刨花板热压机液压系统可靠性分析.pdf

第 5 1 卷第1 期 锻压装备与制 造技术 Vo 1 ．5 1 No ．1 CHI NA ME T AL F ORMI NG E QUI P ME NT＆ MANUF ACT URl NG TE CHNOL 0GY 2 0 1 6年 2月 F e b． 2 01 6 刨花板热压机液压系统可靠性分析 谢明阳， 王嘉男 沈阳北方重工有限公司， 辽 宁 沈阳 1 1 0 1 4 1 摘要 介绍了R C B 3 3 0 3刨花板热压机液压系统原理， 对液压系统建立了故障树数学模型， 对系统故障进行 了可靠性的定量和定 性分析， 为提高热压机液压系统的可靠性提供参考。 关键词 热压机； 液压系统； 可靠性分析； 故障树 中图分类号 T G 3 1 5 ． 4 文献标识码 B D OI 1 0 ． 1 6 3 1 6 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 2 0 1 2 1 ． 2 0 1 6 ． 0 1 _ 0 1 6 文章编号 1 6 7 2 0 1 2 1 2 0 1 6 0 1 - 0 0 6 0 0 3 R C B 3 3 0 3刨花板热压机是刨花板生产流程 中的 主要设备之一。将喷过胶的刨花板坯 ， 用装板机装入 多层 ， 同时加热加压 ， 将板坯压制成刨花板 。热压机 由四大部分组成 热压机本体 、 液压系统 、 电控系统 、 加热系统 。 液压系统是热压机的重要组成部分 ， 决定 了热压机能否长期稳定工作 。本文对热压机液压系 收稿 日期 2 0 1 5 0 6 1 0 作者简介 谢明阳 1 9 8 3 一 ， 男， 工程师， 从事机械制造无损检测工作。 E- ma i l 3 8 6 5 9 3 3 3 q q．c o rn 统建立故障树 ，进行失效原 因分析和可靠性指标计 算 ，对热压机的安全性和可靠性研究具有一定指导 意义。 热压机 的工作过程 板坯进入热压机到位后 ， 活动横梁快速下降， 此 时充液阀打开 ，油箱中的液压油和油泵同时向工作 缸 中充油 ； 当上热板接近板坯 时 ， 关 闭充液 阀， 由油 泵继续进油 ； 然后加压 ， 达到要求 的压力或限定 的行 配尺寸精度要求。通过此方法不仅节约加工成本 ， 大 大降低对接中产生的误差 ，而且节省起 吊及搬运的 人力和调整时间 ， 使公司产 品生产计划顺利完成 ， 也 为公司今后生产制造大型挤压机缸体奠定了基础。 参考 文献 [ 1 ] 魏军． 金属挤压机[ M】 ．北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 机械工业标准化技术委员会． 机械工艺工装标准汇编[ M] ． 北京 中 国标准 出版社 ． 2 0 0 7 ． [ 3 ] 中国重型机械T 业协会 ． 重型机械标 准[ M】 ． 昆 明 云南科技 出版 社 ， 2 0 0 7 ． [ 4 ] 吕亚臣． 重型机械工艺手册[ M1 ． 哈尔滨 哈尔滨 出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 5 ] T Z L 9 0 1 ． 1 2 0 0 2 ， 太重 自制金属材料标准[ s ] ． [ 6 ] T z w 9 0 1 6 2 0 0 2 ， 太重液压机工作缸 、 柱塞超声波 检测方法及验 收标 准[ S 】 ． [ 7 ] 魏征宇． 基于 I - D E A S的挤压机挤 压梁优化设计 [ J ] ．锻压装备 与制 造技术 ， 2 0 1 4 ， 4 9 1 5 4 5 6 ． I nn o v a t i v e me t ho d o f ma i n c y l i nde r do c ki ng f or e x t r us i o n pr e s s YANG Zh i c h a o ， LI U Da n d a n T e c h n o l o g y D e p a r t m e n t ， T a i y u a n T i a n j i n B i n h a i H e a v y I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ， B i n h a i 3 0 0 4 5 0 ， T i a n j i n C h i n a Ab s t r a c t By u s e o f i n no v a t i v e me t h o d ，t h e ma i n c y l i n de r o f 22 5 MN s i ng l e a c t i o n h o r i z o n t a l a l u mi n u m e x t r us i o n p r e s s wh i c h i s t h e b i g g e s t i n t he wo r l d ha s b e e n do c k e d o n t he b a s i s o f t o o l i ng l i k e hi g h V t y pe s t e e