液压部分的优化与优化

液压部分的优化与优化

一、液压系统常见故障在我学校使用的y2104-400吨压机是几年前的产物。近年来，针对该装置的噪声高、交换阻力大、油压机高、泄漏严重等问题，影响了学生的正常生产实践。由于液压系统内部情况观察不到,有些故障我们很难直接判断出产生的主要原因,但我们可以通过故障类型进行分析排查,找出主要原因,进而排除故障,液压系统常见的故障如下:1.液压系统泄漏,外部管路节点多,漏油严重,容积效率低,系统升压慢;2.系统及油液中混入空气,工作机构产生噪音和振动;3.在换向时液压冲击大,影响液压系统工作的稳定性;4.油温过高。二、y0814-400吨单臂压机液压机故障发生原因分析(一)y29/3.6-1顺序改造前液压系统原理如图一所示,工作原理如下:按顺序依次启动供油泵2CY75/25-1(序号1)、加压泵ZBD75(序号2)、充液油泵2CY29/3.6-1(序号3)此时换向阀处于中位,系统空载。空程快速下降:导向阀电磁铁1T得电,3T得电,换向阀右移高压油进入油缸上腔,充液泵向上腔快速补油,压头下移。慢速下降:压头碰触行程开关S2,3T断电,充液阀停止补油,压头慢速下降。加压:压头继续下行,S2复位,压头接触到工件后,工作缸自动升压。回程:1T失电,2T得电,换向阀左移,高压油进入油缸下腔,通上腔液控单向阀打开,上腔回油,压头实现回程。(二)运行绩效分析1、液压元件布置特点液压系统庞大、分散,连接固定方式不可靠,密封点多。原系统有操作泵(供油泵)、加压泵、充液泵3台油泵共同工作,以满足对液压油缸的充液、加压、换向等动作。单向阀、换向阀、调压阀等各种液压元件均为大通径阀,布置分散,相互之间的连接、支撑多数是靠大通径油管通过法兰及螺纹进行连接,油管的管接头及螺帽,由于硬性连接密封不严,且受到冲击振动影响后,接头螺纹易松动,密封面破坏造成泄漏。系统中的单向阀、换向阀、调压阀等均采用滑阀,滑阀采用密封(即依靠相对运动零件的配合面之间的微小间隙来防止泄漏),当磨损后间隙增大,造成系统内泄漏,进而造成系统容积效率低,升压慢。2、泵磨损型原系统设有3台油泵共同工作,当油液中混有空气时,液压系统的油泵工作时,由于油泵吸油区的压力较低,此时,溶解在油中的空气析出形成空穴现象,使泵吸油不足,流量下降,噪声增大,严重时可使泵的机件磨损,出现气蚀现象。当油箱中吸油口的滤油器表面被污物阻塞、滤油器网孔太密、液压泵转速过高,致使吸油管阻力增大,在吸油管中形成局部真空,吸油腔压力降低,进而造成气穴,引起工作机构的噪声与振动增大。3、高压时换向冲击由于系统中3台泵与控制阀间多采用大通径油管连接,滑块在加压后返程(换向阀动作)瞬间液压系统产生较大的换向冲击,致使油压机的机架、管路、液压元件受到冲击振动,并会造成各密封面破坏。系统中采用高压时换向,由于电磁阀动作很快,不仅产生换向冲击,而且换向频率不高、寿命低,易发生故障。当工作液体中混有杂质,会使液压系统中某些元件动作不够灵敏,如液压系统压力升高,但溢流阀反应迟钝,不能迅速打开,便产生系统压力超调,造成压力冲击,影响了液压系统工作的稳定性,甚至损坏零件。4、压力和油量损耗,导致油发热引起液压系统油温过高的因素很多。该油压机液压系统选用的油泵均为大流量油泵,在非工作时及工作过程中,油泵输出的压力油部分以工作压力打开溢流阀回油池,致使液压系统在工作过程中有大量的压力和油量损耗,致使油发热。液压系统管道过长,弯曲太多引起系统压力损失过大,致使系统压力损耗大,使压力能转换为热能,也造成油温过高。另外,油泵及各连接处、及阀内配合间隙的泄漏,致使油泵容积效率降低,从而引起油液发热。油温过高使工作油液加速氧化变质,堵塞液压元件中的小孔和缝隙,丧失正常工作能力;油温过高使油的粘度减低,致使泄漏增加,从而降低油压机工作速度,造成工作速度不稳定。三、y0814-400吨单臂压机维修工艺(一)改造方案的制定经对原液压系统原理及故障产生原因的分析,确定了400T单臂油压机液压系统改造方案:1、快速充液阀在油压机上端安装一个高位油箱,通过一个直径为Φ125mm的CF1-H125型大通径充液阀,代替充液油泵(2CY-29/36-1),分别向双油缸快速充液,可减小系统的噪声和振动,并缩短了充液阀至油缸上腔的油管长度,减小了管道阻力。2、缸之间的连接与固定问题要将上述元件应用到油压机液压系统改造中,首先要解决充液阀与双缸之间的连接与固定问题。经反复研究、比较,结合我厂油压机现状,终于设计出既能支撑固定充液阀,又能连接充液油管、加压油管的非标法兰四通径底座块,法兰连接密封可靠,消除了接口处漏油现象。3、插装阀集成块结构将集中设置的滑阀液压站改为先进的插装阀液压站。原系统滑阀液压站油箱体积庞大(系统用油为3000kg),单向阀、导向阀、溢流阀等液压元件布置分散,多采用大通径的滑阀,易造成泄漏、液压冲击等故障。