液压系统分析

1、德国SMS（西马克）设备液压技术分析 苏剑坡（个人经验，仅供c参考）SMS为德国冶金设备制造厂家，SMS西马克集团公司在冶炼、轧制等多个领域处于世界领先地位。西马克集团内有两大核心企业西马克股份公司和梅尔责任有限公司。西马克在中国的业务涵盖了以下领域： 炼钢设备、 连铸技术 、板带材热轧、冷轧机 、工业炉技术 。我公司生产黄铜棒材，分熔铸、挤压、拉拔3个工段，使用的设备都为德国SMS设备，熔铸为SMS-Meer、挤压为SMS-OUMOCO、拉拔为SMS-SHUMAGE.SMS设备在技术上应用最先进和实用的就是液压和PLC方面。我公司使用SMS设备已有9年，在使用过程中出现过很多进口设备液压等方

2、面的问题，下吗就SMS液压技术的使用和维护做简要分析。一， SMS设备液压泵、阀、缸等液压零件分析。1.1， 液压泵：SMS设备液压技术应用的比较先进和实用，我公司SMS设备的压力源系统均使用变量泵控制，提高液压系统的使用效率、降低发热量、减少溢流量，更加节能实用。如熔铸铸造机使用的液压泵为A10VSODFR1 液压泵，做到了负载压力未达到液压泵设定的压力时保持恒流，当负载压力达到液压泵调定压力后保持恒压，做到系统需要多大流量和压力液压泵就提供多少流量和压力，溢流阀只作安全阀使用。没有溢流损失。挤压机使用的是A4VSO比例控制斜盘变量泵，性能更加优越于A10VSODFR1.两种液压泵均可以在泵

3、上调节压力和流量。1.2液压阀：SMS的液压阀使用的都是叠加阀和插装阀，比例阀技术应用较多。挤压机由于高压大流量，所以使用的都是插装阀，其他SMS设备使用的都为力士乐叠加阀。设备上有溢流阀、减压阀、方向阀、节流阀、调速阀、平衡阀、循序阀、比例阀等液压阀、比例阀等北京华德、上海立新、等均采用了ISO标准，所以可以实现液压阀国产化，价格相差很大，国厂后的液压阀只需要力士乐阀价格的1/5-1/10.功能可以达到进口力士乐液压阀的功能，只是寿命比进口力士乐液压阀差，如进口力士乐液压阀动作10万次后阀芯磨损需要修复，国产化后的液压阀可能动作1-5万次后阀芯磨损需要修复，如果不修复就会产生内漏，导致液压阀

4、工作不太正常。所以可以用国产化的液压阀作为备件，一当进口力士乐阀磨损或其他故障可以用国产化的液压阀更换替代，然后进口力士乐液压阀送上海力士乐等公司维修（上海很多液压厂家均可以维修，如一个Bucher布赫比例阀原价38000，使用中出现故障维修费7000，维修时用国产化比例阀替代即可，国产只需6000）.1.3液压缸、马达SMS的液压执行系统，即液压缸使用的有活塞杆和柱塞缸，熔化炉倾翻倒铜水由于重量大行程长，所以使用空心柱塞液压缸SMS的液压缸都是力士乐、狄普马、格力乐、霍德克等进口品牌。液压缸由缸头、缸底、缸筒、活塞、活塞杆、活塞密封、活塞杆密封组成，缸头内有导向套，有的液压缸还有缓冲套，放气

5、孔。每个公司液压缸标准都不一样，所有液压缸都可以国产化，国产化时首先选择密封，一般进口液压缸活塞和活塞杆都使用组合密封，就是格莱圈和斯特封，所有活塞部分密封直接选择相应尺寸的格莱圈1只和导向环2只即可。活塞杆密封选择相应尺寸的斯特封和防尘圈就可以。然后确定进口液压缸的缸筒内径、活塞杆直径、行程、外形尺寸、油口尺寸，然后确定液压缸的安装连接方式，如耳环式、耳轴式、法兰式、底座式，缸筒和缸头缸底连接方式有焊接式、拉杆式、螺纹式等。一般国外液压图上都标有液压缸活塞杆直径、缸筒内径、行程，如图中上标： 表面活塞杆直径 缸筒内径 行程 。1.4液压辅助元件：辅助原价有蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、排气

6、测压装置等。蓄能器每年需要补入氮气一次，直接用氮气瓶冲压就可以了，热交换器需要定期清洗，发现油温升高，就需要清洗热交换器，直接用一水柠檬树加入水箱中，水箱中放入打水水泵，水管接到换热器进口，回口接入水箱，就可以了，清洗1·2个小时有明显的效果。过滤器也需要定期拆卸清洗。二，控制回路分析2.1压力控制回路压力控制由于使用变量泵，压力均由液压泵调整，溢流阀只作为安全阀使用，但由于设备上不同机构的动作压力要求不同，在分油路上使用了溢流阀，很多都是先导溢流阀，遥控口接入换向阀和另一个溢流阀可以实现远程二级调压和卸荷。为了系统动作平稳，很多地方也采用了背压阀，如挤压机：1，进油压力控制回路该回

