一种折弯机速度切换故障分析与排除
2016-8-29 来源：天水锻压机床有限公司国家级企业技术中心等 作者：张怀德 安永成 刘民祥 闫娟娟
摘要：针对滑块快速下行碰到速度切换限位后等待8 s才能进入工作速度的现象，介绍了80 t折弯机液压系统原理，研究了快下工况到工作工况切换时各阀的参数及曲线。采用换向闽油口增加阻尼器局部产生压差阻力的方案，并根据工况计算出阻尼孔直径大小，并进行验证为实现充液阀的开启提供依据。
关键词：板料折弯机；故障；阻尼器；压差阻力
0、引言
液压板料折弯机是一种完成对各种金属板料进行弯曲的通用设备，只要配上不同的模具即能折成不同的工件，广泛应用于造船、汽车、车辆、矿山机械、石油、电力等行业。通过对W67Y一80／3200折弯机出现的速度切换后等待时间过长的工况做了分析，并最终解决了问题。
1、W67Y名0／32∞折弯机液压系统的工作原理
本机液压系统由换向阀及充液阀、锥阀组合而成，实现滑块的快速下行，接触工件后以工作速度压制并保压一段时间后卸压快速返程，并可实现任意位置的中停及点动上、点动下、单次、连续等动作。滑块的快速下行是靠泵的流量及由滑块自重垂直掉落使充液阀吸油共同作用来实现的，压制工作速度则是由泵本身的流量决定，这样就提高了机床的效率。中停及上下点动工况方便了操作者调整模具及工件的折制。液压系统原理图如图l所示，液压系统工况表如表1所示。液压系统主要有以下功能。
1．油箱2．油泵3．远程调压阀4．溢流阀5．压力继电器
6．压力表开关7．压力表8．二位四通电磁换向阀
9．三位四电磁换向阀10．安全阀11．方向插件12．方向控制盖板
13．二位三通球阀14、15．充液阀
图1液压系统原理图
表l系统工况表
表中：+表示相应电磁阀通电，一表示相应电磁阀不通电，保压时间在0—5 s内可调，卸压时间在1—2 s内可调。
(1)油泵起动：各电磁铁不带电，各电磁阀处于图示位置，油泵空载运行；
(2)快速下行及压制：电磁铁YVl、w3、Yv4带电，油泵出油经三位四通电磁换向阀9到油缸上腔，下腔油液经锥阀1l、三位四通电磁换向阀9回到油箱。此时滑块快速下行，当碰到速度切换电气限位后，电磁铁YV3、Yv4断电，滑块转换为工进速度，接触工件后对工件进行折弯压制；
(3)保压：折弯完成后油缸上腔压力升高，达到压力继电器5调定压力后发讯使系统进入保压状态；
(4)卸压：系统保压延时达到后使各电磁阀断电，油缸上腔的高压油经过三位四通电磁换向阀9中位卸荷；
(5)快速返程：电磁铁YV2、Yv3带电，油泵出油经三位四通电磁换向阀9、锥阀11到油缸下腔，油缸上腔油经充液阀14、15回油箱。滑块返程至上始点，各电磁阀断电油泵卸荷。至此完成一个循环，滑块上、下行程位置由电气限位开关控制；
(6)中停：各电磁铁断电，各电磁阀处于图示位置，油泵空载运行。
2、系统调试出现的问题
生产现场有10台W67Y-80／3200折弯机，进行调试时，出现滑块快速下行碰到速度切换限位后需要等待大约8 s才能进入工作速度，等待时间过长，严重的影响了机床的工作效率。当滑块进入速度切换后，将返程按钮按一下，时间很短，也就0．2—0．8 s之间，不超1 s，按下行按钮，滑块立刻进入工作速度。
3、故障分析【2】
引起上述故障的原因可能由以下三种原因的一种或两种共同作用而造成的。一是充液阀的关闭时间过长。从原理图分析，滑块快速下行时，控制充液阀的二位四通电磁阀8带电，油泵的出油通过二位四通电磁阀8到充液阀14、15的控制阀芯，系统在滑块快速下行时没有负载所以系统不建压，油泵出油在流经三位四通电磁换向阀9及管路时总有一定压降。而充液阀的先导阀芯是充满液压油的，或多或少存在一定的压力，滑块由快速切换为工作速度时，充液阀需要迅速关闭，由于其先导阀芯充满液压油，液压油通过二位四通电磁阀8流回油箱，该回路有一定沿程液压阻力【3 J，致使充液阀的阀芯关闭缓慢，进入油缸上腔的压力油通过充液阀14、15直接流回油箱，有可能是造成等待时间过长原因之一。
二是充液阀未完全打开，油缸根本就没有充满液压油，油缸上腔有一定真空，切换为工作速度后油缸上腔还需要油泵补满液压油之后才能进入工作速度。
