取樣剪液壓系統優化改造

呂英 曹少華

摘 要：4300mm厚板取樣剪采用液壓系統控制液壓缸帶動主剪刃上下運動切斷鋼板進行取樣。由于系統壓力高、主剪刃液壓缸直徑大，動作時系統產生的壓力沖擊及振動非常大。造成管路管夾振裂、管路焊縫漏油、閥臺沖擊大、插裝閥安裝工藝孔徑過長致使插裝閥經常損壞。同時，主剪切缸端蓋密封設計不合理，在較大壓力沖擊情況下經常發生密封損壞而大量漏油；系統經改優化改造后，經使用后效果明顯。

關鍵詞：液壓系統；取樣剪；壓力沖擊；插裝閥；端蓋密封；優化改造

前言

萊鋼4300mm厚板取樣剪主要由鋼板運輸、擺動輥道、推尾、壓板、主剪切、剪刃寬度調整、剪刃鎖緊、止擋、料框橫移等裝置組成，主剪刃及壓板液壓缸為直徑較大的機械式結構。通過運輸鏈將鋼板運輸到剪切臺后，壓板缸帶動壓板裝置下壓將鋼板壓緊，主剪刃液壓缸帶動上剪刃垂直下降進行剪切。一般需要取樣的樣板寬度在20mm-40mm之間，厚度在8mm-30mm之間。該取樣剪液壓系統原設計壓力高、剪切力大，系統在運行過程中存在一些缺陷：1）系統沖擊及振動大，導致管路管夾振裂、管路焊縫漏油；2）閥臺沖擊大、插裝閥安裝工藝孔徑過長致使插裝閥經常損壞，同時磨損顆粒進入閥塊卡閥致使系統不動作；3）主剪刃端蓋密封經常損壞造成漏油，更換作業困難，工作量大。系統存在的這些缺陷嚴重影響取樣工作的進行，且給我們的維護維修工作帶來了很大困難，必須進行相應的系統優化改造。

1 、液壓系統存在的缺陷

萊鋼4300mm厚板取樣剪液壓系統由5臺高壓柱塞泵提供液壓動力，日常工作中采用四用一備的模式、設計系統的工作壓力為310Bar。主要是考慮剪刃鎖緊裝置所需的工作壓力和主剪刃的剪切壓力，其它執行元件動作所需壓力均小于設計壓力。但實際使用過程中，剪刃鎖緊和主剪刃所需的壓力根本不需要這么高。取樣剪投入使用以來，在系統設定的310Bar的壓力下使整個系統存在以下幾個問題：

（1）、主剪刃及壓板裝置液壓缸缸徑大，液壓管路直徑大，動作時需要流量大，系統的壓力過高導致剪切過程中壓板及主剪刃動作時系統沖擊及振動很大，管路接頭經常出現松動、密封損壞和管路焊縫開焊而漏油。

（2）、由于系統壓力高，閥塊通斷時承受沖擊力大，經常造成壓板及主剪刃裝置控制閥臺的流量和壓力控制插裝閥損壞，磨損顆粒卡閥。

（3）、主剪刃液壓缸端蓋采用雙0型圈密封進行密封，端蓋本身的直徑和重量都很大，在系統較大壓力沖擊下經常損壞導致漏油。而端蓋密封的更換作業是一項既耗時又耗力的工作，大大浪費了人力物力，而且嚴重影響設備的正常運行，給生產帶來極大地不便。

2 、系統的優化改造

通過長時間運行發現取樣剪液壓系統主要的問題集中在以下三個方面：

一是系統原設計的壓力過高，取樣剪本身在剪切作業過程中不需要310Bar這么高的壓力。可以根據生產實際情況，測試出剪切厚度最厚鋼板所需的的剪切力和設備本身所需要的最大一個液壓動力可以使設備所有執行元件當中需要的壓力最大的某個執行元件能夠正常動作。