l ，c h a i n c ut t e r b a r ， ma n u a l j a c k ， h y d r a u l i c j a c k ， t h e a d j u s t i n g s h i m ，e t c ． T h e d i m e n s i o n a c c u r a c y r e q u i r e me n t o f i n n e r h o l e a n d o u t e r c i r c l e f o r t h e wh o l e c y l i n d e r bo d y a f t e r do c k i ng ha v e b e e n e n s u r e d，a s we l l a s t he a s s e mbl y di me n s i o n p r e c i s i o n ，wh i c h a c hi e v e s g o o d e f f e c t ． Ke ywo r ds Ex t r u s i o n pr e s s ； Ma i n c y l i n d e r ； D0 c k i n g ； Te c hn i c a l i nn o v a t i o n； To o l i n g 6 0 谢明阳， 等 刨花板热压机液压系统可靠性分析 第 1 期 程时， 保压， 系统电磁溢流阀卸荷； 保压过程中， 压力 降低 ， 由小泵补压 ， 当补压到要求 的压力停止 ， 根据 系统泄漏情况可以多次补压； 高压保压时间到， 分阶 段泄压 ， 每一阶梯保压一小段时间， 在 阶梯保压 阶段 不需补压 ； 加压时间到 ， 提升活动横梁 ， 先小泵供油 ， 消除活动部分 自重 ， 慢速 回程 ； 延时 3 ～ 5秒后大泵供 油， 快速回程， 到位后停止， 完成一个热压周期。 液压 系统原理如图 1 所示 。 图 1液压 系统原理 图 2 热压机的故障树分析 故障树分析法是一种对复杂 的液压 系统可靠性 的综合分析方法 ， 是一种有效的预测和分析手段。故 障树分析法有两个重要方法 定性分析和定量分析 。 2 ． 1 构建热压机液压系统的故障树 故障树主要用于分析导致给定故障的某种或者 组合影响因素。一个故障树的组成主要包括 逻辑 门、 常用事件。构建故障树 ， 就是确定液压系统故障 的顶事件， 找出导致液压系统故障的影响事件， 然后 逐步分析一直到底事件。本文确定顶事件为热压机 的液压系统 中的主缸不工作 ，同时设定独立液压的 系统接头和管道不存在泄露、各个事件的故障相互 独立 ， 建立故障树如图 2 所示 。 图 2 故 障树 故障树符号代码如下 T为主缸不工作， H 为 液压油路故障， H 为系统压力故障， H 为流量不足， x。 为主油缸 故障 x 为液压油 污染 ， x ， 为换 向阀故 障， x 为溢流阀故障 ， X 为主泵导致压力不足 ， X 为 液压油箱损坏， x 为换向阀故障， x 为单向阀故障， x 为过滤器故障 ， x 。 为主泵导致流量不足 ， x。 充液 阀故障 ， x 为单 向节流阀故障。 2 ． 2 热压机故障树的定性分析 定性分析是找 出主缸不动作故障树全部最小割 集 ， 找出导致主缸不动作故障的多种可能性。定性分 析有两种分析方法 下行法 和上行法 ， 本文对主缸不 动作故障 ，采用上行法求解最小割集 。分析过程如 下 61 表 1 液压 系统故障树底事件失效率 底事件失效 序号 底事件名称 数量 不可靠度 盛 ／ 1 0 h 一 1 主油缸故障 2 0 ． 1 0 ． o 0 0 0 3 2 液压油污染 1 2 2 0 O ．0 2 6 0 6 3 换向阀故障 1 1 1 O ．O H0 1 3 2 4 溢流阀弹簧故障 2 5 ． 7 0 ．0 0 1 3 7 5 主泵导致压力不足 2 2 0 0 ．0 0 4 7 9 6 液压油箱损坏 l 1 ． 5 O ．0 o O 1 8 7 换向阀故障 l 1 1 0 ．0 0 1 3 2 8 单向阀故障 2 5 0 ．0 0 1 2 9 过滤器故障 2 0 ． 4 0 ．0 0 0 l 1 0 主泵故障导致流量不足 2 2 0 0 ．0 0 4 7 9 1 1 充液阀故障 2 1 0 O ．o o 2 4 1 2 单 向节流阀故障 2 4 0 ．0 0 1 2 第5 1 卷 锻压装备与制 造技术 TH1 U XI ， H1 H2 U H3 UX2 H2 X3 U X4 U X5 ， H3 Xi X2 H4 X6 U X7 UX8 U X9 U Xl o UX“U Xl2 根据上面计算可以得到 THl U X1 Xl U X2 UX3 UX4 t o X5 UX6 UX7 U X8 UX9 UX1 o U Xl 1 U X1 2 主缸不动作故障的最小割集为{ x。 ， { x } ． ． { x } ， { x 。 } ， 从定性分析可看 出， 液压系统是一个 串联系统 ， 底事件故障数 目较多 ， 可靠性相应较低 ， 因此主缸不 动作故障容易出现。 2 ． 3 热压机故障树的定量分析 定量分析主要有两方面内容 一是求出各底事 件的结构重要度 ； 二是 由底事件的失效概率 ， 求出系 统的失效概率 。 