压力机工作台液压系统改造

2016-06-21梁家春奇瑞汽车股份有限公司制造中心设备动力部

锻造与冲压 2016年24期

文/梁家春·奇瑞汽车股份有限公司制造中心设备动力部

压力机工作台液压系统改造

文/梁家春·奇瑞汽车股份有限公司制造中心设备动力部

压力机工作台主要用来安装、切换模具，由于生产现场使用模具重量大，一般在20～50t左右，这就要求压力机工作台必须有足够的夹紧力，否则压力机工作时工作台将存在位移。在使用过程中，我们发现，液压系统故障率很高，尤其是气动泵损坏频繁，这一直是困扰维修人员的难题。经过调查研究，把液压系统中气动泵改造为蓄能器后，故障率明显降低。本文通过分析工作台结构和液压系统工作原理，剖析了气动泵损坏原因，并介绍了液压系统改造方案。

工作台结构

压力机移动工作台由工作台板、小车体、滚轮、驱动系统等组成。机床配有单工作台或双工作台。工作台驱动通常有气动或电动驱动方式。其中双工作台开动方式有“左右”开动或“T”型开动。为了工作台能够顺利的开出机床和前后换向，压力机机床内和机床外设置了多个顶起和落下液压油缸。为了使工作台牢固地与压力机底座结合在一起，在底座的前后侧安置多个液压式夹紧器，通过液压管路与工作台液压泵站联成一个系统。

液压系统工作原理

改造前的工作台液压系统工作原理如图1所示。工作台开动时，压力机滑块必须在上死点位置，通过电气控制系统，使得夹紧放松电磁阀YV4得电，液压系统开始供油，工作台在机床内开始放松，但放松液压油缸到极限位置时，随着液压系统压力不断升高，工作台开始顶起。工作台机床内顶起到位后发出信号，同时放松压力继电器接通，工作台可以开动。开到机床以外规定位置时，工作台要改变运行方向（此处为“十”字型轨道）。

操作电气系统，使得机床外顶起落下阀YV2得电换向，工作台开始落下，机床外导轨落下到位发信号同时放松压力继电器再次接通，工作台可以前后方向开动。开到中间位置时，操作电气系统，使得机床外顶起落下阀YV1得电换向，工作台开始顶起，机床外导轨顶起到位后发信号，同时放松压力继电器再次接通，工作台可以左右方向开动。安装好模具的工作台向机床内开进直至完全到位。YV3、YV5电磁阀得电换向工作台开始落下，当工作台就位检测开关接通时，YV5电磁阀失电复位，工作台开始夹紧，夹紧到位时在夹紧油路里安装的压力继电器接通（压力设定为13MPa）。此时机床方可开动。当夹紧压力低于13MPa时，工作台夹紧会不牢固，冲压时可能出现工作台移位而损坏模具与冲压零件。

图1 改造前工作台液压系统工作原理

气动泵损坏原因分析

改造前的工作台液压系统设置了两个液压源，一个是气动泵（M-36型），另外一个是电动齿轮泵（CBW-F310-ALP 21MPa）。

气动泵的工作原理为：气压推动活塞作往复运动，而活塞往复运动则形成吸、压油的过程，通过气液平衡来维持液压系统压力。调整气压的大小可以调整液压系统压力的大小，气动泵是用来给液压系统保压的。而齿轮泵流量大，用来提高工作台更换速度。压力机在正常工作时气动泵保持液压系统要有恒定压力来维持工作台有足够的夹紧力。

因为液压系统工作时对压降非常敏感，只要液压系统存在液压油泄漏，压力就下降，气动泵为了保持足够的夹紧压力，液压系统压力一旦下降气动泵就开始补压（液压油泄露包括内泄和外泄，液压油外泄一般是可以治理的，而液压油内泄原则上是消除不了的，只能通过选用更好的液压滑阀降低内泄量）。现场观察一般30～45s补压一次，压力机一天24h工作，而压力机工作台工作在夹紧状态时间约为23h。推算出气动泵一天要补压近2000次。气动泵工作寿命也就只有20万次，故M-36型的气动泵损坏较频繁。活塞杆拉毛、漏油、漏气或不能建立压力。针对此问题我们也对液压系统进行全面检查维护：

⑴对整个液压系统和主油箱进行清洗并更换合格的液压油品，保证液压系统清洁干净。

⑵对液压管路外部泄漏情况进行彻底的检查维修，确保液压系统没有外部泄漏。

⑶对各液压系统和液压油缸密封圈进行检修更换，确保各液压油缸无外泄漏、无上、下腔串油。

⑷对各液压控制电磁换向阀、调压阀及液压辅助件、各密封件进行检查，必要时更换。

通过以上改进措施，还是消除不了M-36型气动泵频繁损坏。一旦发生气动泵损坏，压力机就不能正常安全工作，也无法进行模具更换操作。设备出现故障、停机，严重影响生产。

液压系统改造

为了彻底解决M-36型气动泵频繁损坏的问题，我们制定新的改造方案，采用蓄能器的方式对系统进行保压，以确保压力机工作台正常工作时有足够的夹紧力，方案技术评估可行，对液压系统进行重新设计、蓄能器选型、电气图纸及程序改造准备等。图2为改造后工作台液压系统原理。

在现有的工作台液压系统基础上，关闭气动泵压缩空气，关闭气动泵进油口，把M-36型气动泵、气动三联件拆除。然后对蓄能器、压力表、压力继电器、电磁阀进行现场安装、配管、电气接线、I/O地址分配、程序编制等。使用专用充氮工具将蓄能器充到8MPa压力，随后开始调试。现场调试步骤具体有以下5步。

⑴完全松开溢流阀，使液压系统压力降到最小。

⑵强制齿轮泵电机运行，调整溢流阀调节螺钉同时观察压力表，当压力表指示压力在13MPa时锁定溢流阀调节螺钉。随后调整夹紧压力继电器，使得压力继电器整定值为13MPa。按照相同的方法对放松压力继电器进行整定，整定值为13MPa。

⑶继续升高溢流阀压力值，调整到15MPa时锁定。调整高压继电器调节螺钉，压力继电器信号接通，锁定压力继电器调节螺钉。

⑷继续升高溢流阀压力值，作为液压系统安全阀使用，调整压力到15.5MPa时，锁紧溢流阀调节螺钉上的螺母。各压力继电器和溢流阀压力设定完毕。

图2 改造后工作台液压系统原理

⑸电气程序调试，工作台夹紧或放松顶起时高压继电器动作，电机停止。此时系统压力为15MPa。此后蓄能器会向液压系统内补压，同时系统压力缓慢下降，当降到13MPa时，夹紧压力继电器或放松压力继电器“断开”。电机再次启动补压直至高压继电器接通为止。压力机正常工作时，工作台压力在13～15MPa即为正常。

改造后的液压系统分析：更换模具时，工作台液压系统由齿轮泵快速供油，当压力机处于正常工作时，蓄能器会向液压系统内补压，同时系统压力缓慢下降，当降到13MPa时，夹紧压力继电器或放松压力继电器“断开”，电机再次启动补压直至高压继电器接通为止。考虑夹紧压力继电器或放松压力继电器“断开”的瞬间压力机会停止工作，PLC程序设定延时（调试为20s）。同时系统中安装YV6电磁阀，当电机启动时电磁阀YV6同时得电，实现齿轮泵和电机空载启动，正常运行后电磁阀失电（程序调试延时为2s），齿轮泵向液压系统和蓄能器供油，图3为改造后部分PLC程序。