关于钢卷升降运输小车液压系统故障的相关研究

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关于钢卷升降运输小车液压系统故障的相关研究

李培元

天津市中重科技工程有限公司 300409

摘要:钢卷升降运输小车广泛用于轧钢工业生产线,它的运行正常与否,直接影响钢卷的运输与安装,从而影响设备的正常运转和产品的正常生产。钢卷运输小车承受较大的负载,因此一般在钢卷车上均采用液压驱动。由于制造厂商设计理念的不同,钢卷运输小车的液压系统存在很大差异。

关键词:钢卷升降运输小车;液压系统故障;

钢卷小车是轧制钢卷运输线中重要的组成设备,钢卷小车一般是由车体、轨轮以及举升液压缸等主体部分组成,此外,还包括卸载点、电动马达马达和减速器等部分。钢卷小车的运输方式主要为轨轮式运行,其运输部分主要包括轨轮、电动马达和减速器等结构。其横向运输动力主要为电动马达、纵向升降动力主要为举升液压缸。钢卷小车具有成本低的优点,但是某些钢卷小车也存在一些结构缺陷如液压系统的弹性装置缺陷、电气控制系统结构缺陷、液压系统的控制阀结构缺陷。

一、基本结构以及液压运输动力装置

钢卷小车一般是由车体、轨轮以及举升液压缸等主体部分组成,此外,还包括卸载点、液压马达和减速器等部分。在运输的过程中,所需要运输的钢卷被放置于车体之上,举升液压缸位于钢卷小车的中间、卸载点的下方,轨轮和车体沿举升液压缸和卸载点的中线对称,轨轮由两个杆连接在举升液压缸两侧,两个杆的另一侧分别连接着轨道,车体是由两个对称的直角梯形组成,位于轨轮的上方,两直角梯形的直角腰朝下和轨轮之间有连接、非直角腰朝上、直角梯形的下底在外侧,上底在内侧,这样,车体与钢卷接触的面是由两个向中间倾斜的斜面组成。钢卷小车的运输方式主要为轨轮式运行,其运输部分主要包括轨轮、电动马达和减速器等结构。钢卷小车的横向运输动力主要为电动马达,钢卷小车的纵向升降动力主要为举升液压缸。在运输的过程中,所需要运输的钢卷被放置于车体的两个向中间倾斜的斜面之上,在液压马达的横向运输动力的作用下,钢卷小车开始横向运行,举升液压缸位于卸载点的下方,当钢卷小车到达需要卸载的位置时,举升液压缸开始工作,使得钢卷离开钢卷小车,完成卸载工作。用液压装置作为运输动力,主要是因为液压装置具有相当大的功率重量比,在运输过程中,液压装置能够产生相当大的横向牵引力以及纵向机械力。

二、故障现象

1.该液压系统近期经常发生故障,故障现象为:(1)电液换向阀1左边或右边磁铁通电时,小车升降动作缓慢,且有爬行现象出现;(2)升降定位时,液压缸锁定不牢,小车容易偏离正确位置。

2.在系统调压阀的设定压力12MPa不变的情况下,油马达进口前端溢流阀也是决定小车横向进退的关键元件。溢流阀压力设定过高,油马达高压运转容易发热,从而降低使用寿命;压力过低,则导致油马达转不动。同时这两个溢流阀分别用来限制液压马达反转和正转时产生的最大冲击压力,起制动缓冲作用,如压力设定过高,油马达制动过猛会引起冲击和振动。

