一種折彎機速度切換故障分析與排除
2016-8-29 來源：天水鍛壓機床有限公司國家級企業技術中心等 作者：張懷德 安永成 劉民祥 閆娟娟
摘要：針對滑塊快速下行碰到速度切換限位后等待8 s才能進入工作速度的現象，介紹了80 t折彎機液壓系統原理，研究了快下工況到工作工況切換時各閥的參數及曲線。采用換向閩油口增加阻尼器局部產生壓差阻力的方案，并根據工況計算出阻尼孔直徑大小，并進行驗證為實現充液閥的開啟提供依據。
關鍵詞：板料折彎機；故障；阻尼器；壓差阻力
0、引言
液壓板料折彎機是一種完成對各種金屬板料進行彎曲的通用設備，只要配上不同的模具即能折成不同的工件，廣泛應用于造船、汽車、車輛、礦山機械、石油、電力等行業。通過對W67Y一80／3200折彎機出現的速度切換后等待時間過長的工況做了分析，并最終解決了問題。
1、W67Y名0／32∞折彎機液壓系統的工作原理
本機液壓系統由換向閥及充液閥、錐閥組合而成，實現滑塊的快速下行，接觸工件后以工作速度壓制并保壓一段時間后卸壓快速返程，并可實現任意位置的中停及點動上、點動下、單次、連續等動作。滑塊的快速下行是靠泵的流量及由滑塊自重垂直掉落使充液閥吸油共同作用來實現的，壓制工作速度則是由泵本身的流量決定，這樣就提高了機床的效率。中停及上下點動工況方便了操作者調整模具及工件的折制。液壓系統原理圖如圖l所示，液壓系統工況表如表1所示。液壓系統主要有以下功能。
1．油箱2．油泵3．遠程調壓閥4．溢流閥5．壓力繼電器
6．壓力表開關7．壓力表8．二位四通電磁換向閥
9．三位四電磁換向閥10．安全閥11．方向插件12．方向控制蓋板
13．二位三通球閥14、15．充液閥
圖1液壓系統原理圖
表l系統工況表
表中：+表示相應電磁閥通電，一表示相應電磁閥不通電，保壓時間在0—5 s內可調，卸壓時間在1—2 s內可調。
(1)油泵起動：各電磁鐵不帶電，各電磁閥處于圖示位置，油泵空載運行；
(2)快速下行及壓制：電磁鐵YVl、w3、Yv4帶電，油泵出油經三位四通電磁換向閥9到油缸上腔，下腔油液經錐閥1l、三位四通電磁換向閥9回到油箱。此時滑塊快速下行，當碰到速度切換電氣限位后，電磁鐵YV3、Yv4斷電，滑塊轉換為工進速度，接觸工件后對工件進行折彎壓制；
(3)保壓：折彎完成后油缸上腔壓力升高，達到壓力繼電器5調定壓力后發訊使系統進入保壓狀態；
(4)卸壓：系統保壓延時達到后使各電磁閥斷電，油缸上腔的高壓油經過三位四通電磁換向閥9中位卸荷；
(5)快速返程：電磁鐵YV2、Yv3帶電，油泵出油經三位四通電磁換向閥9、錐閥11到油缸下腔，油缸上腔油經充液閥14、15回油箱。滑塊返程至上始點，各電磁閥斷電油泵卸荷。至此完成一個循環，滑塊上、下行程位置由電氣限位開關控制；
(6)中停：各電磁鐵斷電，各電磁閥處于圖示位置，油泵空載運行。
2、系統調試出現的問題
生產現場有10臺W67Y-80／3200折彎機，進行調試時，出現滑塊快速下行碰到速度切換限位后需要等待大約8 s才能進入工作速度，等待時間過長，嚴重的影響了機床的工作效率。當滑塊進入速度切換后，將返程按鈕按一下，時間很短，也就0．2—0．8 s之間，不超1 s，按下行按鈕，滑塊立刻進入工作速度。
3、故障分析【2】
引起上述故障的原因可能由以下三種原因的一種或兩種共同作用而造成的。一是充液閥的關閉時間過長。從原理圖分析，滑塊快速下行時，控制充液閥的二位四通電磁閥8帶電，油泵的出油通過二位四通電磁閥8到充液閥14、15的控制閥芯，系統在滑塊快速下行時沒有負載所以系統不建壓，油泵出油在流經三位四通電磁換向閥9及管路時總有一定壓降。而充液閥的先導閥芯是充滿液壓油的，或多或少存在一定的壓力，滑塊由快速切換為工作速度時，充液閥需要迅速關閉，由于其先導閥芯充滿液壓油，液壓油通過二位四通電磁閥8流回油箱，該回路有一定沿程液壓阻力【3 J，致使充液閥的閥芯關閉緩慢，進入油缸上腔的壓力油通過充液閥14、15直接流回油箱，有可能是造成等待時間過長原因之一。
二是充液閥未完全打開，油缸根本就沒有充滿液壓油，油缸上腔有一定真空，切換為工作速度后油缸上腔還需要油泵補滿液壓油之后才能進入工作速度。
