壓力機(jī)工作臺液壓系統(tǒng)改造

文/梁家春·奇瑞汽車股份有限公司制造中心設(shè)備動力部

壓力機(jī)工作臺液壓系統(tǒng)改造

文/梁家春·奇瑞汽車股份有限公司制造中心設(shè)備動力部

壓力機(jī)工作臺主要用來安裝、切換模具，由于生產(chǎn)現(xiàn)場使用模具重量大，一般在20～50t左右，這就要求壓力機(jī)工作臺必須有足夠的夾緊力，否則壓力機(jī)工作時工作臺將存在位移。在使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)故障率很高，尤其是氣動泵損壞頻繁，這一直是困擾維修人員的難題。經(jīng)過調(diào)查研究，把液壓系統(tǒng)中氣動泵改造為蓄能器后，故障率明顯降低。本文通過分析工作臺結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)工作原理，剖析了氣動泵損壞原因，并介紹了液壓系統(tǒng)改造方案。

工作臺結(jié)構(gòu)

壓力機(jī)移動工作臺由工作臺板、小車體、滾輪、驅(qū)動系統(tǒng)等組成。機(jī)床配有單工作臺或雙工作臺。工作臺驅(qū)動通常有氣動或電動驅(qū)動方式。其中雙工作臺開動方式有“左右”開動或“T”型開動。為了工作臺能夠順利的開出機(jī)床和前后換向，壓力機(jī)機(jī)床內(nèi)和機(jī)床外設(shè)置了多個頂起和落下液壓油缸。為了使工作臺牢固地與壓力機(jī)底座結(jié)合在一起，在底座的前后側(cè)安置多個液壓式夾緊器，通過液壓管路與工作臺液壓泵站聯(lián)成一個系統(tǒng)。

液壓系統(tǒng)工作原理

改造前的工作臺液壓系統(tǒng)工作原理如圖1所示。工作臺開動時，壓力機(jī)滑塊必須在上死點(diǎn)位置，通過電氣控制系統(tǒng)，使得夾緊放松電磁閥YV4得電，液壓系統(tǒng)開始供油，工作臺在機(jī)床內(nèi)開始放松，但放松液壓油缸到極限位置時，隨著液壓系統(tǒng)壓力不斷升高，工作臺開始頂起。工作臺機(jī)床內(nèi)頂起到位后發(fā)出信號，同時放松壓力繼電器接通，工作臺可以開動。開到機(jī)床以外規(guī)定位置時，工作臺要改變運(yùn)行方向（此處為“十”字型軌道）。

操作電氣系統(tǒng)，使得機(jī)床外頂起落下閥YV2得電換向，工作臺開始落下，機(jī)床外導(dǎo)軌落下到位發(fā)信號同時放松壓力繼電器再次接通，工作臺可以前后方向開動。開到中間位置時，操作電氣系統(tǒng)，使得機(jī)床外頂起落下閥YV1得電換向，工作臺開始頂起，機(jī)床外導(dǎo)軌頂起到位后發(fā)信號，同時放松壓力繼電器再次接通，工作臺可以左右方向開動。安裝好模具的工作臺向機(jī)床內(nèi)開進(jìn)直至完全到位。YV3、YV5電磁閥得電換向工作臺開始落下，當(dāng)工作臺就位檢測開關(guān)接通時，YV5電磁閥失電復(fù)位，工作臺開始夾緊，夾緊到位時在夾緊油路里安裝的壓力繼電器接通（壓力設(shè)定為13MPa）。此時機(jī)床方可開動。當(dāng)夾緊壓力低于13MPa時，工作臺夾緊會不牢固，沖壓時可能出現(xiàn)工作臺移位而損壞模具與沖壓零件。

圖1 改造前工作臺液壓系統(tǒng)工作原理

氣動泵損壞原因分析

改造前的工作臺液壓系統(tǒng)設(shè)置了兩個液壓源，一個是氣動泵（M-36型），另外一個是電動齒輪泵（CBW-F310-ALP 21MPa）。

氣動泵的工作原理為：氣壓推動活塞作往復(fù)運(yùn)動，而活塞往復(fù)運(yùn)動則形成吸、壓油的過程，通過氣液平衡來維持液壓系統(tǒng)壓力。調(diào)整氣壓的大小可以調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力的大小，氣動泵是用來給液壓系統(tǒng)保壓的。而齒輪泵流量大，用來提高工作臺更換速度。壓力機(jī)在正常工作時氣動泵保持液壓系統(tǒng)要有恒定壓力來維持工作臺有足夠的夾緊力。

因?yàn)橐簤合到y(tǒng)工作時對壓降非常敏感，只要液壓系統(tǒng)存在液壓油泄漏，壓力就下降，氣動泵為了保持足夠的夾緊壓力，液壓系統(tǒng)壓力一旦下降氣動泵就開始補(bǔ)壓（液壓油泄露包括內(nèi)泄和外泄，液壓油外泄一般是可以治理的，而液壓油內(nèi)泄原則上是消除不了的，只能通過選用更好的液壓滑閥降低內(nèi)泄量）。現(xiàn)場觀察一般30～45s補(bǔ)壓一次，壓力機(jī)一天24h工作，而壓力機(jī)工作臺工作在夾緊狀態(tài)時間約為23h。推算出氣動泵一天要補(bǔ)壓近2000次。氣動泵工作壽命也就只有20萬次，故M-36型的氣動泵損壞較頻繁?；钊麠U拉毛、漏油、漏氣或不能建立壓力。針對此問題我們也對液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查維護(hù)：

