液壓拉伸墊故障診斷分析

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摘要：沖壓壓力機(jī)液壓拉伸墊設(shè)備（簡(jiǎn)稱(chēng)拉伸墊）屬于典型的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，其伺服液壓系統(tǒng)故障較多，且存在隱蔽性、多樣性、復(fù)雜性、交錯(cuò)性的特點(diǎn)，難于判斷，導(dǎo)致維護(hù)維修工作上的困難。本文對(duì)某廠拉伸墊的壓力故障、流量故障、拉伸墊編碼器故障等三個(gè)方面進(jìn)行相應(yīng)的分析，為拉伸墊故障的快速診斷提供一種新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：液壓拉伸墊；壓力故障；流量故障

拉伸墊設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱(chēng)拉伸墊）屬于伺服控制的液壓系統(tǒng)，其液壓系統(tǒng)故障分為壓力、流量和方向控制三類(lèi)。由于拉伸墊在生產(chǎn)過(guò)程中屬于被動(dòng)建立工作壓力，所涉及的方向類(lèi)故障較少，因此本文重點(diǎn)介紹拉伸墊經(jīng)常出現(xiàn)的壓力和流量技術(shù)參數(shù)變化所引起的跟隨距離過(guò)大、擠壓力不足、系統(tǒng)壓力不足、蓄能器壓力不足等故障及診斷。

1壓力故障

拉伸墊壓力故障分為系統(tǒng)壓力故障、擠壓力故障和蓄能器壓力故障，分析如下。

1.1拉伸墊系統(tǒng)壓力故障

拉伸墊泵站由控制油泵、高壓油泵、低壓油泵、循環(huán)冷卻泵組成。實(shí)際工作中，除開(kāi)其它原因?qū)е碌谋脝?dòng)條件不滿(mǎn)足的情況外，系統(tǒng)壓力故障主要有兩種情況，液壓泵損壞和泵出口控制閥損壞。液壓泵或電機(jī)損壞直接導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)壓力，這種故障查找也非常簡(jiǎn)單：?jiǎn)?dòng)液壓泵檢查電機(jī)和泵的運(yùn)行狀態(tài)，如果運(yùn)行正常，泵體和進(jìn)出油管溫度與油箱溫度接近，說(shuō)明泵沒(méi)有問(wèn)題；如泵不能啟動(dòng)，即可排查電機(jī)控制電路的熔斷器，如熔斷器正常，即可檢查電機(jī)繞組；若出現(xiàn)液壓泵能夠啟動(dòng)但超負(fù)載的現(xiàn)象，需要拆分電機(jī)和泵的連接，分別盤(pán)車(chē)，排查故障是電機(jī)還是泵的原因造成。液壓拉伸墊泵站采用先導(dǎo)式溢流閥、換向閥和單向閥的組合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供油和泵無(wú)壓循環(huán)功能，如圖1所示：拉伸墊動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)壓力開(kāi)關(guān)監(jiān)控到壓力降低至最小工作壓力，就會(huì)給出指令到控制溢流閥的換向閥；換向閥得電斷開(kāi)先導(dǎo)閥回油，溢流閥停止無(wú)壓循環(huán)開(kāi)始往系統(tǒng)供油；當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到最大工作壓力后換向閥失電，系統(tǒng)開(kāi)啟無(wú)壓循環(huán)，單向閥阻止系統(tǒng)油液回流。由于從供油至無(wú)壓循環(huán)交替的過(guò)程中，單向閥也會(huì)跟隨開(kāi)啟關(guān)閉動(dòng)作，插裝式單向閥關(guān)閉時(shí)如果進(jìn)出口壓差過(guò)大，閥芯關(guān)閉就會(huì)沖擊閥體，可能導(dǎo)致閥體碎裂，泵出口油路與回油管直通。若拉伸墊設(shè)備在投入使用初期，可能會(huì)多次出現(xiàn)單向閥損壞使得系統(tǒng)壓力不能建立故障，這就需要調(diào)低先導(dǎo)式溢流閥的開(kāi)啟壓力即可解決這個(gè)問(wèn)題。而溢流閥的壓力調(diào)整可以根據(jù)壓力切換時(shí)的狀態(tài)來(lái)調(diào)整，可先將壓力調(diào)高至單向閥關(guān)閉時(shí)到出現(xiàn)嚴(yán)重撞擊閥體上限，再略微調(diào)低壓力，直到單向閥柔和關(guān)閉為止。溢流閥壓力調(diào)整太低則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)達(dá)不到最高壓力而一直供油，油液一直溢流回油箱的現(xiàn)象[1]。