三是充液閥開關正常，在充液閥和油缸之間的連接油管及接頭處產生的局部液壓阻力所致。從現場的情況來判斷，油箱上的接口是M42×2，而油缸上接口是M33 x2，油管直徑為34，接頭均為JB 978-77焊接式鉸管接頭，相比較而言其壓力損失要大于JB 966-77焊接式端直通管接頭，后者的壓力損失是前者的50％左右，是否是此原因有待試驗確定。
四是針對滑塊進入速度切換后，將返程按鈕按一下，時間很短就進入工作速度當時分析不出原因，有待研究。
4、分析解決
通過分析，先從第三個問題【41原因著手，將油缸上腔接頭換成JB966-77焊接式端直通管接頭42／M33×2，油管直徑換成42，油箱上的接頭不變，試驗結果等待時間從原來的8 s縮短到5 s，從結果看該原因不是主因，其影響屬于次要因素。
重新對原理圖進行假設推理"J，假設一，如果充液閥的閥芯彈簧的剛度大，滑塊快下時吸力很大才行，吸力不夠時閥芯不能完全打開，使得滑塊進入速度切換后僅靠油泵油量注滿油缸上腔，等待時間過長。假設二，充液閥的閥芯彈簧的剛度低，滑塊快下時不需要很大的吸力，閥芯能夠充分打開，充液也很充足，只是關閉時回油有阻力，時間過長，也能造成速度切換后等待時間過長。通過對充液閥型號的核對，經查看充液閥型號為AlY．Hb32B與原理圖型號A1Y—Ha32BMl不一致，閥芯彈簧Ha和Hb區別為開啟壓力不同，分別是0．04 MPa和0．4 MPa，顯然滑塊快下時靠自吸是不可能打開充液閥的，必須有恒定的控制壓力油，保證在快速下行時充液閥完全開啟，下行時才能滿足油缸上腔補油充分，這可能是解決問題的關鍵。由于滑塊快速下行時系統不建壓，如何解決滑塊快速下行時系統能產生恒定的充液閥開啟壓力呢?通過對原理圖進行分析，發現控制油缸上行及下行壓制的三位四通電磁換向閥9是疊加阻尼板o¨的，但該阻尼板并未裝。設想在連通油缸上腔的管路上加一個恒定阻尼器"J，局部產生壓差阻力約0．5 MPa左右，會在油泵的出油口建立起約0．5 MPa的充液閥控制油壓，這樣滑塊快下時能夠完全開啟充液閥，保證補液充分。由于油管已經敷設完畢，加阻尼器時需拆下油管會造成漏油而污染環境。最終確定在三位四通電磁換向閥9的曰口加一阻尼器，該方案簡單可行，如圖2所示。
1．三位四通電磁換向閥2．節流器
3．O形密封圈4．閥板
圖2阻尼器結構圖
圖2中d為阻尼器孔的直徑，經過節流孔的壓差計算如下：
式中，A．為節流孔截面面積：
式中，A：為10通徑三位四通電磁換向閥過流面積：
上述公式(1)中，壓差取△p=0．5 MPa，通流截面突然擴大處倒角對壓力損失有重大影響，可用一個人口系數C。來修正舊】，其值由實驗確定，近似認為是不變的常數，計算時取平均值C，=0．485—0．56，這里取小值，p為密度，計算時可取近似值p=900 kg／m3。本機采用的油泵為10MCYl4．1B軸向柱塞泵，Y系列電動機為Y132S485，功率5．5 kW、轉速1440 r／min，流經10通徑三位四通電磁換向閥的流速K就有如下關系：
將公式(2)、公式(3)和公式(4)帶入公式(1)中，計算得出：d=4．462 mm，實際取d=4．5 mm。節流器加工好后進行試機，滑塊進入速度切換后，立刻進入工作速度，解決了工作切換后等待時間過長問題并驗收通過。
此問題解決后，對現象四進行反向分析推理，就可以做出如下解釋：在滑塊進入速度切換時，由于充液閥的打開不充分，油缸的上腔充液不足，油缸里還存在真空的間隙，當按返程按鈕時，控制滑塊的三位四通電磁換向閥換向，系統產生壓力，將充液閥打開，這時油箱液壓油在真空負壓的作用下，迅速充滿油缸上腔，由于時間太短，滑塊還未執行返程動作，油泵建的壓力還很低，但這壓力足以打開充液閥的閥芯。從表面現象看，滑塊不動、系統不建壓，實際上油缸上腔在充液閥打開的瞬間已經充滿了油液，當再次按下行按鈕時，理所當然滑塊進人工作速度，解釋已通，證明問題就是充液閥芯的彈簧硬度過高所造成的，充液閥不能充分開啟，給油缸補液不足所致。
5、結論
折彎機滑塊的正常工作使調試工作得以順利進行，為順利交檢奠定了基礎。這次對快速切換為工作速度后等待時間過長故障分析及排除，說明在掌握液壓元件的工作原理的基礎上，還要熟悉掌握元件結構，才能在故障診斷時抓住主要問題。需要指出的是，對現場液壓閥的型號與原理圖的型號進行一致性的驗證，可以幫助快速有效的診斷出故障的原因。
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