三是充液阀开关正常，在充液阀和油缸之间的连接油管及接头处产生的局部液压阻力所致。从现场的情况来判断，油箱上的接口是M42×2，而油缸上接口是M33 x2，油管直径为34，接头均为JB 978-77焊接式铰管接头，相比较而言其压力损失要大于JB 966-77焊接式端直通管接头，后者的压力损失是前者的50％左右，是否是此原因有待试验确定。
四是针对滑块进入速度切换后，将返程按钮按一下，时间很短就进入工作速度当时分析不出原因，有待研究。
4、分析解决
通过分析，先从第三个问题【41原因着手，将油缸上腔接头换成JB966-77焊接式端直通管接头42／M33×2，油管直径换成42，油箱上的接头不变，试验结果等待时间从原来的8 s缩短到5 s，从结果看该原因不是主因，其影响属于次要因素。
重新对原理图进行假设推理"J，假设一，如果充液阀的阀芯弹簧的刚度大，滑块快下时吸力很大才行，吸力不够时阀芯不能完全打开，使得滑块进入速度切换后仅靠油泵油量注满油缸上腔，等待时间过长。假设二，充液阀的阀芯弹簧的刚度低，滑块快下时不需要很大的吸力，阀芯能够充分打开，充液也很充足，只是关闭时回油有阻力，时间过长，也能造成速度切换后等待时间过长。通过对充液阀型号的核对，经查看充液阀型号为AlY．Hb32B与原理图型号A1Y—Ha32BMl不一致，阀芯弹簧Ha和Hb区别为开启压力不同，分别是0．04 MPa和0．4 MPa，显然滑块快下时靠自吸是不可能打开充液阀的，必须有恒定的控制压力油，保证在快速下行时充液阀完全开启，下行时才能满足油缸上腔补油充分，这可能是解决问题的关键。由于滑块快速下行时系统不建压，如何解决滑块快速下行时系统能产生恒定的充液阀开启压力呢?通过对原理图进行分析，发现控制油缸上行及下行压制的三位四通电磁换向阀9是叠加阻尼板o¨的，但该阻尼板并未装。设想在连通油缸上腔的管路上加一个恒定阻尼器"J，局部产生压差阻力约0．5 MPa左右，会在油泵的出油口建立起约0．5 MPa的充液阀控制油压，这样滑块快下时能够完全开启充液阀，保证补液充分。由于油管已经敷设完毕，加阻尼器时需拆下油管会造成漏油而污染环境。最终确定在三位四通电磁换向阀9的曰口加一阻尼器，该方案简单可行，如图2所示。
1．三位四通电磁换向阀2．节流器
3．O形密封圈4．阀板
图2阻尼器结构图
图2中d为阻尼器孔的直径，经过节流孔的压差计算如下：
式中，A．为节流孔截面面积：
式中，A：为10通径三位四通电磁换向阀过流面积：
上述公式(1)中，压差取△p=0．5 MPa，通流截面突然扩大处倒角对压力损失有重大影响，可用一个人口系数C。来修正旧】，其值由实验确定，近似认为是不变的常数，计算时取平均值C，=0．485—0．56，这里取小值，p为密度，计算时可取近似值p=900 kg／m3。本机采用的油泵为10MCYl4．1B轴向柱塞泵，Y系列电动机为Y132S485，功率5．5 kW、转速1440 r／min，流经10通径三位四通电磁换向阀的流速K就有如下关系：
将公式(2)、公式(3)和公式(4)带入公式(1)中，计算得出：d=4．462 mm，实际取d=4．5 mm。节流器加工好后进行试机，滑块进入速度切换后，立刻进入工作速度，解决了工作切换后等待时间过长问题并验收通过。
此问题解决后，对现象四进行反向分析推理，就可以做出如下解释：在滑块进入速度切换时，由于充液阀的打开不充分，油缸的上腔充液不足，油缸里还存在真空的间隙，当按返程按钮时，控制滑块的三位四通电磁换向阀换向，系统产生压力，将充液阀打开，这时油箱液压油在真空负压的作用下，迅速充满油缸上腔，由于时间太短，滑块还未执行返程动作，油泵建的压力还很低，但这压力足以打开充液阀的阀芯。从表面现象看，滑块不动、系统不建压，实际上油缸上腔在充液阀打开的瞬间已经充满了油液，当再次按下行按钮时，理所当然滑块进人工作速度，解释已通，证明问题就是充液阀芯的弹簧硬度过高所造成的，充液阀不能充分开启，给油缸补液不足所致。
5、结论
折弯机滑块的正常工作使调试工作得以顺利进行，为顺利交检奠定了基础。这次对快速切换为工作速度后等待时间过长故障分析及排除，说明在掌握液压元件的工作原理的基础上，还要熟悉掌握元件结构，才能在故障诊断时抓住主要问题。需要指出的是，对现场液压阀的型号与原理图的型号进行一致性的验证，可以帮助快速有效的诊断出故障的原因。
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