1 结构重要度分析 。液压系统是一个 串联 系 统 ， 由与门结构构成。因此 ， 可以得到所有割集的底 事件的结构重要度 2 卜 1 ／ 2 “ 。 2 顶事件的失效率和可靠度 。底事件通过 机 械设计手册 得到故障树中 1 2个底事件 的发生失效 率 。在现场生产中，该热压机连续工作时问为 4 0 0 0 小时／ 年 ， 大修时问为一年两次 ； 热压机的一个工作周 期 内， 有效工作时间为 1 2 0小时。 该液压系统 为串联 系统 ，因此所建故障树顶事 件 的失效率为 J 2 A 2 A 2 x 0 ．0 0 0 0 3 0 ．0 2 6 0 6 x 2 2 X il 0． 0 0 1 3 2 一 2x 0． 0 0 1 2 3 7 5． 9 顶事件的可靠度为 R e “ P _ 3 7 5 9 12 o 0． 93 4 0 由定 量 计 算 可知 ，液 压 系统 的不 可 靠 度 为 0 ． 9 3 9 4 ， 液压系统 中由串联的底事件组成 ， 因此会 提 高造成液压系统的不可靠性。为 了提高系统的可靠 性 ， 在现场工作 中， 尽量采取 以下措施 1 应加强液压油清洁度的控制和管理。从表 1 可以看 出油液污染 的故 障率最高 ，同时油液不清洁 也会加大其他底事件发生的概率。因此 ， 应经常对过 滤器进行检查和更换。 2 减少超负荷的工作状态 。 3 对 表 1中不可靠度 高 的部件 ， 缩短检查 时 间 。 3 结论 1 可靠性故 障树分析法是对液压系统有效 的 分析方法。 2 热压机 以液压系统为基础 ， 建立 了液压系统 故障树 ， 对热压机的液压系统进行可靠性分析 ， 找出 潜在故障， 得到可靠度数据 ， 对热压机的液压系统的 故障诊断研究具有一定的指导意义。 参考文献 [ 1 ] 李成 ， 梅立业． 3 6 ／ 4 2 MN双动油压机液压 系统 大修解决方案 l J J 锻压装备 与锻造技术 ， 2 0 1 1 ， 4 6 3 ． 【 2 J 赵静一 ， 姚 成玉． 液压 系统可靠性工程[ M] ． 北京 机械1 二 业出版社 ， 2 O1 1 ． [ 3 ] 王猛． Y x 2 7 8 0 0单动薄 板冲 液压机液压 系统的改进l J 1． 锻压 装备与制造技术 ， 2 0 1 1 ， 4 6 6 ． [ 4 】 何景晖． 3 0 0 0 k N板材充液 成形 液压机可靠性分 析『 J 1． 锻压 装备与 制造技术 ， 2 0 1 1 ， 4 6 6 ． 『 5 1 韩小 明 ， 张雷 ， 张连 洪． 新 型缸 动式液压机 整机有 限元分析[ J I． 锻压装备 与制造技术 ． 2 0 0 7 ． 4 2 1 ． Re l i a b i l i t y a na l y s i s o f hy dr a ul i c s y s t e m f o r pa r t i c l e bo a r d h o t pr e s s XI E Mi n g y a n g ， WANG J i a n a n S h e n y a n g No r t h e r n He a v y I n d u s t r i e s Gr o u p Co ． ， L t d ． ， S h e n y a n g 1 1 0 1 41 ， L i a o n i n g Ch i n a Ab s t r ac t Th e h y dr a u l i c s y s t e m o f RCB3 3 0 3 pa r t i c l e b o a r d h o t p r e s s ha s b e e n i nt r o d u c e d i n t he t e x t ．Th e ma t he ma t i c a l mo d e l o f t h e f a u h t r e e h a s be e n e s t a b l i s he d t o t he h y d r a u l i c s ys t e m． The r e l i a bl e q ua n t i t a t i v e a nd 0 u a l i t a t i v e a na l y s i s ha v e be e n c o n d uc t e d t o t h e f a ul t s o f t he h y d r a u l i c s y s t e m．I t p r o v i d e s r e f e r e n e e f o r i mp r o v i n g t h e r e l i a bi l i t y o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m for h o t p r e s s ． Ke y wo r ds Ho t p r e s s ；Re l i a b i l i t y a n a l y s i s ；Hy d r a u l i c s y s t e m；F a u l t t r e e 6 2