鋼包提升裝置液壓系統故障

    某煉鋼廠仿德馬克型超低頭多點矯直板坯連鑄機在安裝調試過程中鋼包提升裝置液壓系統暴露出了鋼包回轉臺整體升降不暢、同時發出節拍似的振動和噪聲等問題。

(1)鋼包提升裝置液壓系統原理

圖M為鋼包提升裝置液壓系統原理圖。鋼包回轉臺整體升降由一個液壓缸驅動，避免了多缸驅動的不同步現象。1DT斷電、2DT通電時，壓力油進入液壓缸無桿腔（下腔），使活塞向上運動實現升降臂上升，有桿腔油液經雙單向節流閥通道回油節流，控制上升速度。1DT通電、2DT斷電時，壓力油進入有桿腔，升降臂下降，此時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液控單向閥反向回油，經單向節流閥的節流通道控制下降速度。

 

(2)故障原因分析

    經檢查各元件均正常，故系統故障并非由元件本身質量造成。后來經對液控單向閥進行結構分析，確認故障原因是元件選擇不當。原選擇的液控單向閥結構簡圖如圖N所示。當液流反向流動時，閥芯受力平衡表達式為：

                      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的控制油壓力。當閥門關閉，油液反向流動停止時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）調定后不變。

    由于系統中采用了單向節流閥調節液壓缸下降速度，故油液反向流動時，pA>0。而控制油壓力仍為溢流閥調定值，故閥芯受力平衡被破壞，閥芯左移使閥口關閉，出油反向流動，在反向出油腔中又產生背壓，又使液控單向閥關閉，一關一開反復進行，活塞下降和停止斷續進行，這樣便產生了振動和噪聲。

(3)故障解決方案

    ①方案I  提高控制油壓力，提高溢流閥3的調定壓力，補償節流壓力損失，使液控單向閥始終可以打開，但這樣系統壓力能損失太大。

    ②方案Ⅱ  選用帶外部泄油口的液控單向閥，其結構簡圖見圖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。

    在結構上一般A1<A，故(A1- A)pA<0。因此只要pK=[pBA+FKM+FS+FM+W]/AK時，即使pA>0，亦能始終使液控單向閥打開，而不會開、關斷續進行。

③方案Ⅲ  選用帶先導閥的外泄式液控單向閥（見圖P）。

如圖P所示，由于B口進油壓力較高，可采用先導閥預先泄壓。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可進一步調小。

(4)改造效果

限于備件情況，采用方案Ⅱ。改造后，沒有再出現單向閥打開、關閉斷續進行的現象，消除了振動和噪聲。

在進行系統設計選用有關元件時不但要了解其功能，還應清楚其結構類型，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，還需了解其結構，當系統需要有背壓存在時，應選擇帶有外泄口的液控單向閥。