1.2擠壓力故障

拉伸墊的擠壓力是依靠滑塊壓上拉伸墊而被動(dòng)產(chǎn)生的壓力，壓力大小的控制由伺服閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的壓力下超故障有缸體活塞密封泄漏、安全閥損壞、伺服閥損壞、預(yù)充油液不足等形式。首先擠壓缸上行是依靠20bar的預(yù)充壓力推動(dòng)活塞桿跟隨頂冠上行至上死點(diǎn)，由于在該過(guò)程中每個(gè)缸的壓力和位置都沒(méi)有監(jiān)控，即使出現(xiàn)預(yù)充壓力不足、活塞沒(méi)有上行至上死點(diǎn)都不會(huì)故障報(bào)警，如圖2所示。在沖壓力下超故障出現(xiàn)以后，可以在操控面板的幫助界面查看擠壓缸預(yù)充壓力是否正常，排除預(yù)充壓力是否合適以后，再排查伺服閥以及伺服閥控制模塊。在長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)或者拉伸墊大修以后出現(xiàn)擠壓力下超故障，應(yīng)優(yōu)先檢查插裝式安全閥。由于插裝式安全閥控制油和系統(tǒng)油都是來(lái)自擠壓缸的油，而正常情況下安全閥芯都不動(dòng)作，閥芯活動(dòng)間隙被油泥填充，在檢修或者啟動(dòng)期間，如果安全閥芯被意外開(kāi)啟，復(fù)位彈簧將不能使閥芯復(fù)位。閥芯沒(méi)有復(fù)位，擠壓缸下腔的就不能建立起需要的壓力，導(dǎo)致故障產(chǎn)生。

1.3拉伸墊蓄能器故障

拉伸墊蓄能器有皮囊蓄能器和活塞蓄能器兩種，皮囊蓄能器又有低壓油蓄能器、高壓油蓄能器和控制油蓄能器。皮囊蓄能器出現(xiàn)損壞沒(méi)有報(bào)警，在相關(guān)回路出現(xiàn)的故障現(xiàn)象與流量不足時(shí)，應(yīng)該檢查蓄能器是否正常，在判斷蓄能器時(shí)需要確認(rèn)氮?dú)鈮毫Ρ硎欠駬p壞，特別是低壓油蓄能器的氮?dú)鈮毫Ρ恚⒁獬霈F(xiàn)顯示氮?dú)鈮毫φ?，?shí)際氮?dú)鈮毫榱愕默F(xiàn)象，見(jiàn)圖2。壓力表與蓄能器頂部的軟管接頭在皮囊損壞以后，油液進(jìn)入接頭，由于接頭通徑較小會(huì)導(dǎo)致軟管堵塞，出現(xiàn)這種現(xiàn)象后更換完皮囊，充氮時(shí)顯示壓力已正常，實(shí)際氮?dú)鉀](méi)有充入皮囊。需要在充氣前可以先將蓄能器側(cè)接頭拆卸，待氮?dú)鈺惩ㄒ院笤俳尤氤錃??；钊叫钅芷饔糜谂e升缸預(yù)加速，在此期間如果蓄能器儲(chǔ)油壓力下降達(dá)到系統(tǒng)允許的最低壓力就會(huì)報(bào)出蓄能器氮?dú)鈮毫Σ蛔愎收??；钊叫钅芷鞑豢杀苊獾拇嬖诨钊芊饫匣瘬p壞，蓄能器內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)躥油現(xiàn)象，油液進(jìn)入氮?dú)鈧?cè)后，氮?dú)鈧?cè)空間體積逐漸縮小，最后不能滿(mǎn)足需要的儲(chǔ)存流量，故障就會(huì)出現(xiàn)，每2年對(duì)活塞式蓄能器氮?dú)馐疫M(jìn)行一次排油是必要的維護(hù)措施。

2拉伸墊流量故障

拉伸墊的流量由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令給伺服閥，通過(guò)改變伺服閥開(kāi)口控制進(jìn)、排油的流量，實(shí)現(xiàn)拉伸墊的速度及擠壓力控制。一般拉伸墊的流量故障都與伺服控制系統(tǒng)和伺服閥有關(guān)[2]。

2.1拉伸墊上行故障

如圖3所示，拉伸墊上行有兩種回路。第一條回路用于脫模行程，由伺服閥YH19進(jìn)油，回油經(jīng)YH14、YH15安全閥流回油箱，如果兩個(gè)安全閥存在故障不能開(kāi)啟或開(kāi)啟緩慢會(huì)導(dǎo)致回油故障，出現(xiàn)拉伸墊上行不動(dòng)作或上行時(shí)報(bào)跟隨距離過(guò)大故障提示。安全閥常見(jiàn)故障為換向閥損壞、先導(dǎo)閥板阻尼孔脫落、安全閥間的阻尼孔串動(dòng)。排查該故障可以在拉伸墊操作界面手動(dòng)開(kāi)啟YH19和YH14、YH15，觀察SD4壓力和安全閥閥芯位置監(jiān)控判斷故障原因。圖3中，第二條回路用于拉伸墊快速上行。由YH19啟動(dòng)上行，YH9、YH10進(jìn)油，回油經(jīng)插裝閥YH8后由伺服閥YH17控制上行速度。該回路常見(jiàn)故障為伺服閥YH17開(kāi)口不準(zhǔn)確，出現(xiàn)上行速度偏離設(shè)定軌跡，若超出5mm就報(bào)跟隨距離過(guò)大警示。需要指出的是，回油插裝閥控制的YH8出現(xiàn)故障沒(méi)有開(kāi)啟，拉伸墊將不能夠上行，插裝閥芯位置監(jiān)控的SE5在YH8接通后沒(méi)有得到信號(hào)，伺服閥YH17不會(huì)有開(kāi)口，但系統(tǒng)不會(huì)報(bào)故障。這是一個(gè)系統(tǒng)漏洞，因而在故障排查時(shí)需要特別注意監(jiān)控SE5狀態(tài)。