二是壓板及主剪刃液壓缸動作的控制閥臺的壓力插裝閥安裝工藝孔尺寸長，插裝閥安裝進去后底部端面與安裝工藝孔盲端還有20mm的距離，導致插裝閥在受較大沖擊時有徑向撞擊極易損壞。可以考慮將插裝閥的徑向 加大或加工一個工藝件放置在插裝閥下部來固定插裝閥的徑向動作。

三是主剪刃端蓋在直徑和重量大且工作壓力高的情況下采用單純的0密封圈密封，存在不合理性，需要改進。可以考慮改變端蓋的密封形式和使用材質更好的密封。

綜上問題，我們需要從這三個方面對取樣剪液壓系統進行優化改造。具體優化改造情況包括如下：

第一、取樣剪在生產需要的情況下，需要進行取樣的厚度最厚的鋼板厚度為30mm，經過現場測試，發現系統壓力在220Bar時就能夠滿足剪切力要求，考慮樣板鋼結構差異，高強度的鋼種所需的剪切力會大些，實踐證明，240Bar的壓力完全滿足剪切最高強度且厚度為30mm的樣板鋼。另外，設備的執行元件中，剪刃鎖緊松開液壓缸所需要的壓力最大。同樣經過現場測試，更換剪刃時能夠保證剪刃鎖緊松開的最小壓力為230Bar。所以，將液壓系統原設計的310Bar壓力降低至240Bar就完全可以滿足取樣剪的正常工作。

第二、對于壓板及主剪刃液壓缸動作的控制閥臺的壓力插裝閥安裝工藝孔尺寸長問題，改變工藝孔長度只能重新加工閥臺，這樣勢必困難，且費用很大。而換用徑向尺寸大的插裝閥需要采購新的備件，這樣也會增加備件成本。所以考慮加工一個直徑與工藝孔相同、長度等于工藝孔長出尺寸的高20mm圓柱件，將圓柱件側表面開一個圓孔與壓力油進油孔相通。將此圓柱件安裝在插裝閥底部，再安裝插裝閥，這樣就能夠防止插裝閥在工作時竄動產生撞擊而損壞。

第三、主剪刃端蓋密封原來采用的雙0型圈密封進行密封，在端蓋受到高壓沖擊后，0型圈表層大面積脫落損壞使0型圈失去密封性能而造成泄漏。針對這種情況，可以把端蓋上的密封槽尺寸進行加工，將原來寬度為8mm的2個密封槽加大至10mm，然后在0型圈受高壓沖擊的一側安裝一個2mm寬的高強度材質的擋圈，這樣就可以將沖擊力阻擋在擋圈之前，從而起到保護0型圈的作用，延長整個密封的使用壽命。

3、應用效果

經過對取樣剪液壓系統的三方面改造，通過長期運行發現：1）、將液壓系統壓力降至240Bar后，完全滿足剪切力需要。液壓系統的沖擊振動也明顯降低，液壓管路管夾基本不再出現震裂情況，管路接頭很少出現松動現象，管路焊縫到目前為止未出現開焊；2）、在對壓板及主剪刃液壓缸動作的控制閥臺的壓力插裝閥進行徑向固定后，插裝閥到目前為止未出現損壞，改造前，一年共換了6個插裝閥，改造后到現在未曾更換，大大延長了插裝閥的使用壽命，效果很好。3）、主剪刃端蓋密封經改造后密封效果及壽命明顯提高，原來3個月就需要換一次，現在兩年時間內只換過一次，極大降低維修成本和油耗。

4、結語

從系統的本身出發，我們在系統存在問題的時候，通過對問題點的查找、跟蹤、分析，最終找到問題點的根本原因，然后針對各個問題的特點，采用最合理的優化改造辦法，用最少的人力消耗，最低的費用支出，將系統存在的問題點逐一解決。取樣剪液壓系統從改造完到現在近兩年時間里，整個設備運行非常穩定，從未發生過因原來存在的這些缺陷而發生突發性故障停機，我們要做的只是正常的日常點檢維護工作。通過對系統的這些優化改造，最終解決了取樣剪原來故障頻發的狀況，大大減少了維修工作量，降低了維修成本及油耗，并且保證了設備的長期順行。