文/梁家春·奇瑞汽車股份有限公司制造中心設(shè)備動(dòng)力部

壓力機(jī)工作臺(tái)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(dòng)力部

壓力機(jī)工作臺(tái)主要用來(lái)安裝、切換模具，由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(tái)必須有足夠的夾緊力，否則壓力機(jī)工作時(shí)工作臺(tái)將存在位移。在使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)故障率很高，尤其是氣動(dòng)泵損壞頻繁，這一直是困擾維修人員的難題。經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，把液壓系統(tǒng)中氣動(dòng)泵改造為蓄能器后，故障率明顯降低。本文通過(guò)分析工作臺(tái)結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)工作原理，剖析了氣動(dòng)泵損壞原因，并介紹了液壓系統(tǒng)改造方案。

工作臺(tái)結(jié)構(gòu)

壓力機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)由工作臺(tái)板、小車體、滾輪、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。機(jī)床配有單工作臺(tái)或雙工作臺(tái)。工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)通常有氣動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。其中雙工作臺(tái)開(kāi)動(dòng)方式有“左右”開(kāi)動(dòng)或“T”型開(kāi)動(dòng)。為了工作臺(tái)能夠順利的開(kāi)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(gè)頂起和落下液壓油缸。為了使工作臺(tái)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(gè)液壓式夾緊器，通過(guò)液壓管路與工作臺(tái)液壓泵站聯(lián)成一個(gè)系統(tǒng)。

液壓系統(tǒng)工作原理

改造前的工作臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理如圖1所示。工作臺(tái)開(kāi)動(dòng)時(shí)，壓力機(jī)滑塊必須在上死點(diǎn)位置，通過(guò)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(kāi)始供油，工作臺(tái)在機(jī)床內(nèi)開(kāi)始放松，但放松液壓油缸到極限位置時(shí)，隨著液壓系統(tǒng)壓力不斷升高，工作臺(tái)開(kāi)始頂起。工作臺(tái)機(jī)床內(nèi)頂起到位后發(fā)出信號(hào)，同時(shí)放松壓力繼電器接通，工作臺(tái)可以開(kāi)動(dòng)。開(kāi)到機(jī)床以外規(guī)定位置時(shí)，工作臺(tái)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(tái)開(kāi)始落下，機(jī)床外導(dǎo)軌落下到位發(fā)信號(hào)同時(shí)放松壓力繼電器再次接通，工作臺(tái)可以前后方向開(kāi)動(dòng)。開(kāi)到中間位置時(shí)，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(tái)開(kāi)始頂起，機(jī)床外導(dǎo)軌頂起到位后發(fā)信號(hào)，同時(shí)放松壓力繼電器再次接通，工作臺(tái)可以左右方向開(kāi)動(dòng)。安裝好模具的工作臺(tái)向機(jī)床內(nèi)開(kāi)進(jìn)直至完全到位。YV3、YV5電磁閥得電換向工作臺(tái)開(kāi)始落下，當(dāng)工作臺(tái)就位檢測(cè)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，YV5電磁閥失電復(fù)位，工作臺(tái)開(kāi)始夾緊，夾緊到位時(shí)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(shí)機(jī)床方可開(kāi)動(dòng)。當(dāng)夾緊壓力低于13MPa時(shí)，工作臺(tái)夾緊會(huì)不牢固，沖壓時(shí)可能出現(xiàn)工作臺(tái)移位而損壞模具與沖壓零件。

圖1 改造前工作臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理

氣動(dòng)泵損壞原因分析

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

氣動(dòng)泵的工作原理為：氣壓推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)則形成吸、壓油的過(guò)程，通過(guò)氣液平衡來(lái)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(dòng)泵是用來(lái)給液壓系統(tǒng)保壓的。而齒輪泵流量大，用來(lái)提高工作臺(tái)更換速度。壓力機(jī)在正常工作時(shí)氣動(dòng)泵保持液壓系統(tǒng)要有恒定壓力來(lái)維持工作臺(tái)有足夠的夾緊力。

