楊莉華

(四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川攀枝花617000)

軋鋼廠(chǎng)液壓式推鋼機(jī)主要由液壓泵站、中間管路、控制閥臺(tái)和液壓缸動(dòng)作機(jī)構(gòu)4 個(gè)部分組成，在工作時(shí)，液壓泵輸出壓力油提供動(dòng)能，壓力油通過(guò)中間管路、控制閥臺(tái)進(jìn)入液壓缸，利用液壓缸的伸縮帶動(dòng)推頭完成推送鋼坯的過(guò)程。推鋼機(jī)推頭的前進(jìn)后退由控制閥臺(tái)控制完成，具有操作簡(jiǎn)單方便、推力大、動(dòng)作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。但由于設(shè)備場(chǎng)地限制和設(shè)計(jì)上存在的缺陷，某軋鋼廠(chǎng)所使用的液壓式推鋼機(jī)故障頻發(fā)，嚴(yán)重制約生產(chǎn)節(jié)奏，影響鋼材產(chǎn)量并造成較大的油耗和更換備件的費(fèi)用。

1 推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理

圖1 所示為該軋鋼廠(chǎng)液壓推鋼機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖，是由1 個(gè)三位四通P 型電磁閥為先導(dǎo)閥和4 個(gè)插裝閥1、2、3、4 構(gòu)成的“O”型中位職能電液插裝邏輯閥的回路。其液壓系統(tǒng)主要由電液換向閥、前進(jìn)調(diào)速閥組(未畫(huà)出)、后退調(diào)速閥組(未畫(huà)出)和液壓缸組成。其中液壓缸為執(zhí)行元件，帶動(dòng)推鋼機(jī)推頭一起運(yùn)動(dòng)完成推鋼機(jī)推鋼動(dòng)作;兩個(gè)調(diào)速閥組通過(guò)節(jié)流孔控制流過(guò)閥件的液體流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)推鋼機(jī)前進(jìn)和后退的速度控制;電液插裝邏輯閥是該液壓回路的換向機(jī)構(gòu)。如圖1 所示，當(dāng)電磁換向閥兩邊均不得電時(shí)，換向閥執(zhí)行中位機(jī)能，壓力油經(jīng)過(guò)換向閥流入4個(gè)插裝閥的控制口，插裝閥閥芯在其作用下全部關(guān)閉，油路中沒(méi)有油液流動(dòng)，推鋼機(jī)保持靜止。當(dāng)換向閥線(xiàn)圈左邊得電時(shí)，P 口壓力油流入2 號(hào)、4 號(hào)插裝閥的控制口，而1 號(hào)、3 號(hào)插裝閥的控制口與油箱相通，控制口壓力降低，1 號(hào)和3 號(hào)插裝閥閥芯在高壓油作用下向上打開(kāi)，壓力油經(jīng)由P→B 口→前進(jìn)調(diào)速閥組→液壓缸的無(wú)桿腔，液壓缸有桿腔的油則流經(jīng)后退調(diào)速閥組→A 口→T 口→油箱，活塞桿伸出，推鋼機(jī)完成向前推鋼的動(dòng)作。反之，當(dāng)電磁換向閥右邊得電時(shí)，在壓力油作用下1 號(hào)和3 號(hào)插裝閥關(guān)閉，2 號(hào)和4 號(hào)插裝閥打開(kāi)，P 口壓力油經(jīng)2 號(hào)插裝閥A 口→退回調(diào)速閥組→液壓缸有桿腔，液壓缸無(wú)桿腔的油經(jīng)過(guò)前進(jìn)調(diào)速閥組→B 口→T 口流回油箱，活塞桿縮回，推鋼機(jī)完成退回的動(dòng)作。

圖1 推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

2 故障表現(xiàn)形式

(1)推鋼機(jī)啟動(dòng)和回程過(guò)程中，閥臺(tái)附近管路抖動(dòng)劇烈，噪聲大，常造成中間管路應(yīng)力集中部位和焊接部位破裂，導(dǎo)致大量漏油，使得整個(gè)液壓系統(tǒng)壓力降低，推鋼機(jī)無(wú)法正常工作。

(2)液壓管接頭處密封件經(jīng)常損壞，使用壽命降低。

(3)液壓缸內(nèi)密封件損壞出現(xiàn)內(nèi)泄，導(dǎo)致推鋼機(jī)工作不正常。若處理不及時(shí)，缸筒內(nèi)壁易被拉傷，造成液壓缸整體報(bào)廢。

(4)推鋼機(jī)動(dòng)作可靠性差。

3 故障原因分析

在對(duì)推鋼機(jī)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn):推鋼機(jī)液壓管路振動(dòng)、噪聲大、接頭密封件損壞、液壓缸內(nèi)泄等故障，均由系統(tǒng)中存在較大的液壓沖擊引起。這與推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷、元件規(guī)格選擇不匹配、場(chǎng)地布局不合理等因素有關(guān)。

3.1 插裝閥開(kāi)啟速度過(guò)快造成沖擊

對(duì)于外控供油方式的插裝元件，開(kāi)啟速度的主要決定因素是插裝閥A 腔和B 腔的壓力pA、pB以及控制油腔X (C)腔排油管(往油箱)的流動(dòng)阻力。當(dāng)pA和pB很大，而X 腔排油很暢通時(shí)，閥芯上下作用力差將很大，所以開(kāi)啟速度將極快，以至造成很大的沖擊和振動(dòng)。由圖1 可知，在推鋼機(jī)靜止的時(shí)候，壓力油作用在2 號(hào)插裝閥的B 口和3 號(hào)插裝閥的A 口，使得B 口與A 口一直保持著約等于系統(tǒng)壓力的高壓狀態(tài)，且積累著相當(dāng)大的壓力能。由于插裝閥通徑大、壓差高，當(dāng)2 號(hào)或者3 號(hào)插裝閥被打開(kāi)的瞬間，壓力能急劇降低，落差增大，高壓大流量液壓油通過(guò)插裝閥流入回路，產(chǎn)生巨大的液壓沖擊。