7、路为挤压机侧缸的压力控制回路，当1B23Y06换向阀中位时下面溢流阀工作，压力为250bar；当换向阀左位工作时上面溢流阀工作，压力为30bar;当换向阀右位工作时插装阀卸荷。实现该系统的二级调压和卸荷。2，背压调整回路：该回路为挤压筒侧缸带动主缸回程时的背压回路，1B2106失电时，插装阀控制盖板的油路直接回油箱，无背压。当1B2106得电时，上下2个溢流阀都起作用，下面溢流阀作安全阀用，安全压力270bar,中间安全阀与最上面的比例溢流阀组成 组合阀 ，中间的溢流阀的遥控口接入比例溢流阀，可以实现比例或远程控制压力。背压由比例阀电气调节，我公司挤压机该处的压力由比例阀调节为25bar，如果

8、发现有些回程冲击，调大该比例溢流阀的背压会有一定的效果。3，保压控制回路该回路为挤压机挤压筒压在封堵快上的回路，挤压筒回零位时先是快速回程，当离封堵快几毫米时主进油路封闭，控制油路的1B23Y19得电，控制油路的液压油进入挤压筒活塞缸。压紧封堵快，然后阀回到中位（Y型）液压锁工作，锁紧挤压筒压在封堵快上。4，变量泵保压回路/A10VSO-DFR1回路该液压泵回路为SMS水平连续铸造机的A10VSODFR1液压泵，该泵可实现调整好出油压力和流量后，在负载压力未达到泵设定压力时保持恒流控制，上面的方向阀动作，通过改变斜盘角度保证节流阀压差P不变所有泵出口流量也不变，当负载压力达到泵调整压力后，下面

9、的方向阀动作，调整液压泵斜盘，调整流量，保证出口压力为设定压力。该液压泵能保证没有溢流损失，节能效果好，油温不会因为溢流而升温。5，远程（或二级调压回路）该压力回路为我公司Otto-Runker熔炼炉液压泵供油回路，有2个溢流阀，下面溢流阀可以说是主阀，上面的溢流阀接入主阀遥控口，系统供油压力由下面的远程阀门调节，如果遥控阀关断主阀就工作，实现二级调压，远程调压，系统中由远程调压阀工作，压力设定为180bar.6，A4VSO回路我公司SMS挤压机6只主液压泵使用的都是A4VSO斜盘式比例变量柱塞泵，与熔铸的A10VSO一样都是斜盘式柱塞泵，只是A4VSO是重型斜盘液压泵（压力可达210-400

10、bar）A10VSO为轻型斜盘液压泵（压力最大210bar）. A4VSO主要用于锻压机械，A10VSO用于一般轻型机械。A4VSO较贵，是力士乐的高级液压泵，控制精度、压力、流量都该有A4VSO.图中斜盘被液压缸活塞杆控制角度，液压缸由比例阀控制。液压缸活塞杆还带有位置反馈传感器，位置反馈传感器将位置反馈到PID控制器,PID再分析输入信号和反馈信号的误差，然后将误差传到比例阀放大器，放大器在运算修改，实现高进度控制斜盘角度。就是图中391.设定好压力后，压力是不变的，流量随时发生变化，根据系统的需要多大流量就提供多大流量，没有溢流损失，达到非常好的节能效果。如果该液压泵磨损多了，会发生输出

11、压力变小的情况，这时如果系统发生轻微的不正常现象，可以将该液压泵送到上海力士乐公司维修。该液压泵有侧压口，可以经常检测压力，看是否磨损了。2.2 方向控制回路方向控制回路在低压小流量时都由普通叠加换向阀控制，要求精度高或速度有变化时由比例方向阀控制。高压大流量时由先导型换向阀控制和插装阀控制。1， 插装阀控制该回路为挤压机挤压筒方向控制回路，换向由插装阀上面的电磁换向阀控制，电磁阀失电，控制油进入压住插装阀，阀门关闭，电磁阀得电时，插装阀无控制油， 直接回油箱，插装阀打开。2， 比例阀控制油路3，该回路图为SMS铸造机的圆盘锯液压图，当铸锭测定长度后，圆盘锯上压辊下压铸锭，铸锭带动圆盘锯一起行

12、走，此时比例阀处于中位（H型），因为H中位所有锯子框架移动液压缸为浮动状态，此时锯片开始转动和行走，切断铸锭。切断后液压缸带动锯子框架回程。回程速度可以在PLC上调整，给比例阀多大的控制电流就可以了。实现了连续铸造，切割铸锭时也无需停止铸造。该比例阀为电位移反馈型比例换向阀，精度更高，该比例阀可以国产化，精度基本一样只是国产寿命稍差。3，电液比例阀控制回路该回路为Otto-runker熔炼炉倾翻倒铜水的液压回路图，当倒铜水时，控制手柄推到最前位置时倾翻速度最快，回程也一样，可以控制倒铜水的倾翻和回程速度，该比例阀的先导阀为三通比例减压阀，控制信号改变就可以实现减压阀左右2路压力不一样，主阀左右

