大型機床液壓系統(tǒng)故障探討與對策.

1、大型機床液壓系統(tǒng)故障探討與對策張順廷 馬文忠 遼寧省葫蘆島市龍港區(qū)島里 葫蘆島濱海水電大件制造有限責任公司 郵編 125004 摘要本文介紹了目前國內(nèi)大型機床 CK53160G數(shù)控立車及T6925/1鏜銃床的液壓系統(tǒng) 常見故障，分析了故障原因，進行了有益的探索并采取了成功的治理措施。關(guān)鍵詞 大型機床 液壓系統(tǒng) 故障分析 治理措施引言葫蘆島濱海水電大件制造有限責任公司 CK53160C型單臂數(shù)控立車（簡稱16m 立車）和T6925/1數(shù)顯落地鏜銑床（簡稱250鏜銑床）是公司主干加工設(shè)備, 屬部管關(guān)鍵設(shè)備 ,兩臺設(shè)備均由武漢重型機床廠制造。 1 990年安裝并投入使用， 先后為鹽灘、五強溪、蓮花、

2、三峽等水電站的轉(zhuǎn)輪、下機架等大件的加工起到了 不可代替的作用，創(chuàng)造了可喜的經(jīng)濟效益。由于這兩臺設(shè)備屬于重、大、稀、全 類型設(shè)備， 保證它們良好的運行狀態(tài)， 非傳統(tǒng)的機械傳動所能保證， 必須有完備 的液壓系統(tǒng)， 即靜壓技術(shù)、液壓自動控制技術(shù)、 潤滑技術(shù)的強有力支持。 幾年來 , 本人與維修工人一起結(jié)合現(xiàn)場運轉(zhuǎn)實踐， 對兩臺設(shè)備的液壓系統(tǒng)進行了深入細致 的研究，對液壓系統(tǒng)頻發(fā)的故障現(xiàn)象進行了有益探討， 并對影響機床運行的關(guān)鍵 部位液壓故障采取了有效的整治措施 , 收到了良好的治理效果?，F(xiàn)介紹如下：一.16m數(shù)控立車1 立柱移動導(dǎo)軌靜壓系統(tǒng)故障整治 故障現(xiàn)象：調(diào)整加工工件直徑或卸活需要移動立柱時，啟

3、動立柱移動油泵 站后，油泵發(fā)出刺耳的尖叫噪聲， 油管劇烈顫震，立柱移不動，持續(xù)時間長時（ 3min 以上）往往震裂油管造成油噴。據(jù)統(tǒng)計，近年來每年大約震裂油管不下 5 次，而 且越是在冬季， 故障越是嚴重， 此種故障長期以來已成為困擾機修工人的一個頭 疼問題。故障原因的分析與探討：從靜壓形成的機理及流體力學(xué)理論分析，產(chǎn)生油泵 尖叫噪聲和油管震裂是由于液壓沖擊和空穴現(xiàn)象造成的，即油泵在啟動的瞬間， 進油管內(nèi)吸空， 油液跟不上， 造成局部真空， 進而又使管內(nèi)油液因流速突變產(chǎn)生 氣泡（空穴現(xiàn)象） ，及后來的壓力沖擊，從而產(chǎn)生巨大的噪聲和振動。這種壓力 峰值有時會大到足以使液壓組件破壞的地步， 故會使

4、油管崩裂。 而在冬季， 由于 溫度降低，油夜流動更差， 更會加劇如上吸空及壓力突變， 從而更加深了故障發(fā) 生的頻度?，F(xiàn)場實物觀察發(fā)現(xiàn)原設(shè)計油泵的擺放位置因?qū)嶋H空間零件限制存在如下問 題：（ 1 ）油泵與油池相對位置高度差過大， 油池在床身導(dǎo)軌下外側(cè)， 油泵則安裝立柱內(nèi)滑座板上，高度差超過 im易造成停用時對進油管內(nèi)液壓油全部泄回油 池。（2） 吸油管受立柱內(nèi)滑座板、隔筋板等限制，從泵端至油池轉(zhuǎn)過三個90 角，從而增加了壓力損失及加長了油管長度。（3）進油管太細（10）增加了吸油阻力。采用的整改措施：根據(jù)以上分析結(jié)合現(xiàn)場實際情況采用如下措施，在油泵的吸油口與初級濾油器之間增設(shè)一單向閥， 解決因泵

5、與油池相對高度差過大，停用 期間泄油問題，清除液壓沖擊及空穴現(xiàn)象。如圖1-1所示：圖1-1吸油回路液壓圖這里單向閥的 選擇要考慮兩個 因素：一是流量參 數(shù)，要與油泵相匹 配；二是開啟壓 力，理論上越小越 好，以便減小壓力 損失?；谝陨蟽?點，我們選擇了 I 100單向閥。其 基本上參數(shù)為：流 量10L/min，開啟 壓力 0.01MPa10銅管改換成24鍍鋅管，擴大了流通口徑，同時改變更換吸油管， 改善管路布局。將原 原布管的三次轉(zhuǎn)角。片面追求工藝安裝效果而造成的沿程壓力損失過大及管線冗 長的弊病，結(jié)合現(xiàn)場實際，通過開鉆過管孔，追求最短路徑，盡量避免轉(zhuǎn)角，實 在避免不了也要忌用硬彎，采用小曲

