|
1 前言
W200HD镗铣机(主轴直径200mm)是马钢股份公司90年代从捷克进口的大型镗铣机床，该机床自动化程度高、加工范围广、精度高，是公司关键的加工设备。机床的各个轴(X、Y、Z、W)运动方向夹紧与放松、刀具夹紧与放松、主轴变速以及其它一些辅助功能，是由安装在机床主轴箱上的一套液压系统完成的。系统控制原理如图1所示，该系统采用了保压回路设计。其工作原理是：机床启动后，液压泵G2H工作，系统压力逐渐升高，当压力达到14MPa时，压力继电器S17动作，发出信号，液压泵电动机M1停止运转，此时系统由蓄能器ClH补油保压；当压力低于14MPa时，S17复位，液压泵再次工作。这样就使系统压力保持在14MPa。当系统压力低于11MPa时，压力继电器S16发出故障报警信号。温度继电器S13用来监视油箱油温(设定温度值为50℃)。机床X轴、Y轴、Z轴、W轴的夹紧与放松以及Z轴与w轴的转换，由二位四通电磁换向阀来实现;主轴变速、主轴制动、刀具夹紧与放松由定位式二位四通电磁换向阀控制，以提高机床运转的安全性和可靠性。 （图片）
图12 故障现象及分析
该液压系统在一段时期内出现的故障现象是：机床正常工作3～4h后，控制系统显示液压系统压力不足，并伴随着油箱油温过高而报警。根据现场观察，发现电动机M1一直在运转，用测压计在X1H处测得系统压力约为9MPa，再用温度计测得油箱油温高达85℃(环境温度为31℃)。笔者根据此故障现象，认为主要是由于系统内泄漏引起效率下降，导致油温升高、系统压力下降;而系统中容易发生内泄漏的部位有：液压泵、液压缸和控制阀。
通过现场诊断与分析，笔者很快排除了液压泵G2H、安全阀F3H、截止阀Q1H以及主轴变速油缸H-M4H和H-M5H发生泄漏的可能性。问题最后集中在系统中9个电磁换向阀上。在各运动部件不动的情况下，打开系统回油管道时，发现回油量较大。原来各个换向阀长期频繁动作，阀芯与阀座之间的配合间隙增大，阀的内泄漏也随之增大，导致油温逐渐升高。当油温升高时，油的粘度变小，这又加剧了阀的内泄漏，系统的内泄漏也随之增大，加之泵的排量较小(1mL/r)，因此系统在额定工作压力下，泵的实际输出流量满足不了系统因泄漏所需的流量，因此就出现了上述故障现象。解决问题的关键是：减小各换向阀的内泄漏。
3 改进原理及方法
根据以上分析，解决问题最简单最直接的方法就是更换同一型号的新的电磁换向阀。但由于这些液压元件都是进口备件，且每只阀的报价都在5000元以上，仅此一项就要耗资5万多元，且备件购买周期长，显然这不是科学、经济的方法。为此笔者采用了国产化元件进行替代。在分析中，考虑到如果选用国产同类型的电磁换向阀，使用一段时间，也会重复出现此类故障，另外这种小排量、高压、低温升、低泄漏系统对元件的制造质量要求较高，为此笔者采用了国产23QDF-6K型电磁球阀。由于该阀切断油路是靠钢球紧压在阀座上来实现的，实现了无泄漏，这是滑阀式电磁换向阀无法做到的。考虑到系统所需流量小，所以它可直接控制主油路，因此选用该阀比较科学合理。但是系统中定位式二位四通电磁换向阀无此类型电磁球阀可替换。为此笔者设计了用两个电磁球阀和一组液控单向阀解决了这一技术问题。改造后系统控制原理如图2所示。通过过渡板将电磁球阀和2AYF6D-AB(BA)液控单向阀组合在一起，其中过渡板自制。组合后的阀组中若某一电磁球阀意外失电，液控单向阀会锁住油缸原有位置，因此这一技术改进尊重了原设计思想。由于液控单向阀也具有极微量内泄漏特性，因此选用液控单向阀符合改进思路。（图片）
图2改进后的系统运行一年多来一直保持良好状况，在一次现场检测中，笔者测得系统保压时间长达10min之久，油温几乎接近当时的环境温度。
此项改进改变了机床长期以来工作不稳定的状况。由于降低了油温，减少了45处油缸密封件的老化和磨损，减少了停机检修时间，提高了机床的作业率，为公司创造了可观的经济效益。
12/16/2007
|