因?yàn)橐簤合到y(tǒng)工作時(shí)對(duì)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(dòng)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(dòng)泵就開(kāi)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(guò)選用更好的液壓滑閥降低內(nèi)泄量）?，F(xiàn)場(chǎng)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(tái)工作在夾緊狀態(tài)時(shí)間約為23h。推算出氣動(dòng)泵一天要補(bǔ)壓近2000次。氣動(dòng)泵工作壽命也就只有20萬(wàn)次，故M-36型的氣動(dòng)泵損壞較頻繁?；钊麠U拉毛、漏油、漏氣或不能建立壓力。針對(duì)此問(wèn)題我們也對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查維護(hù)：

⑴對(duì)整個(gè)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(duì)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(méi)有外部泄漏。

⑶對(duì)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(wú)外泄漏、無(wú)上、下腔串油。

⑷對(duì)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(shí)更換。

通過(guò)以上改進(jìn)措施，還是消除不了M-36型氣動(dòng)泵頻繁損壞。一旦發(fā)生氣動(dòng)泵損壞，壓力機(jī)就不能正常安全工作，也無(wú)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(dòng)泵頻繁損壞的問(wèn)題，我們制定新的改造方案，采用蓄能器的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保壓，以確保壓力機(jī)工作臺(tái)正常工作時(shí)有足夠的夾緊力，方案技術(shù)評(píng)估可行，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、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(tái)液壓系統(tǒng)原理。

在現(xiàn)有的工作臺(tái)液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上，關(guān)閉氣動(dòng)泵壓縮空氣，關(guān)閉氣動(dòng)泵進(jìn)油口，把M-36型氣動(dòng)泵、氣動(dòng)三聯(lián)件拆除。然后對(duì)蓄能器、壓力表、壓力繼電器、電磁閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)始調(diào)試。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試步驟具體有以下5步。

⑴完全松開(kāi)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(shí)觀察壓力表，當(dāng)壓力表指示壓力在13MPa時(shí)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(duì)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(shí)鎖定。調(diào)整高壓繼電器調(diào)節(jié)螺釘，壓力繼電器信號(hào)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(shí)，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(tái)液壓系統(tǒng)原理

⑸電氣程序調(diào)試，工作臺(tái)夾緊或放松頂起時(shí)高壓繼電器動(dòng)作，電機(jī)停止。此時(shí)系統(tǒng)壓力為15MPa。此后蓄能器會(huì)向液壓系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)壓，同時(shí)系統(tǒng)壓力緩慢下降，當(dāng)降到13MPa時(shí)，夾緊壓力繼電器或放松壓力繼電器“斷開(kāi)”。電機(jī)再次啟動(dòng)補(bǔ)壓直至高壓繼電器接通為止。壓力機(jī)正常工作時(shí)，工作臺(tái)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(shí)，工作臺(tái)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(shí)，蓄能器會(huì)向液壓系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)壓，同時(shí)系統(tǒng)壓力緩慢下降，當(dāng)降到13MPa時(shí)，夾緊壓力繼電器或放松壓力繼電器“斷開(kāi)”，電機(jī)再次啟動(dòng)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(kāi)”的瞬間壓力機(jī)會(huì)停止工作，PLC程序設(shè)定延時(shí)（調(diào)試為20s）。同時(shí)系統(tǒng)中安裝YV6電磁閥，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電磁閥YV6同時(shí)得電，實(shí)現(xiàn)齒輪泵和電機(jī)空載啟動(dòng)，正常運(yùn)行后電磁閥失電（程序調(diào)試延時(shí)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(yǔ)

改造后的液壓系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，電機(jī)的啟動(dòng)間隔時(shí)間約為30min，而每次運(yùn)行時(shí)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(dòng)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。