6、率緩彎。根據(jù)上述原則思路，我們實施了技術(shù)改造。經(jīng)設(shè)計、制作、安裝到調(diào)試，達 到了預(yù)期效果，從而解決了立柱移動油泵刺耳尖叫噪聲及油管顫振以致崩裂的問 題。2橫梁接油盤嚴重漏油，回油堵塞的整治故障現(xiàn)象：機床停止運轉(zhuǎn)后，橫梁接油盤因回油溢滿而泄漏；回油孔常因油 垢等雜物淤堵，以上現(xiàn)象在冬季尤為嚴重。故障原因分析：產(chǎn)生泄漏的原因主要有三點：（1）、接油盤盛油容積過??；（2）、 回油管過細，且位置不佳；（3）、回油泵與機床總電源同步設(shè)計上考慮欠周。如 圖1-2所示：60cm容積顯然接油盤是整 個橫梁系統(tǒng)回油 的集散地，這里 除潤滑回油外， 滑座靜壓及“卸 荷梁”靜壓，刀 桿靜壓等均匯集 在這里經(jīng)回油管

7、由泵抽回油箱。 每分鐘回油大約 6L,接油盤長 iim高度只有立柱滑座去油泵接油盤刀桿橫梁0油箱回油管圖1-3改造后橫梁接油盤回路圖不足?；赜凸芎冈诮佑捅P下面，直徑 15,入油口又無下凹度，造成流速緩慢，因 接油盤裸露于空氣中，車間工作環(huán)境惡劣，灰塵彌漫，油垢雜物等又及易堵塞入 油口，造成堵塞?；赜捅秒娫磁c機床電源同步控制，造成機床電源關(guān)閉后，回油泵也斷電，此時大量的回油仍舊源源不斷的匯集到接油盤，因此造成溢滿泄露 采取措施：根據(jù)以上分析，采取如下兩點改進措施。如圖1-3所示：(1)在原接 油盤右端下面增 設(shè)儲油箱。儲油 箱體積為2500X1000 x 800(mm), 回油管25并焊 在離箱

8、底高50mm 側(cè)面上。新增油箱有 如下好處：a.解 決了原接油盤容 量不足，即使停 車20min也不至于溢滿泄漏；b.回油管焊在離箱底高50mmM面上,得以使油垢沉積于箱底面不至 于淤堵回油管，從而也改善了回油泵的吸油質(zhì)量。(2)增設(shè)浮球液面控制器，實現(xiàn)回油自動控制。原設(shè)計回油控制與機床同步，沒有考慮到回油系統(tǒng)的滯后性，而且機床工作期間不管回油量變化油泵始終運轉(zhuǎn)， 也不盡科學(xué)。新增油箱后有了油儲存，給油 泵自動啟閉創(chuàng)造了條件。經(jīng)分析選擇了 UOK-02型浮球液位控制器，把它裝配到 儲油箱上，調(diào)節(jié)浮球的位置，即可實現(xiàn)回油自動控制。當?shù)竭_或高于設(shè)定油面時， 油泵啟動；低于此油面時，油泵自動停止。從

9、而保證了油面絕無溢出可能，又實 現(xiàn)了油泵經(jīng)濟運轉(zhuǎn)。以上兩項措施的實施，較好的解決了 16m數(shù)控立車橫梁接油盤嚴重漏油問 題，收到了良好效果。二.250鏜銑床1 床身漏油的治理機床安裝投入使用后，隨著時間的推移，發(fā)現(xiàn)床身周圍基礎(chǔ)上有油滲出，而 且近年來呈日益嚴重之勢。開始以為是周邊油槽泄漏，經(jīng)油槽檢修后過一段時間 觀察，仍就未根除漏油毛病。后經(jīng)現(xiàn)場查找，圖紙分析，終于發(fā)現(xiàn)了“漏源”在 床身地腳螺栓蓋板密圭寸處。如圖2-1所示，此圖是機床橫斷面 剖視圖。從圖中看 出，中路地腳螺栓上 方（即機床床身縱 向）為回油油道，靠 密封蓋擋住油，不讓 油滲到地基面上。如 今油順著地腳螺栓 滲漏到地基面上，問

10、題就出在密封蓋O型橡膠密圭寸圈上從圖2-2 （M放大圖）中分析。圖中所示，此種密封為徑向密封，靠密封蓋O型圈圖2-2 M放大圖掉的缺痕，是什么原因造成此后果呢?與本體間的徑向頂力壓迫 O型密封圈，使 O型密封圈徑向貼緊形變，而達到密封效 果，今仍發(fā)生泄漏，說明 O型圈選擇不當 或因損壞所致。實際檢修發(fā)現(xiàn)，所有的 O 型圈沿邊緣都有不同程度的缺損，即被剪請看圖2-3 （O型圈剪力圖）Qz原密封蓋O-Qz圖2-3 0型圈剪力圖由圖中可知，當安裝密封蓋 時，必然施加力P,在密封蓋與 本體的共同作用下，O型圈上產(chǎn) 生了大小相等，方向相反的剪力 Qz和-Qz，從機械配合的類型看, 密封配合此種選擇為18

