法國SOLIOS成型機重錘液壓回路故障分析

王鐵軍

作者通聯：中國鋁業青海分公司炭素廠 西寧市寧張公路28公里處 810108

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一、前言

成型機的重錘調速控制回路是整個液壓系統的核心部分，主要調節重錘下降速度。重錘速度的變化為整個工序高效平穩運行提供保證，一旦成型機重錘調速回路出現問題會直接影響成型機的運行。

二、成型機重錘調速控制液壓回路

1.成型機重錘調速控制液壓系統工作原理（圖1）

重錘油缸上升時，電磁線圈a得電，電液換向閥切換至左工位，進油路：P進油→電磁比例調速閥→電液換向閥左工位→平衡閥→液壓缸有桿腔；回油路；液壓缸無桿腔→電液換向閥左工位→T回油。

電磁比例調速閥，對進入液壓缸有桿腔的液壓流量連續的控制和調節。當重錘上升到位后，感應限位發出一個電信號，電液換向閥的電磁線圈a及電磁比例調速閥失電。

重錘油缸下降時，進油路：P進油→電磁比例調速閥→電液換向閥右工位→液壓缸無桿腔；回油路：液壓缸有桿腔→平衡閥→電液換向閥右工位（此時液壓油不回油箱，進入液壓缸無桿腔）。

電磁比例調速閥，對進入液壓缸有桿腔的液壓流量連續的控制和調節。當重錘下降到位后，感應限位發出一個電信號，電液換向閥的電磁線圈a及電磁比例調速閥失電。

2.液壓系統分析

（1）系統調速控制的實現。液壓回路使用的比例放大器是由帶位置反饋的比例閥電磁數字式比例放大器VT-VRPD-1和比例調速閥2FRE 16-4X/160LK4M，來實現重錘速度變化控制的。

重錘下降時：重錘在下降的過程中速度發生了三次變化，開始是100%的速度，感應第一個限位后，速度降低到75%，感應到第二個限位后，速度降低到25%，感應到第三個限位，重錘下降停止。

（2）重錘調速控制原理圖（圖2）。當感應到下降過程中的任何一個限位時，限位對應一個電壓值（這是提前在比例放大器中設定好的）通過比例放大器轉換為電流值，電流值的變化使電磁線圈的吸力變化從而改變比例閥的流量值，最終改變液壓缸的速度。同時通過對比設定電壓值和輸入電壓值之間的差值不斷調整，以達到動態糾錯和精調。

3.實現重錘在下降過程中的平衡控制

為防止立置液壓缸的工作部件由于自重超速下降，即重錘油缸在下將過程中由于速度超過液壓泵供油所能達到的速度而使油缸無桿腔出現真空，并使重錘油缸在任意位置上鎖緊。平衡回路的作用就是在立置液壓缸的下行回路上串聯一個產生適當背壓的原件，以便于重錘自重平衡，起到限速作用。

如圖3所示，重錘油缸在下降過程中，液壓油進入油缸的無桿腔，液壓油從油缸有桿腔回油，通過平衡閥從B→A回油。當重錘油缸下降過快時，下降速度超過油泵的供油速度，使油缸無桿腔產生真空，從而使X口處的壓力低于開啟壓力，從而導致平衡閥關閉重錘油缸停止下降，當油缸無桿腔的油液補足后壓力超過X口處的開啟壓力，重錘油缸又開始下降。這個過程在重錘油缸下降的過程中不斷反復的出現，所以說重錘的平衡回路是一個動態的平衡回路。

三、液壓系統故障處理

1.當重錘油缸調速控制出現問題

圖4是比例調速閥2FRE 16-4X/160LK4M，具有二通功能，按照提供的電信號值輸出對壓力和對溫度有很大程度補償的相應流量。應用的設定值通過放大器以及比例電磁鐵調節檢測節流器。檢測節流器的位置由位移傳感器測得，與設定值的任何偏差通過反饋控制來補償。

（1）帶感應式位移傳感器的比例電磁鐵故障。由于插頭組件的接線老化、接觸不良以及電磁鐵引線的脫落，導致比例電磁鐵不能正常工作。此時可用電流表檢測，如電阻值為無限大，說明插座有問題，可更換新的或修復。

（2）線圈組件的故障。線圈老化、線圈燒毀、線圈內部斷線都會造成線圈升溫過大，導致電磁鐵的輸出力不夠，使比例電磁閥不能正常工作，此時只能更換新的線圈組件。

（3）比例放大器VT-VRPD-1故障，導致比例電磁不能工作。此時檢查放大器電路的各個電器元件，從而消除比例放大器的故障。

（4）比例放大器和電磁鐵之間的連線斷裂開或放大器接線端子接線脫開，使比例電磁鐵不能工作。

2.重錘油缸停位不準確或下滑

參照圖1，當電液換向閥處于中位時，重錘油缸的活塞可停止在任何位置，但實際情況是當電磁閥收到信號后，重錘油缸活塞要下滑一段距離后才能停止，即出現停止位置不準確問題，這一故障的原因可從兩方面解釋。