插装阀液压站油箱体积仅为原液压站的1/3(系统用油约为1000kg),采用的二通插装阀,由插装件、控制盖板、先导控制元件和集成块体构成,它们分别起调压、换向、保压、卸荷、顺序动作等作用,可将分散布置的液压元件功能集中安装在集成块上。插装阀结构简单,性能可靠,流动阻力小,通油能力大,泄漏少,动作速度快,冲击小,噪声低,控制方式灵活,并增设系统换向泄压油路以减小换向冲击,消除了原系统泄漏及在承压状态下换向时液压系统冲击大问题。4、压力补偿变量轴向柱塞泵将ZBD75型柱塞泵和2CY-75/25-1型供油泵改为用自吸能力强63YCY14-1B型压力补偿变量柱塞泵。原系统ZBD75型轴向柱塞泵是定量泵,额定工作压力为21MPa,最大为28MPa,流量为112.5L/min(电机转速为1500r/min时),耐冲击性、振动性差,在低转速(1500r/min以下)时自吸能力差(允许自吸时,吸油高度不大于125mm,但这样使用会降低容积效率5%左右,并影响使用寿命),需采用压力补油(即由供油泵2CY-75/25-1向其供油),补油流量为系统流量的130%,增加了能耗及传动噪声、振动,结构复杂。选用的油泵为压力补偿变量轴向柱塞泵,型号为63YCY14-1B,泵的额定工作压力为31.5MPa,流量为100L/min(电机转速为1500r/min时),工作原理与结构如下(见图二):如图二所示,压力补偿变量泵的出口流量随出口压力的大小近似地在一定范围内按恒功率曲线变化。当来自主体部分的高压油通过通道(a)、(b)、(c)进入变量壳体下腔(d)后,油液经通道(e)分别进入通道(f)和(h),当弹簧的作用力大于由通道(f)进入伺服活塞下端环形面积上的液压推力时,则油液经(h)到上腔(g),推动变量活塞向下运动,使泵的流量增加。当作用于伺服活塞下端环形面积上的液压推力大于弹簧的作用力时,则伺服活塞向上运动,堵塞通道(h),使(g)腔的油通过(i)腔而卸压,此时变量活塞上移,变量头偏角减小,使泵的流量减小。调节流量特性时,可先将限位螺钉拧至上端,根据所需的流量和压力变化范围,调节弹簧套,使其流量开始发生变化时的初始压力符合要求,然后将限位螺钉拧至终极压力时的流量不再发生变化,其中间的流量与压力变化关系由泵的本身设计所决定(泵的流量特性出厂时已调好,一般不需调整)。由上述原理可知,63YCY14-1B型压力补偿变量柱塞泵采用配油盘配油、缸体旋转,由于滑靴和变量头之间、配油盘和缸体之间采用了液压静力平衡结构,因而与其它类型的泵相比,具有结构简单,体积小,效率高,寿命长,重量轻,自吸能力强等优点。泵的吸油高度不大于500mm,可以安装在油箱上面,采用一台泵供油,减小了系统噪声与振动。5、-bt型压力补偿变奏柱塞泵原两台泵的配套电机功率为40KW,现63YCY14-1B型压力补偿变量柱塞泵配套电机组型号为63CY-Y180L-4,转速为1500r/min,功率为22KW,降低了能耗,减小了噪声与振动。6、地面积大分散结构原系统三台油泵和电机安装在油箱外部,布置分散,占地面积大。新液压系统将油泵及电机直接安装在油箱盖板上,减小了液压系统外部面积,缩短了吸油高度,改善了泵的自吸性能。(二)压头慢速下降改造后400T单臂油压机液压系统原理图如图3所示,工作原理如下:空程快速下降:电磁铁YV1、YV2、YV4带电,两工作缸上腔进油,两活塞杆及压头由于自重作用快速下行,从油泵输入的流量不足以补充上腔空出的体积,因而上腔形成真空,处于油压机顶部的高位油箱的油液,在大气压作用下打开充液阀向上腔补油,使之总能充满油液,下腔排油。慢速下降:压头继续下行,碰触行程开关S2动作,YV2失电,电磁铁YV1、YV3、YV4带电,压头慢速下行。加压:电磁铁YV1、YV3、YV4带电,行程开关S2复位,压头碰触工件后,上腔压力升高,充液阀关闭,工作缸自动升压,实现工作行程。回程:加压行程完毕后,电磁铁YV1、YV5通电,进入两油缸上腔的油路换向,开始卸荷快速回程,充液阀(液控单向阀)被打开,工作缸上腔卸荷,两油缸下腔进高压油,上腔的油液被排回高位油箱,压头实现回程。当油箱中的液面上升至溢流管位置时,多余的油经溢流管流回油箱。(三)系统的前景改造后的液压系统克服了原系统的缺陷,其主要特点为:1、系统具有空载卸荷油路,因此系统运转平稳,噪音低;2、采用先进的插装阀液压站具有结构紧凑、体积小、动作灵活可靠、泄漏少、噪音低,主要液压元件(阀芯、阀套、先导阀)通用性、互换性强,系统安装维修方便;3、采用高位油箱、充液阀向双油缸快速充液,使空程及回程速度由原来的30m/min提高到80m/min,速度提高2.7倍;4、采用压力补偿变量柱塞泵使滑块在对工件加压时,滑块动作速度随工作压力的逐