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技術資料

鍛造操作機鉗桿旋轉液壓馬達制動回路的改進

發布時間:2016-12-28

  某100kN/250kN·12"1全液壓有軌鍛造操作機是31.5MN鍛造水壓機購置的配套設備。
(1)液壓馬達制動回路的設計要求
  ①限壓這里液壓馬達用于雙向回轉,如圖l一44所示,當三位四通換向閥左側電磁鐵得電時,壓力油經P口通至A口,同時B口通T口回油,從而驅動液壓馬達正向旋轉;反之,當三位泗通換向閥右側電磁鐵得電時,P通B同時A通T,回油驅動液壓馬達反向旋轉。
  鑒于液壓馬達的性能要求,驅動液壓馬達的液壓漣工作壓力必須限制在所使用的液壓馬達的額定壓力范圍內,同時由于對液壓馬達運行乎穩性的要求,故圖144中A、B兩個油路中都必須設置限壓閥或恒壓閥。
  ②減緩液壓沖擊和補油 如圖144所示,液壓馬達從旋轉狀態轉為停止狀態時,即三位四通換向閥從任一得電狀態轉換為失電狀態時,液壓馬達不會立即停止,依然會由于慣性繼續旋轉,此過程中液壓馬達期轉換為液壓泵將驅動側的油液排至回油側,此時三位四通換向閥閥芯已快速圓至中問位置,令A、B、P、T油路互不相通,導致驅動側壓力迅速轉變為負壓,若不予即時補油可能會損壞液壓馬達;同時回油側壓力迅速升高產生液壓沖擊,該液壓沖擊若不予以減緩限制也會損壞液壓馬達。故圖144中A、B兩個油路中都必須設置限壓閻和補油閥。
(2)鉗桿旋轉結構存在的缺陷
  如圖145所示,原設計將先導式順序閥的出油口P2接至油箱,當進油口壓力高于先導閥的調整壓力時,利用先導式順序閥的工作原理使進油口P,壓力通溢流恒壓和安全限壓防止過載的功能,理論上可以實現液壓馬達液壓制動回路限壓、恒壓和補油功能,但在實際應用中其缺陷卻不容小視。

圖144液壓馬達基本簸壓制動回路



圖145改進前鉗桿旋轉液壓系統
  100kN/250kN·m全液壓有軌鍛造操作機,原設計由帶有單向閥的先導式順序閥組成的液壓馬達液壓制動回路,控制鉗桿旋轉液壓馬達運行,投產后頻繁出現鉗桿旋轉液壓馬達液壓缸爆裂故障,導致液壓馬達內部元件嚴重損毀,影響設備運行。原因在于,帶有單向閥的先導式順序閥作為鉗桿旋轉液壓馬達限壓補油組件的設計存在先天性缺陷。
  先導式順序閥的先導閥采用的是滑閥結構,在順序閥中,滑閥結構的閥芯理論上只要克服閥芯與閥體的摩擦力以及先導閥調整彈簧的彈力就可以移動,然而在實際應用中,由于閥芯幾何形狀的偏差以及閥芯與閥體的不同軸,在中、高壓控制油路中,當閥芯停止一段時間后或換向時,閥芯在液壓操縱力作用下不移動,或液壓操縱力消除后,先導閥調整彈簧不能使閥芯復位,這種現象稱為液壓卡緊現象。閥芯的卡緊現象是由于閥芯所受徑向力不平衡所造成,它會使閥芯移動困難,液壓動作失靈。因為幾何形狀以及裝配精度不可能達到理想狀態,所以徑向力不平衡問題就是普遍存在的現象,只能設法減小而不能完全消除,與小直
徑滑閥閥芯相比大直徑滑閥閥芯更容易出現問題。
  先導式順序閥主閥芯和先導閥閥芯均采用的是滑閥結構,而且主閥芯的直徑遠大于先導閥閥芯的直徑,因此最易出現的故障現象是先導閥閥芯卡滯,閥芯卡滯導致順序閥超壓時不能及時卸壓,產生的液壓沖擊壓力遠遠超出液壓馬達所能承受的額定壓力值,出現液壓馬達損壞現象。
(3)改進措施
  將鉗桿旋轉液壓馬達液壓制動回路改為溢流橋式液壓制動回路,如圖146所示。由四個單向閥和一個先導式溢流閥構成的溢流橋組成了液壓制動限壓補油組件,當三位四通比例換向閥回中位時,液壓馬達在慣性作用下有繼續轉動的趨勢,它批時所排出的高壓油經單向閥由溢流閥限壓,另一側靠單向閣從油箱吸油。該回路中的溢流閥既限制了換向閥回中位時引起的液壓沖擊,又能夠使液壓馬達平穩制動。而且溢流橋出入口的四個單向閥,除構成制動回路外,同時起到了液壓馬達的自吸補油作用。

IYA P T 2YA
圖1+46改進后鉗桿旋轉

圖147先導式溢流閥結構
  液壓系統主先導式溢流閥由主閥芯、主閥彈簧、閥體和先導閥等組成(圖147),壓力油進入先導式溢流閥直接作用在主閥芯上,同時經阻尼孔及控制管道作用在主閥芯上端面和先導閥的先導錐閥上。當系統的壓力低于彈簧所調定的壓力值時,錐閥關閉,主閥芯兩端所受液壓力相等,主閥芯在彈簧的作用下壓向閥座,使P口與O口不相通。當系統壓力超過彈簧的調定值時,先導錐閥打開,壓力油通過阻尼孔、管道、先導錐閥、回油管道流回油箱,此時由于液流通過阻尼孔的流動,造成主閥芯兩端的液壓力的不平衡,這個壓差超過彈簧的作用力而使閥芯移動,從而打開P和O的通道,實現溢流。理想狀態下無論溢流量多少,先導式溢流閥P口的壓力始終保持調壓彈簧所調定的壓力值。
  先導式溢流閥的主閥彈簧比較軟,剛度小,在很小的外力作用下即可被壓縮,主閥芯的位移量大小,對系統的壓力影響較小。先導閥的結構尺寸較小,其錐閥的承壓面積亦較小,調壓彈簧不必選用剛度較強的彈簧,因而使調節壓力比較輕便。阻尼孔起到增加主閥芯上下移動的阻尼,可以起到穩定主閥芯的作用。

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