11、0H10/h10,其最大間隙為0.36mm而O形密封圈圈體直徑為 6,故剪力的作用就如同剪刀剪切一樣。因此安裝地腳螺栓密封蓋時O型圈受到剪切傷害是不可避免的，由此可見，當初選擇O型密封圈徑向密封方式漏油問題， 必壓蓋螺栓O型圈圖2-4 O型圈的軸向密封須改變密封方式。為此，決定改 變原O型圈的徑向密封為軸向 密封。見圖2-4 （O型圈的軸向 密封）。按此方案到現(xiàn)場測繪了 壓蓋的實際尺寸，重新選擇了 O 型密封圈，因?qū)嶋H位置限制，壓 蓋的外形及緊固螺栓的位置都 作了非常規(guī)的形式，制作工藝比 較麻煩。此項工作經(jīng)設(shè)計制作、 安裝后，實際效果很好，從而解決了幾年來床身嚴重漏油的問題。2 立柱行走爬行，

12、晃動的靜壓調(diào)整。故障現(xiàn)象及檢測：近年來，250鏜銑床在實際運轉(zhuǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)立柱行走爬行、晃動，盤銑平面時則加工刀紋不均，加工工件達不到粗糙度要求，此 時伴隨著電流指示波動，嚴重時甚至出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。經(jīng)實際檢測，用百分表打出 立柱四角浮起量如下：（單位：mr）0.090.140.02立柱斷面 -0.01圖2-5調(diào)前立柱浮起量見圖2-5立柱浮起量最大為 0.14mm 最量為-0.01毫m最大差值為0.15mm根據(jù)靜理論，靜壓間隙（即浮浮起量）應(yīng)在0.02-0.03mm之間，差值最大為 0.2mm 顯然250鏜銑床立柱四角浮起量不一，且差值過大，因而造成了立柱傾斜，使立柱行走時發(fā)生爬行、晃動以至于

13、卡阻，問題就出在靜壓系統(tǒng)上機理分析及調(diào)整：如圖2-6 “立柱靜壓分析系統(tǒng)圖”所示，a.b.c.d.e.f.g.h.i為立柱各靜壓點，出廠時已調(diào)整好。各點對應(yīng)值如表1：（單位：MPaabceefghi0.060.081.071.60.20.180.310.490.42表i出廠時調(diào)定值將“油分離器”上節(jié)流閥各對應(yīng)口安裝上壓力表（出廠調(diào)整后封堵，未裝表） 檢查各靜壓點壓力值，發(fā)現(xiàn)各點壓力值與原表規(guī)定有差異。調(diào)節(jié)各節(jié)流閥閥芯， 有的反映遲鈍，有的根本調(diào)不到位。ica b c d e f g h iAAAAAA（油分配器）圖2-6立柱靜壓系統(tǒng)圖分析原因可能因車間環(huán)境惡劣，灰塵彌漫，久而久之造成油污染使節(jié)

14、流孔 堵塞，為此采取如下兩條措施：1、拆卸油分配器，疏通各油路（孔），清洗各節(jié) 流閥（芯）。2、換油，清洗油池，清洗各濾油器。實踐證明，采取如上措施十分有效，清洗過程中果然發(fā)現(xiàn)了淤堵油污。完成清洗后仍按前四角打表法，依據(jù)上表各點規(guī)定值調(diào)定，但調(diào)到各點規(guī)定 值時，立柱四角浮起量仍達不到一致的要求，其最小浮起量為0.012mm或0.01mm這種結(jié)果表明機床的現(xiàn)狀，內(nèi)在參數(shù)都與出廠時發(fā)生了變化，糾其原因, 機床經(jīng)過數(shù)年的使用，原始條件發(fā)生了變化。例如：導(dǎo)軌的磨損，柱內(nèi)配重的偏 移等都會對各靜壓點產(chǎn)生微妙的影響。在這種情況下，出廠時標定的各靜壓點靜壓值已經(jīng)失去了意義，必須進行適度修正。我們采用逐步逼近試驗法進行各點的反復(fù)調(diào)整。使之立柱四角盡量達到平衡 一致，然而關(guān)聯(lián)效應(yīng)十分嚴重，很難達到理想狀態(tài)。最后，經(jīng)反復(fù)調(diào)整，找到了 目前所能達到的最佳點，其四角浮起量及值如圖 2-70.050.010.050.012圖2-7 調(diào)整后立柱四角浮起量（單位：毫米）abceefghi0.00.10.20.41.00.60.40.41.6602000003表2調(diào)整后立柱各靜壓點值