曹 毓

（揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，揚(yáng)州 225127）

在過去幾年的假期社會(huì)實(shí)踐中，筆者和南通某廠的技術(shù)工人遇到油壓染色機(jī)的出入布液壓馬達(dá)輸出軸處經(jīng)常爆破的問題。具體的油壓染色機(jī)出入布液壓油路如圖1所示，機(jī)臺(tái)入布時(shí)，1B、2A、6A、7B、8A電磁線圈得電，換向閥處于相應(yīng)的機(jī)能位置，此時(shí)通過張力調(diào)節(jié)閥調(diào)整出入布液壓馬達(dá)（OMS型）的速度來(lái)控制布料的張力；機(jī)臺(tái)出布，控制則相反。該回路在布料出布或入布結(jié)束時(shí)，液壓馬達(dá)輸出軸處經(jīng)常爆破。筆者還從管理人員處了解到這一支液壓馬達(dá)價(jià)格高達(dá)6000元，且購(gòu)買周期較長(zhǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響工廠的生產(chǎn)進(jìn)度。

圖1 出入布液壓回路圖

1 設(shè)備概況介紹

據(jù)了解，油壓染色機(jī)為西德之產(chǎn)品，已運(yùn)轉(zhuǎn)使用長(zhǎng)達(dá)40多年，許多液壓元件已停止生產(chǎn)。

2 工況介紹

油壓染色機(jī)位于此廠染整車間，棉絮粉塵較多，空氣濕氣較大，液壓油容易被粉塵污染，水氣乳化，不利于液壓組件工作。

3 OMS315型出入布液壓馬達(dá)的特性

第一，低轉(zhuǎn)速高扭力，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；第二，回油耐壓高，最高回油壓力7.5MPa；第三，內(nèi)有止回閥，保證軸的密封壓力不會(huì)超過回油管路的壓力；第四，能承受較大的軸向和徑向負(fù)荷；第五，正常工作條件下壽命很長(zhǎng)。

4 故障原因分析

經(jīng)技術(shù)工人的拆卸分解，在筆者的輔助下檢查換向閥，溢流閥，未發(fā)現(xiàn)任何異常，并測(cè)試液壓組件工作，均為正常。

筆者分析認(rèn)為，液壓馬達(dá)輸出軸處經(jīng)常爆破與其內(nèi)部壓力有關(guān)：內(nèi)部壓力超過軸的密封額定壓力，馬達(dá)便會(huì)爆破。

那故障出現(xiàn)在出布或入布結(jié)束時(shí)，高壓從何而來(lái)?經(jīng)思考，機(jī)臺(tái)出入布結(jié)束，換向閥換向，那么問題就可能出現(xiàn)在換向過程中。出入布液壓馬達(dá)是靠1#、2#換向閥控制的，1#換向閥控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)向，2#換向閥控制馬達(dá)回油方式，換向過程中存在過渡過程，P、A、B、T口存在不同的通斷關(guān)系。1#、2#換向閥為4WE10E電磁換向閥，過渡機(jī)能如圖2所示。

圖2 4WE10E電磁換向閥機(jī)能符號(hào)

仔細(xì)分析可知，如果出入布結(jié)束瞬時(shí)，1#換向閥換向故障，2#換向閥正常換向，馬達(dá)內(nèi)部壓力會(huì)突然升高而爆破。

考慮到電磁換向閥換向雖然是短暫的，但還是需要時(shí)間，WE10電磁換向閥AC220V斷電換向時(shí)間為25ms，實(shí)際上由于閥的加工精度、電磁線圈、外界工況、油的狀況等方面的影響，換向閥斷電換向時(shí)間會(huì)比25ms更長(zhǎng)，1#、2#換向閥斷電換向時(shí)間會(huì)有差異，差異時(shí)間可能也會(huì)很長(zhǎng)，如果1#換向閥在2#換向閥換向后，那么馬達(dá)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生瞬間高壓，導(dǎo)致易爆破。

5 改善過程

經(jīng)過以上分析，如將2#換向閥更換為4WE10H電磁換向閥，過渡機(jī)能如圖3所示。換向過程中P口和A、B、T口相通，回油直接回油箱，馬達(dá)內(nèi)部不可能產(chǎn)生高壓，馬達(dá)不會(huì)被爆破而損壞。其中，存在幾個(gè)問題點(diǎn)。

第一，由于該廠所屬公司采購(gòu)制度限制，購(gòu)買4WE10H電磁換向閥時(shí)間較長(zhǎng)，至少2個(gè)月；第二，如在購(gòu)買換向閥時(shí)，出入布液壓馬達(dá)爆破，該馬達(dá)為丹麥產(chǎn)品，不單獨(dú)銷售零配件，更換馬達(dá)，維修費(fèi)用較高；第三，如出入布液壓馬達(dá)爆破，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量；第四，改善費(fèi)用較高，4WE10H電磁換向閥單價(jià)約為2500元，該廠油壓染色機(jī)共有5臺(tái)，人工費(fèi)用不算，改善費(fèi)用為：2500×5=12500（元）。

圖3 4WE10H電磁換向閥機(jī)能符號(hào)

更換4WE10H電磁換向閥的意義為：2#換向閥的P口永遠(yuǎn)不可能封閉，出入布液壓馬達(dá)回油會(huì)順暢，不會(huì)產(chǎn)生瞬間高壓。

根據(jù)更換4WE10H電磁換向閥的意義，進(jìn)行了相關(guān)改善，在出入布液壓馬達(dá)上增設(shè)了回油管路，不管機(jī)臺(tái)出布、入布，還是出布、入布結(jié)束停止瞬間，液壓馬達(dá)回油會(huì)順暢，不會(huì)產(chǎn)生瞬間高壓。

經(jīng)事后了解，改善費(fèi)用僅為300元，此后沒有發(fā)生過出入布液壓馬達(dá)爆破的現(xiàn)象，大大降低了設(shè)備故障，保證了工廠生產(chǎn)效率。

6 結(jié)論與感想

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用換向閥除注意中位機(jī)能外，不能忽視過渡機(jī)能的作用；合理改善設(shè)備應(yīng)該在保證設(shè)備必備功能，降低設(shè)備故障的前提下，追求成本最低；“紙上得來(lái)終覺淺，絕知此事要躬行”，理論與實(shí)踐相結(jié)合，才可以收獲更多。