⑴對整個液壓系統(tǒng)和主油箱進(jìn)行清洗并更換合格的液壓油品，保證液壓系統(tǒng)清潔干凈。

⑵對液壓管路外部泄漏情況進(jìn)行徹底的檢查維修，確保液壓系統(tǒng)沒有外部泄漏。

⑶對各液壓系統(tǒng)和液壓油缸密封圈進(jìn)行檢修更換，確保各液壓油缸無外泄漏、無上、下腔串油。

⑷對各液壓控制電磁換向閥、調(diào)壓閥及液壓輔助件、各密封件進(jìn)行檢查，必要時更換。

通過以上改進(jìn)措施，還是消除不了M-36型氣動泵頻繁損壞。一旦發(fā)生氣動泵損壞，壓力機(jī)就不能正常安全工作，也無法進(jìn)行模具更換操作。設(shè)備出現(xiàn)故障、停機(jī)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

液壓系統(tǒng)改造

為了徹底解決M-36型氣動泵頻繁損壞的問題，我們制定新的改造方案，采用蓄能器的方式對系統(tǒng)進(jìn)行保壓，以確保壓力機(jī)工作臺正常工作時有足夠的夾緊力，方案技術(shù)評估可行，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計、蓄能器選型、電氣圖紙及程序改造準(zhǔn)備等。圖2為改造后工作臺液壓系統(tǒng)原理。

在現(xiàn)有的工作臺液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，關(guān)閉氣動泵壓縮空氣，關(guān)閉氣動泵進(jìn)油口，把M-36型氣動泵、氣動三聯(lián)件拆除。然后對蓄能器、壓力表、壓力繼電器、電磁閥進(jìn)行現(xiàn)場安裝、配管、電氣接線、I/O地址分配、程序編制等。使用專用充氮工具將蓄能器充到8MPa壓力，隨后開始調(diào)試?，F(xiàn)場調(diào)試步驟具體有以下5步。

⑴完全松開溢流閥，使液壓系統(tǒng)壓力降到最小。

⑵強(qiáng)制齒輪泵電機(jī)運(yùn)行，調(diào)整溢流閥調(diào)節(jié)螺釘同時觀察壓力表，當(dāng)壓力表指示壓力在13MPa時鎖定溢流閥調(diào)節(jié)螺釘。隨后調(diào)整夾緊壓力繼電器，使得壓力繼電器整定值為13MPa。按照相同的方法對放松壓力繼電器進(jìn)行整定，整定值為13MPa。

⑶繼續(xù)升高溢流閥壓力值，調(diào)整到15MPa時鎖定。調(diào)整高壓繼電器調(diào)節(jié)螺釘，壓力繼電器信號接通，鎖定壓力繼電器調(diào)節(jié)螺釘。

⑷繼續(xù)升高溢流閥壓力值，作為液壓系統(tǒng)安全閥使用，調(diào)整壓力到15.5MPa時，鎖緊溢流閥調(diào)節(jié)螺釘上的螺母。各壓力繼電器和溢流閥壓力設(shè)定完畢。

圖2 改造后工作臺液壓系統(tǒng)原理

⑸電氣程序調(diào)試，工作臺夾緊或放松頂起時高壓繼電器動作，電機(jī)停止。此時系統(tǒng)壓力為15MPa。此后蓄能器會向液壓系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)壓，同時系統(tǒng)壓力緩慢下降，當(dāng)降到13MPa時，夾緊壓力繼電器或放松壓力繼電器“斷開”。電機(jī)再次啟動補(bǔ)壓直至高壓繼電器接通為止。壓力機(jī)正常工作時，工作臺壓力在13～15MPa即為正常。

改造后的液壓系統(tǒng)分析：更換模具時，工作臺液壓系統(tǒng)由齒輪泵快速供油，當(dāng)壓力機(jī)處于正常工作時，蓄能器會向液壓系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)壓，同時系統(tǒng)壓力緩慢下降，當(dāng)降到13MPa時，夾緊壓力繼電器或放松壓力繼電器“斷開”，電機(jī)再次啟動補(bǔ)壓直至高壓繼電器接通為止。考慮夾緊壓力繼電器或放松壓力繼電器“斷開”的瞬間壓力機(jī)會停止工作，PLC程序設(shè)定延時（調(diào)試為20s）。同時系統(tǒng)中安裝YV6電磁閥，當(dāng)電機(jī)啟動時電磁閥YV6同時得電，實(shí)現(xiàn)齒輪泵和電機(jī)空載啟動，正常運(yùn)行后電磁閥失電（程序調(diào)試延時為2s），齒輪泵向液壓系統(tǒng)和蓄能器供油，圖3為改造后部分PLC程序。

圖3 改造后部分PLC程序

結(jié)束語

改造后的液壓系統(tǒng)，經(jīng)過現(xiàn)場檢測，電機(jī)的啟動間隔時間約為30min，而每次運(yùn)行時間只有5s左右，完全符合要求。故障率大幅下降，降低了噪聲污染，解決了M-36型氣動泵頻繁損壞的難題，節(jié)約了成本，提高了效率，目前公司的新建項(xiàng)目均采用改造后的方案，即可靠、又經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保。