器有信号输出，只3Y5，3Y2a得电，打开液控单向阀，无杆腔内高压油液通过液控单向阀卸压，直到压力继电器不再有信号输出，则3Y1a，3Y4ab再得电，油泵低压启动，液控打开充液阀，无杆腔内大量油液通过充液阀快速流到充液池内，压头快动作3Y1a3Y1b3Y2a3Y2b3Y33Y4ab3Y5快降工进稳压卸压回程准备回程表一：液压系统电磁铁原理图速上升，在碰到下限位后停止。二、故障现象该油压机在投入使用后，由于液压动力总成设计施工上的缺陷，出现了诸多的故障和问题无法解决，对生产造成了很大的影响。主要有以下几个方面：1. 管路系统泄漏严重，由于该压机是上置式油箱，泄漏油液沿机体流下，影响了操作人员的正常生产和产品的工艺要求，满足不了公司相关HSE的要求。2. 液压动力泵站冲击振动大，油泵组开启后噪声很大，并伴有液压管路冲击，整体机身有震动感，阀件经常因此而故障频繁。3. 由于油泵站设计的关系，油液污染十分严重。4. 系统压力不稳定，有时压力太高导致油管接头破损泄漏，有时保压不能实现，有时压力很低，压机无法使用。5. 油箱油位低时无警示，操作人员照样开机，导致油泵吸空受损。6. 主油缸活塞杆密封圈漏油严重。7. 系统油温偏高，在长时间使用后不得不停机自然降温。三、故障现象分析1. 原液压动力泵站的管路布置和连接比较凌乱，主要压力管和控制管路的管夹安装不到位，没有任何避震措施，在系统冲击振动下，管路及接头泄漏油十分严重。2. 由于原系统油泵组和阀组采用硬管直接连接，油泵吸油口管路也同样采用法兰直接连接，造成油泵组的振动无法规避，反而传递给了系统，增加了系统故障。3. 油液部分与空气直接连通，油液受到车间粉尘污染而带有杂质，同时，液压油箱在制作时没有考虑到清洁保养的要求，在不彻底拆解系统管路的前提下无法进行清洗，使污染物越来越多，加上加油和维修过程中带入的污染物，系统杂质进入高压油泵和阀件中，导致插装阀等主要阀件频频卡式从而故障频频。4. 由于冲击振动和油液污染双重作用，加速了油泵和阀件的磨损速度，各种由于阀件故障而出现的问题不断出现，如液控单向阀故障常开从而使系统不能保压，插装压力阀故障而引起的系统压力异常等。5. 油箱内没有安装液位控制器及警示装置，操作人员稍有疏忽就可能发生液位低而油泵吸空事故。6. 原活塞杆和活塞密封圈采用的材质使用寿命不长，容易老化成粉末状杂质，混入液压油液后污染系统，加速系统故障。7. 系统设计时没有考虑到系统散热，长时间使用后系统油温居高不下，影响系统的稳定使用。四、 改进措施在分析了系统故障的原因后，可以看到系统的振动冲击和油液污染是造成系统故障频发的主要原因，相关的改进措施主要解决这两个问题。在保持油压机液压系统基本原理不变的前提下，作了如下的改进。1. 由于原液压油泵站布置凌乱，先天不足，决定重新制作一个油泵动力站，油箱全封闭设计，侧壁开人形孔方便油箱的清洗。油箱顶部上安装主阀块，制作新的主阀块，集成所有控制阀于一体，减少外接管路，使系统管路简洁，减少管路泄漏。2. 更换高压油泵组，仍然采用恒压式变量泵，在泵的吸油口增加避震喉和开关碟阀，电机底座加装减震垫，泵的压力出口采用高压软管与压力过滤器连接，减少油泵站振动对系统的影响，减少油泵组噪声和振动。3. 所有的压力管路重新接驳，减少管路中的弯头降低管路阻力，增加管夹固定，防止管路振动而引起的接头松动泄漏。4. 增加电接点温度控制器和独立式循环冷却系统，设定最高温度自动开启，通过单独的叶片泵和风冷器来降低油液温度，减少油液升温对系统的影响。5. 增加液位控制器，在油箱液位到达低点时报警，提醒操作保养人员加注油液。6. 更换活塞缸密封圈，使用进口聚氨脂材料替代原来国产材料，增加密封圈的使用寿命，防止油缸漏油。7. 在卸荷油路中，采用电磁球阀和节流阀替代原系统中的液控单向阀，使卸压时间可调并简化系统油路；取消原系统中3Y4b电磁阀，简化系统油路。8. 增加油缸有杆腔的压力检测口，便于调试和检修时的背压检测。9. 在油箱上预留加油口，使用精细滤油车加油，减少油液污染对系统的影响。新系统的液压原理图如图二所示。五、使用效果改进后的液压回路保持了原系统的基本设计思路，同时解决了原系统中的缺陷和不足，使整个液压动力泵站简洁紧凑，表二是改进前后的情况对比表。改进前后液压系统使用情况对比表改进前改进后液压系统故障率高很低液压油泵站噪声高正