高能螺旋压力机液压系统原理与故障分析

2022-07-07胡巧利胡延东

机械管理开发 2022年5期

胡巧利，胡延东

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西宝鸡 722409）

引言

高能螺旋压力机（又称离合式螺旋压力机）具有打击力大、效率高、易操作、模具设计简单等优点，是螺旋压力机的主要机型。其工作原理是：电机带动一个惯性飞轮作同一方向的持续旋转运动，离合器被固定在飞轮上一起作旋转运动，液压离合器控制飞轮与螺杆的结合与脱开。由于螺杆惯量远小于飞轮和离合器，所以滑块在90%行程的任何位置都可以输出最大的打击力和能量。在打击过程中，滑块到达设定的能量时，离合器脱开，滑块靠惯性打击，避免过载，回程时靠滑块两端的回程油缸将滑块拖至上死点。该螺旋压力机由于离合器压力可调和滑块行程可调，所以能够输出不同的打击力。

1 滑块回程系统回路

1.1 滑块回程系统原理分析

滑块回程系统回路由一个定排量外啮合齿轮泵为系统提供动力源。如图1 所示，NG16 插装式溢流阀在手动控制时保证系统的最大压力，提升滑块到达上死点，在自动控制时，通过电磁阀的得失电，保证系统压力能够维持在一定的压力范围内。NG16 插装式单向阀的作用，一是防止系统的压力脉冲损伤齿轮泵，二是由于在滑块下行时，油缸内的多余油液会压进蓄能器，使得系统压力增加，单向阀不能保证将高压油通过NG16 溢流阀进行卸荷。NG32 插装式换向阀通过电磁阀的得失电，使得高压油能够顺利进入两个油缸，该阀在设备正常工作时不得电。NG40 插装式单向阀，当滑块下行时，由于速度较快，大量的油液需要瞬间进入蓄能器，而大通径电磁换向阀的增加刚好满足这一需求。NG16 插装式电磁换向阀为了使滑块在手动控制时下行，油液通过该阀进行卸荷。NG25 插装式溢流阀防止在滑块下行时，因系统压力过大而损坏系统，一般该溢流阀不打开，起过载保护作用。六通径电磁换向阀，由于油缸和蓄能器内的液压油不停地做功，温度会不断升高，高温会使得密封失效漏油、滑阀阀芯卡滞等现象，该阀可通过控制面板进行设置，在工作某次数后将部分热油排出，保证系统正常工作。

图1 滑块回程系统液压原理

1.2 滑块回程系统常见故障分析

1.2.1 滑块在手动控制时无法到达上死点

系统动力单元为外啮合齿轮泵，该油泵在正常工作状态下，由于齿轮泵内部主被动齿轮径向受力不平衡，会有一个扫膛现象，部分金属铝屑会进入液压系统，在NG16 插装式溢流阀频繁结合过程中，油液不停地流过内部阻尼孔，金属铝屑会堵塞阻尼孔而导致系统压力不稳定。该现象特别是在更换新的油泵后，较常见。

还有一个原因是齿轮泵内部磨损，由于齿轮泵端面有浮动侧板，长时间使用高压后，浮动侧板表面会磨损，齿轮泵内泄漏严重，这种情况可以用手触摸齿轮泵表面判断，一般情况下，由于齿轮泵内泄漏严重，会导致齿轮泵长时间加载，泵体整体发烫较厉害。

1.2.2 滑块在自动控制下无法到达下死点

该现象表现为手动控制时滑块运行情况正常，而在自动控制时滑块能够到达下死点，但是速度较慢或直接无法到达下死点，造成该现象的主要原因有以下三点：

1）NG40 插装式单向阀有卡滞现象，在工作时不能及时打开。该现象通过清洗阀块即可排除。

2）蓄能器氮气压力不足。由于液压系统蓄能器工作较频繁，所以蓄能器氮气充气压力为NG16 插装式溢流阀设定压力的70%～80%，防止蓄能器气囊过早损坏。

3）蓄能器气囊破裂，导致蓄能器彻底失效。该现象可通过用手触摸回程缸蓄能器表面，看上下端面温差大小进行确定，若上下端面温差不大，可以断定为蓄能器气囊破裂所致。

1.2.3 滑块在自动控制下无法到达上死点

1）油缸内泄会导致该现象的发生。判断该故障，在手动状态下，将滑块落到下死点，打开油缸无杆腔的排气阀，由于两个回程缸为单作用油缸，液压油只在有杆腔工作，只有少量的油液内泄至无杆腔。慢慢抬升滑块，观察排气阀处油液的流出情况，若为大量流出，而且压力较大，判断为油缸内泄。

2）NG25 插装式溢流阀压力调至过小。过小的过载压力在滑块不工作时无法查看，当滑块快速下降时，液压油会通过该溢流阀流出，导致滑块上升时动力不足。

3）蓄能器压力不足，也会导致该现象的发生。

2 离合系统回路

2.1 离合系统原理分析

齿轮泵为系统提供动力源，如图2 所示，电磁溢流阀保证系统压力，电液比例减压阀用于调节离合器工作时所需压力，单向阀防止压力脉冲对电液比例减压阀的损伤。当离合器进油时，插装式常闭电磁球阀打开，插装式常开电磁球阀关闭，液压油到达离合器油缸开始动作，达到程序设定时间后，插装式常闭电磁球阀打开，系统停止向油缸供油。油缸由于插装式常开电磁球阀未打开，系统不能泄压，离合器仍处于结合状态，直至滑块到达设定程序后，插装式常开电磁球阀打开，系统开始快速泄压，一个程序动作结束。

图2 离合系统液压原理

2.2 离合系统常见故障分析

2.2.1 主机打击无力

该故障一般是由于系统压力不足所致，应逐步判断是否是由于齿轮油泵磨损或电磁溢流阀卸荷所致，这两个原因可通过液压站系统压力表是否在设定范围进行确定。还有一个原因是电液比例减压阀动作不灵敏，此时应将主机控制面板置于手动控制，同时将滑块落至最低点，在电液比例减压阀后端测压点进行检测，多次手动结合离合器通断，观察压力是否在波动范围内，一般最大压力为0.2 MPa。否则就要清洗电液比例减压阀阀芯，在清洗过程中，电液比例先导电磁铁最容易出现卡滞现象。

2.2.2 主机打击不稳定

导致主机打击不稳定的原因有很多，该故障也是维修高能螺旋压力机以来故障偏高的一种现象，对于液压系统来说，主要有以下三点：一是电液比例减压阀阀芯卡滞会导致主机不稳定，判断方法如前面所述。二是要判断插装式常开电磁球阀的开闭情况，程序发出离合器脱开信号后，插装式常开电磁球阀要能快速脱开，否则会导致打击力不一样，判断该现象时主要检查先导阀阀芯动作是否灵活。三是油缸出现内泄漏情况，这个现象一方面是观察油缸四周是否有液压油漏出，另一方面是用压力表检测，当在手动状态离合器完全结合后，手动将插装式常开电磁球阀关闭，观察压力表的保压情况。