13、的压力不一样实现换向，其实很多先导比例阀的先导阀都是比例减压阀，三通比例减压阀，主要作用是减压，因为原理图中两个减压阀是并联的，只有那端比例电磁铁带电相对侧 才通。比例电磁铁没有信号时出口是关闭的。2.3辅助缸快速运动回路我公司挤压机主缸为挤压缸，主缸连接挤压头部，挤压头部还有2只辅助液压缸，我们称为侧缸，因为主缸压力大流量大所有设置为柱塞缸，如果不挤压，主缸想快速前进，2只辅助侧缸快速运动，带动主缸前进，回程时柱塞型主缸也是靠2只辅助侧缸带回来。如图所示。这样主缸就可以实现快速运动，如果没有辅助缸，主缸只能动作很慢，而且只能设置为活塞缸，不能用于大压力大流量场合。挤压时2辅助缸不参与工作，进

14、油腔有冲液阀回油。2.4冲液回路我们公司SMS挤压机的主缸、侧缸、挤压筒液压缸都设置了冲液阀，使挤压时、回程时各个液压缸互不干扰，不会产生吸空现象，还能起到快速回油作用如主缸回程时冲液阀打开实现快速回油。其实冲液阀就是一个液控单向阀，冲液阀有一般形式和可控形式，我公司3个部位的冲液阀都是可控式。图纸上大图为主缸的冲液回路，冲液阀由1B21Y41电磁阀控制开闭，1B21Y41下面2只单向节流阀，用于调整冲液阀的开关速度，挤压时该冲液阀关闭，回程时打开快速回油，侧缸带动主缸前进时打开冲液。如果发生主缸回程有冲击现象，很大原因是可控式冲液阀的控制压力过大，冲液阀关闭台块，可以降低控制压力和调小节流阀

15、阀口。下面的2图，左图为侧缸的冲液阀右图为挤压筒的冲液阀。当挤压时2侧缸主挤压筒液压缸都不参与工作，主缸带动他们前进时就需要冲液阀打开冲液了。2.5平衡回路SMS设备用到的平衡回路很多，已SMS挤压机的倾翻机为例。该倾翻机用于倾翻挤压盘卷料，2只液压缸连对，倾翻时1只缸活塞杆下，1只液压缸活塞杆上，2只液压缸进回油路都设置了平衡阀。平衡阀其实就是单向顺序阀，给系统一个背压。如当倾翻机盘子下落时，平衡阀左右给下落一定的被压，下落 冲击会平稳。如果出现下落不到夹紧位置时，可能是2只液压缸动作不一致导致的，需要调整4只平衡阀压力一致。4， 流量控制回路我公司SMS设备流量控制回路最多的地方就是挤压机

16、了。6台主液压泵都可以调整流量。如图所示。系统采用了插装阀调速，该插装阀左面为一个梭阀，梭阀也叫选择阀，该梭阀一头进口接入插装阀油路出口处，另外一头接入换向阀控制油路，里面的钢球受到上下2个力的作用，改变控制油的压力就可以改变钢球的位置，从而改变插座阀的开度。6个主阀也可以通过自己的电磁阀控制流量插装阀的开闭。三，液压密封分析SMS液压阀的密封，由于使用的是力士乐液压阀，密封圈全部为R型圈，R型圈类似矩形圈，只是有长方形、正方形、矩形3种形状，国产的有销售，厂家很少，也可以用国产的形圈替代，只是密封效果比R型圈差一点，有的会产生泄露有的不会，。进口液压缸的密封都采用格莱圈和斯特封，这些国产均有

17、销售，只要测量密封圈外径、内径、丝径就可以确认型号和购买。国产液压缸采用Y型圈和V型圈较多，国产密封这里不再叙述。液压缸的密封大致有四处：一是缸盖与缸体处静密封，活塞与活塞杆处静密封；二是活塞和缸体的动密封；三是活塞杆与缸盖的动密封；四是缸盖外端面处的防尘密封。格来圈一般由一个橡胶O型圈(丁腈橡胶NBR或氟橡胶FKM)及一个密封环（填充聚四氟乙烯F-PTFE）合而成，一般有活塞用和活塞杆用两种，格来圈为双向密封，活塞上用格来圈较多，活塞杆用格来圈情况较少，每个品牌的格来圈都有不同的代码，格来圈通用名字有：GSF孔用格来圈-特康格来圈-GDSA活塞密封-OE活塞密封-OMK-MR活塞密封等。在高压和低压及高频工况下的重载双向活塞密封场合非常出色。适用在长及短行程的情况，并在范围较大的流体和高温场合，可适合较大的活塞间隙。沟槽简单，可用于整体式活塞；摩擦