三、故障分析与排除

液压系统故障症状与故障原因往往不是一一对应,而且液压故障具有复杂性和隐蔽性。因此,工程技术人员常用故障树分析法对液压故障进行诊断。故障树分析法是一种将系统故障形成的原因,由总体至局部按树状进行逐级细化的分析方法。它通常是把故障或故障的本质原因作为树根,以按结构原理推断出分支原因作为树干,将故障的常见原因作为树枝,构成一棵向下倒长的树状因果关系图。这种方法使液压系统复杂的故障因果关系直观地展示出来,对故障分析人员有直接的提示作用。应用故障树分析法对钢卷运输小车升降液压系统故障进行了分析 。根据故障表现分析,钢卷运输小车升降动作缓慢且有爬行以及定位锁紧精度不高可能的分支原因主要有:(1)机械故障。小车升降与轨道所组成的摩擦副之间可能存在异物或摩擦副接触面损伤,导致小车升降运动时受到不连续的阻滞作用,因此出现上述故障现象;(2)液压缸故障。液压缸的缸体与活塞因磨损导致间隙过大,产生卡死现象,或者由于密封扭转,或者是活塞及缸筒表面划伤,使液压缸摩擦力、内泄漏增加,致使液压缸动作减缓且不连续;(3)平衡阀中的压力阀和单向阀故障。油缸(图1)下腔压力经平衡阀中的单向阀封死,使油缸停止运动,只有当远控口的压力大于平衡阀中的压力阀的压力设定值时,才能将平衡阀打开,此时油缸下腔的压力放出,平台下降。而现况是远控口没有压力,平衡阀中的压力阀也没有开启,油即从平衡阀中流出,显然是平衡阀中的单向阀损坏(阀芯磨损、卡滞)或者是平衡阀中的压力阀阀芯磨损、泄漏。(4)液压锁故障。液压锁控制阀芯回油不畅,导致控制阀芯背压过高, 开启时不稳定,从而出现液压缸动作时断时续,另外也可能是主阀芯复位弹簧疲劳或断裂,主阀芯不能正常复位,从而导致定位锁紧精度下降;(5)电液换向阀故障。换向阀的阀芯污染卡死,复位弹簧发生疲劳断裂均可能造成阀不能实现切换机能,导致液压缸不能按要求动作;(6)系统压力不稳定。换向阀阀芯不正常复位会导致中位回油口压力过高或回油压力波动过大,这一压力直接冲击液压锁控制阀芯,会使液压锁不连续地异常开启,从而导致液压缸松动,定位锁紧精度下降。根据故障树,我们可以排除那些概率较小的故障点,找出概率较大的故障点,其步骤如下:(1)直接观测法。检查小车升降与导轨之间的摩擦副,看中间是否有异物或表面是否有损伤。通过现场观测,这种现象并不存在,排除机械故障的可能性;检查液压缸活塞杆,表面并无大的划痕和沟槽,所以活塞杆表面损伤的可能性排除;(2)简单仪表测量法。通过安装在回油路上的压力表,检测系统回油压力,看其波动范围是否超过正常值。经检测,系统压力及回油压力在许可范围内,排除系统压力波动过大的可能;(3)拆卸元件法。在各故障原因可能性大小并不清楚的情况下,应先检查易于拆卸的元件,再检查较难拆卸的元件,即按“先易后难”的原则进行。通过以上分析,对不能确定是否存在故障的元件进行逐个拆卸检查,对故障原因进行逐一排除。最后发现是液压缸活塞与缸筒内表面磨损过多,导致液压缸内泄漏过大,从而出现推力不足、有效流量降低的现象,表现为小车升降时动作不连续、移动速度慢、定位锁定精度降低。油缸下腔压力经平衡阀中的单向阀封死,使油缸停止运动,只有当远控口的压力大于平衡阀中的压力阀的压力设定值时,才能将平衡阀打开,此时油缸下腔的压力放出,平台下降。而现况是远控口没有压力,平衡阀中的压力阀也没有开启,油即从平衡阀中流出,显然是平衡阀中的单向阀损坏(阀芯磨损、卡滞)或者是平衡阀中的压力阀阀芯磨损、泄漏。排除故障方法:在调节平衡阀无效情况下,更换平衡阀。由于厂方无备件,为确保主线的正常运转,建议并征得厂方的同意,将副线钢卷小车上的平衡阀作为备件装上。试车果然一切正常,经证明判断准确。通过对钢卷小车故障的修复,深感对液压系统的故障必须仔细观察,认真检查,准确判断,才能维修好设备,使设备正常运转。

关于钢卷升降运输小车液压系统故障的相关研究 (图1平衡阀故障示意图)

由于液压故障生成发展的因果关系具有交错性与重叠性的特点,当某设备出现了某一症状,难以在引起症状的多种可能原因中找出故障的真正原因。为了节省排除故障的时间,减少装卸过程的工作量以及避免因装卸带来的不利影响,不能逐一拆卸与检查液压元件与部件,而应根据故障树分析法将可能引起的原因直观地表达出来,结合感官、简单仪表测量法排除一些概率值较小的故障点,找出概率值较大的故障点,再用拆卸元件法对可能的故障部位进行检查、修理。

参考文献:

[1]宋学义主编.袖珍液压气动手册[M].北京:机械工业出版社,2018:5ll一512.

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[3]周奇阳.钢卷车卸卷故障的分析与处理[J].宝钢技术,2017(1):6—9.

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