2.2拉伸墊下行故障

拉伸墊生產(chǎn)過(guò)程中的下行都是從預(yù)加速控制閥進(jìn)油，從伺服閥YH18回油。同樣需要注意的是，伺服閥前端YH12出現(xiàn)故障不能開(kāi)啟時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)報(bào)出故障，于是回油壓力會(huì)增高，達(dá)到舉升缸下腔安全閥開(kāi)啟壓力后，才從安全閥回油，這是（萬(wàn)家頓）拉伸墊的另一個(gè)漏洞。這種現(xiàn)象出現(xiàn)以后拉伸墊預(yù)加速和壓力建立期間沖壓噪音會(huì)很大，舉升缸的排油不暢，增加了模具的擠壓力，制件質(zhì)量也會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定。如果出現(xiàn)上訴現(xiàn)象，可以利用SCOPEVIEW系統(tǒng)監(jiān)控閥開(kāi)口、拉伸墊位移、各部位壓力等變化情況，判斷故障原因，如圖4所示。即使拉伸墊回路正常，但進(jìn)油路YH9、YH10關(guān)閉不嚴(yán)也會(huì)導(dǎo)致預(yù)加速期間曲線異常，噪音增大。這是因?yàn)樗欧y按照理論計(jì)算的開(kāi)口不能滿(mǎn)足回油需求，會(huì)不斷的調(diào)整開(kāi)口，出現(xiàn)拉伸墊下行爬行的現(xiàn)象，拉伸墊運(yùn)行至下死點(diǎn)以后由于下腔還是處于較高壓力狀態(tài)，滑塊開(kāi)始上行，拉伸墊會(huì)在下腔壓力作用下跟隨滑塊上行一定距離。當(dāng)上行超過(guò)5mm就會(huì)報(bào)拉伸墊跟隨距離過(guò)大故障。

3編碼器故障

拉伸墊編碼器有滑塊角度編碼器、滑塊實(shí)際位置編碼、拉伸墊實(shí)際位置編碼以及拉伸墊調(diào)整編碼器等。拉伸墊實(shí)際位置編碼器聯(lián)軸器松動(dòng)，或者傳動(dòng)系統(tǒng)間隙過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致編碼器采集到的位置與拉伸墊實(shí)際位置發(fā)生偏差，影響控制拉伸墊運(yùn)行的伺服閥開(kāi)口量，使伺服閥處在不斷的調(diào)整狀態(tài)，拉伸墊也出現(xiàn)爬行現(xiàn)象[3]。拉伸墊在試教行程過(guò)程中，滑塊角度到達(dá)試教設(shè)定角度時(shí)，程序讀取當(dāng)前線型編碼器的數(shù)值并記錄下死點(diǎn)位置，通過(guò)模具數(shù)據(jù)給出的行程，計(jì)算出預(yù)加速開(kāi)始控制的位置，改變主軸編碼器角度的標(biāo)定位置，從而可以改變預(yù)加速開(kāi)始的位置，該方法可以?xún)?yōu)化預(yù)加速曲線異常的現(xiàn)象?？偨Y(jié)：拉伸墊故障是多種多樣的，不同的故障有不同的故障現(xiàn)象，需要根據(jù)具體故障現(xiàn)象分析故障類(lèi)型（是屬于壓力類(lèi)的故障還是流量類(lèi)故障），再根據(jù)相關(guān)的應(yīng)用控制回路，按照控制邏輯從易到難排查閥、傳感器、編碼器、液壓缸等元件，采用液壓故障常用的，比如截堵閥、假設(shè)驗(yàn)證法、互換法等有效解決故障的方法，就一定能排除故障。拉伸墊故障的排除方法還需要不斷的總結(jié)歸納，隨著對(duì)不同故障類(lèi)型分析和排除，經(jīng)驗(yàn)和方法掌握和積累，各類(lèi)拉伸墊設(shè)備或系統(tǒng)中一系列的故障和排除問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡喜.機(jī)械壓力機(jī)中數(shù)控液壓墊的應(yīng)用與分析[J].一重技術(shù),2011(4):32-34.

[2]李玉琳.液壓元件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社,1989.

[3]李碩本.沖壓工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982.

作者：萬(wàn)志能 方安勇 單位：一汽大眾汽車(chē)有限公司成都分公司