3.2 元件選擇不當(dāng)引起振動(dòng)和噪聲

1 號(hào)和4 號(hào)放油插裝閥尺寸規(guī)格如果選擇不合適，沒(méi)有足夠的通流能力，會(huì)出現(xiàn)回路阻力過(guò)大引起振動(dòng)和噪聲現(xiàn)象。此推鋼機(jī)系統(tǒng)4 個(gè)插裝閥型號(hào)(通徑)一樣，必然會(huì)加劇振動(dòng)和噪聲。

3.3 回路設(shè)計(jì)不合理造成壓力干擾

該推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)是由1 個(gè)三位四通P 型電磁閥為先導(dǎo)閥和4 個(gè)插裝閥構(gòu)成的“O”型中位職能的電液插裝邏輯閥的回路，由主油路引出的控制油pX經(jīng)“P”型中位機(jī)能三位四通電磁換向閥分別進(jìn)入4 個(gè)插裝閥的控制腔。理論上講，電磁換向閥處于中位時(shí)，各插裝閥 (1、2、3、4)應(yīng)全部關(guān)閉，P、T、A、B 互不相通，但在實(shí)際工作時(shí)，這種中位封閉式結(jié)構(gòu)往往會(huì)引起壓力干擾，在P、T、A、B 4 個(gè)油口中仍然會(huì)出現(xiàn)某兩個(gè)短時(shí)溝通的現(xiàn)象。例如在P－B、A－T 的工況下，液壓缸活塞左行，過(guò)渡到中位時(shí)，由于液壓缸的慣性，會(huì)給A 腔加壓，出現(xiàn)壓力pA升高大于pX的現(xiàn)象，這樣1 號(hào)插裝閥打開(kāi)，仍然有A→T 的油流存在，使系統(tǒng)工作出現(xiàn)不正常，造成推鋼機(jī)動(dòng)作可靠性差。

3.4 場(chǎng)地布局不合理

因場(chǎng)地限制，液壓站與控制閥臺(tái)之間液壓管比較長(zhǎng)，彎頭數(shù)量多，還存在約20 m 的高度差。液壓站蓄能器組在該液壓系統(tǒng)中僅僅起到補(bǔ)償壓力流量的作用，不能很好地發(fā)揮緩沖作用，管路振動(dòng)和噪聲大。

4 故障解決方案

4.1 液壓系統(tǒng)改造

改造后的液壓系統(tǒng)圖如圖2 所示。在每組插裝閥控制腔的排油管路上加裝單向節(jié)流閥，通過(guò)節(jié)流孔調(diào)速作用來(lái)控制插裝閥的開(kāi)閉時(shí)間，從而減少閥件快速開(kāi)閉引起的液壓沖擊。

圖2 改造后的推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)圖

同時(shí)，增加3 個(gè)單向閥，這樣不管何種現(xiàn)象出現(xiàn)，控制油壓力pX始終取自p、pA、pB中壓力最高者，使其在中位及工作位置時(shí)，插裝閥1 ～4 將嚴(yán)格按照預(yù)定的控制處于正確的工作狀態(tài)，達(dá)到預(yù)防壓力干擾的目的。

另外，插裝閥規(guī)格選取，1 號(hào)和4 號(hào)插裝閥的尺寸選擇比2 號(hào)和3 號(hào)插裝閥大一個(gè)規(guī)格檔次，以增大過(guò)流能力，從而減小噪聲和振動(dòng)現(xiàn)象。

4.2 重新布管，減少管路帶來(lái)的液壓沖擊

為了減少由液壓管路產(chǎn)生的液壓沖擊和液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對(duì)液壓管路進(jìn)行了如下優(yōu)化:首先，將推鋼機(jī)控制閥臺(tái)移動(dòng)至兩推鋼機(jī)液壓缸中間位置，從而減少了管道長(zhǎng)度，同時(shí)使閥臺(tái)與兩推鋼機(jī)距離大致相等，方便了對(duì)推鋼機(jī)同步運(yùn)行的控制;在重新布管的時(shí)候，最大限度減少了彎頭數(shù)目，在轉(zhuǎn)彎不可避免的地方，采用鈍角轉(zhuǎn)彎模式，取消了直角彎頭，避免了因管道引起的液壓沖擊。同時(shí)，在對(duì)推鋼機(jī)硬管進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，利用軟管吸振功能，將部分管路改造成軟管連接，并使拆裝更加方便。

4.3 發(fā)揮蓄能器吸收沖擊的作用

從前面的分析中已經(jīng)知道:在推鋼機(jī)動(dòng)作周期內(nèi)，蓄能器沒(méi)有起到吸收壓力脈動(dòng)的作用。將蓄能器組由液壓站位置移動(dòng)至操作臺(tái)下方，盡量靠近閥臺(tái)，從而充分發(fā)揮其吸收壓力脈動(dòng)的功能，以達(dá)到減小液壓沖擊的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)推鋼機(jī)液壓系統(tǒng)改造、管路優(yōu)化和蓄能器搬遷等一系列措施的實(shí)施，液壓推鋼機(jī)振動(dòng)、噪聲、壓力干擾等故障問(wèn)題得到根本解決，大幅度提高了液壓缸、密封件等備件的使用壽命，極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，效果顯著。

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