鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)故障

    某煉鋼廠仿德馬克型超低頭多點(diǎn)矯直板坯連鑄機(jī)在安裝調(diào)試過程中鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)暴露出了鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)整體升降不暢、同時(shí)發(fā)出節(jié)拍似的振動(dòng)和噪聲等問題。

(1)鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)原理

圖M為鋼包提升裝置液壓系統(tǒng)原理圖。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)整體升降由一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，避免了多缸驅(qū)動(dòng)的不同步現(xiàn)象。1DT斷電、2DT通電時(shí)，壓力油進(jìn)入液壓缸無桿腔（下腔），使活塞向上運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降臂上升，有桿腔油液經(jīng)雙單向節(jié)流閥通道回油節(jié)流，控制上升速度。1DT通電、2DT斷電時(shí)，壓力油進(jìn)入有桿腔，升降臂下降，此時(shí)3DT通電，接通液控單向閥的控制油路，使液壓缸無桿腔油液經(jīng)液控單向閥反向回油，經(jīng)單向節(jié)流閥的節(jié)流通道控制下降速度。

 

(2)故障原因分析

    經(jīng)檢查各元件均正常，故系統(tǒng)故障并非由元件本身質(zhì)量造成。后來經(jīng)對(duì)液控單向閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確認(rèn)故障原因是元件選擇不當(dāng)。原選擇的液控單向閥結(jié)構(gòu)簡圖如圖N所示。當(dāng)液流反向流動(dòng)時(shí)，閥芯受力平衡表達(dá)式為：

                      pKAK-pAAK-FKM=pBA-pAA+FS+FM+W                 (4-1)

式中  pK——控制油壓力；

      pA——反向出油腔油液壓力；

      pB——反向進(jìn)油腔油液壓力；

      FM——錐閥的總摩擦阻力；

      FKM——控制活塞摩擦阻力；

      Fs——彈簧作用力；

      W——閥芯重力；

      AK——控制活塞面積；

      A——閥座口面積。

 

    由此可知控制油壓力：

                pK=[pBA+ (AK-A)pA+FKM+FS+FM+W]/AK              (4-2)

該值是保證反向流動(dòng)的控制油壓力。當(dāng)閥門關(guān)閉，油液反向流動(dòng)停止時(shí)pA =0，

                     pK=[pBA+FKM+Fs+FM+W]/AK                   (4-3)

    該值是打開液控單向閥的最小控制壓力，由溢流閥3（圖M）調(diào)定后不變。

    由于系統(tǒng)中采用了單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)液壓缸下降速度，故油液反向流動(dòng)時(shí)，pA>0。而控制油壓力仍為溢流閥調(diào)定值，故閥芯受力平衡被破壞，閥芯左移使閥口關(guān)閉，出油反向流動(dòng)，在反向出油腔中又產(chǎn)生背壓，又使液控單向閥關(guān)閉，一關(guān)一開反復(fù)進(jìn)行，活塞下降和停止斷續(xù)進(jìn)行，這樣便產(chǎn)生了振動(dòng)和噪聲。

(3)故障解決方案

    ①方案I  提高控制油壓力，提高溢流閥3的調(diào)定壓力，補(bǔ)償節(jié)流壓力損失，使液控單向閥始終可以打開，但這樣系統(tǒng)壓力能損失太大。

    ②方案Ⅱ  選用帶外部泄油口的液控單向閥，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖O。

    從圖中知，控制油壓力為：

               pK=[pBA+(A1-A)pA+FKM+FS+FM+W]/AK             (4-4)

    式中，A1為A腔壓力作用在控制活塞活塞桿上的面積。

    在結(jié)構(gòu)上一般A1<A，故(A1- A)pA<0。因此只要pK=[pBA+FKM+FS+FM+W]/AK時(shí)，即使pA>0，亦能始終使液控單向閥打開，而不會(huì)開、關(guān)斷續(xù)進(jìn)行。

③方案Ⅲ  選用帶先導(dǎo)閥的外泄式液控單向閥（見圖P）。

如圖P所示，由于B口進(jìn)油壓力較高，可采用先導(dǎo)閥預(yù)先泄壓。在單向閥的錐閥芯中裝一更小的錐閥芯b（有的是鋼球），稱先導(dǎo)閥芯（或泄壓閥芯）。因該閥芯承壓面積小，無需多大壓力便可將它先行頂開，A、B兩腔隨即通過先導(dǎo)閥芯圓桿上的小缺口c相互溝通使B腔逐漸泄壓，直到控制活塞將主閥芯推離閥座，使單向閥的反向通道打開。這樣一來，控制油壓力pK可進(jìn)一步調(diào)小。

(4)改造效果

限于備件情況，采用方案Ⅱ。改造后，沒有再出現(xiàn)單向閥打開、關(guān)閉斷續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象，消除了振動(dòng)和噪聲。

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用有關(guān)元件時(shí)不但要了解其功能，還應(yīng)清楚其結(jié)構(gòu)類型，選用合適的液壓元件。本例中除了解液控單向閥可作為液壓鎖的功能外，還需了解其結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)需要有背壓存在時(shí)，應(yīng)選擇帶有外泄口的液控單向閥。