（1）停位電信號在控制電路中傳遞的時間為T1電，電磁閥的換向時間T2，信號發出后要經過一定延遲時間T=T1+T2時間（0.2～0.3s）和缸位移 S=ΔTV缸的距離（50～70mm）后，油缸才能停止到位，V缸為油缸的運動速度。

（2）從油路分析，出現下滑說明油缸有桿腔的液壓油在停位信號發出后還繼續回油。當油缸瞬時停止和電液換向閥瞬時關閉時，液壓油產生沖擊，負載的慣性也會產生一個沖擊，兩者之和使油缸有桿腔產生的總沖擊壓力遠大于平衡閥的調定壓力值，從而打開了平衡閥的單向閥，而如果此時電液換向閥的停止位置密封出現泄漏時，液壓油就會通過換向閥回油箱。只有當沖擊壓力降為平衡閥的調定壓力值時油缸才停止。油缸有桿腔的液壓油減少，油缸必然無法準確定位。

解決辦法。檢查控制電路的各元器件的動作靈敏度，盡力縮短延遲時間T。更換或修復電液換向閥，保證換向閥在中間位時，能夠將油封住，保證油缸有桿腔的油液無處可泄。如果出現油缸定位不準確的情況，就說明油缸有桿腔的油液泄漏了，解決問題的關鍵就是防止泄漏。

3.重錘油缸停止或液壓系統停機后油缸緩慢下滑

參照圖1，重錘油缸停止或液壓系統停機后，電液換向閥在中間位置，此時出現油缸下滑，說明油缸有桿腔的油液有泄漏，這種泄漏分為內泄和外泄兩種情況。

（1）內泄。重錘油缸有桿腔的油液往無桿腔去就是油缸的內泄，可能是活塞上的密封老化或破損，最嚴重的是油缸內部有拉傷。解決的辦法是將油缸拆開檢查，如果是密封老化或破損更換密封就可，如果油缸拉傷就需要找專業的修缸廠家進行修理。

（2）外泄。油缸的拉缸密封出現老化或破損，連接油缸有桿腔的液壓油管和閥出現泄漏。解決辦法是拆開油缸更換油缸的拉桿密封，檢查連接油管，看是油管密封老化還是油管松動或破損；檢查電液換向閥看是否出現密封老化、彈簧失效和閥芯磨損問題，從而更換相應的部件或換新閥。

4.重錘油缸在下降過程中產生超速下滑現象

如果出現這一問題，只能說明平衡閥有問題。平衡閥型號FD32KA21/B06V-006，圖5所示是平衡閥示意圖。該閥是用來防止重錘油缸在下降過程中由于重錘自重而引起的超速下降的，平衡閥由節流閥+單向閥+壓力補償機構組成，該閥出現問題，可參照節流閥、單向閥和壓力補償機構的故障進行處理。由于結構比較復雜，且在系統中起到安全作用，一般出現故障之前就應該更換新閥。

5.重錘油缸無法提升

參照圖1，重錘油缸上升時，電磁線圈a得電，電液換向閥切換至左工位，重錘油缸無法提升有以下幾種情況。

（1）重錘油缸內泄。重錘提升時，有桿腔的壓力大于無桿腔的壓力，如果此時活塞封已經磨損，壓力油會進入無桿腔，從而導致重錘無法提升。通過測量有桿腔的壓力和無桿腔的壓力可以判斷是否內泄。處理措施只能是更換活塞封或換新的油缸。

（2）系統壓力不足。當液壓系統所供的壓力無法達到重錘上升的壓力值時，重錘油缸是無法動作的。處理措施，調節向導式溢流閥使重錘回路的壓力達到上升壓力值。

（3）系統液壓油的流量不夠：當系統的壓力值已達到上升壓力值時，重錘仍然無法動作，可打開球閥使液壓油直接從旁路流通，斷接電磁比例調速閥，從而驗證電磁比例調速閥是否損壞。如果重錘油缸能提升，說明電磁比例調速閥損壞，反之說明電磁比例閥正常。

（4）機械卡死。當重錘油缸的壓力值已達到上升壓力值、流量也正常，重錘油缸仍然無法動作，可以通過將重錘油缸和重錘聯接脫開的辦法來驗證重錘與模具是否卡死，或直接通過提升裝置將重錘平穩而緩慢的抬升，當重錘與模具完全脫開后，啟動液壓裝置將重錘升到位，用安全裝置將重錘固定好，檢查機械卡死的部位。當重錘的導向和定位裝置完好的情況下，機械卡死多是由于重錘和模具上粘料后沒有及時清理所致。當重錘的導向和定位裝置有問題時，多是因為定位不準，此時就需要重新調節重錘的導向和定位裝置，使之達到正常間隙。 W13.01-12