切割机多位气缸气动原理分析与故障应急处理.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 0 ． 2 0 1 3 切割机多位气缸气动原理 分析与故障应急处理 石军 兴 ． 李小 军 武钢设备维修总厂 ， 湖北 武汉4 3 0 0 8 0 摘要 该文对切割机同步装置多位 步进 气缸 的工作原 理及 故障原 因进行 了分析 ． 并针对同步装 置气 动系统故障采 取了便捷 有效的应 急处理方案 ， 为类 似气 路控制 系统提供了设计 与改进 的依据 。 关键词 切割机 ； 压 紧气缸 ； 原理分析 ； 故障处理 中图分类号 T H1 3 8 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 1 0 0 0 5 7 0 3 The Pr i n c i p l e An a l y s i s a nd F a u l t Pr o c e s s i n g o f t h e Cut t i n g M a c h i ne S Cy l i n d e r S H I J u n x i n g ， L I Xi a o - -j u n Wu h a n I r o n a n d S t e e l C o mp a n y E q u i p me n t S e r v i c e F a c t o r y ， Wu h a n 4 3 0 0 8 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s t e x t t o a n a l y s e t h e p r i n c i p l e a n d f a u l t r e a s o n o f t h e C u t t i n g ma c h i n e 、 S c o mp r e s s c y l i n d e r ， a d o p t e d a n u s e f u l e me r g e n c y t r e a t me n t t o the a i r o p e r a t e d s y s t e m f a u l t ， p r o v i d e d d e s i g n a n d i mp r o v e me n t r e f e r e n c e f o r the s i mi l a r s y s t e m． Ke y wo r d s c u t t i n g ma c h i n e ； c o mp r e s s c y l i n d e r ； p r i n c i p l e a n a l y s i s ； f a u l t p r o c e s s i n g O 引言 板坯火焰切割机是板坯连铸机的主要设备 ．其功 能是将连铸板坯切割成所需的定尺长度 火焰切割机 要求性 能可靠 、 结构紧凑 、 运行平稳 ， 能在高温连续生 产的条件下 ， 快速准确地完成切割任务 。切割机同步装 置是通过压缩空气控制压紧气缸将切割机 的压板压在 板坯上使切割机跟随板坯 同步运动 ．在同步运动过程 中切割火焰将板坯切断 切割机同步机构由下列主要 部件组成 压板 、 压紧气缸 、 压缩空气控制系统 ， 为 了检 修方便 ， 压板采用可更换方式。同步装置如图 1 所示。 图 1 切割机 同步装置 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 1 2 作者简介 石军兴 1 9 7 9 一 ， 男， 湖北武汉人 ， 工程师 ， 本科 ， 现从事设备检修 维护工作 。 1 压紧气缸结构及气动原理分析 1 ． 1压紧 气缸 结构 该压紧气缸为双活塞杆 双腔串联 多位步进结构 ． 在压缩空气 的作用下及两活塞杆之间相互接触的作用 下 ．可 以使气缸输出端活塞杆产生不 同效果的位移行 程。压紧气缸结构如图 2 、 图 3所示 。 4 壑 三 堡 三 墨 固定气阀安装板用 4 一 - R c l／ 2 一 一 _ J ■ 一一 一 一 2 2 2 ． ． 1 0 6 1 4 9 图 2 切割机压紧气缸 图 3切割机气缸剖视图 1 ． 2 压紧气缸气动原理分析 压紧气缸 的压紧过程分 为预压 紧 预压 、 同步压 紧 主压 两个过程 。预压 紧 预压 时压板与板坯之 间 57 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 3年 第 1 0期 存在一定的间隙．以便于压板与板坯之间相互位置的 调节与定位 ； 同步压 紧 主压 时 ， 压板与板坯接触并产 生压力 ． 以保证切割机与板坯一起同步运动。气缸气动 原理如图 4所示。 图 4加紧气缸气动原理图 原 位 、预 压 紧 、压 紧 时 电磁 阀 得 失 电关 系 如 下 D T 1 、 D T 2为两个电磁换向阀的电磁线圈 DT1 DT2 原位一 一 予 压十 一 主压 1 正 常 时 ， D T 1 、 D rr 2均不 得 电 ， 主 压有 杆 腔进 气 ， 气缸主、 预压活塞均收 回． 压板处于抬起 原位 状态 ； 2 预压 时 ， D T 1 得 电而 D T 2不 得 电 ， 主 压有 杆 腔 和预压无杆腔进气 ． 因活塞受气体压力截面积不同 主 压有杆腔面积 预压无杆腔面积 ． 气缸预压活塞杆完 全伸出． 主压气缸活塞杆伸出预压活塞同样长度后 ． 被 主夹有杆腔进气托住 ．此时压板与板坯之间有一定的 间隙 3 主压 时 。 D T 1 、 D T 2均得 电 ， 预 压有杆 腔 、 预 压无 杆腔 、主压无杆腔均进气 ．此时主压活塞杆被完全伸 出， 直至压板接触到板坯 ； 而预压有 、 无杆腔均进气 ， 因 活塞受气体压力截面积不 同 预压有杆腔面积 预压 无杆 腔面积 。 预压活塞杆也完全伸出 ． 但预压活塞杆 未接触到主压活塞上 ， 二者之间存在一定的间隙。 2 故障现象描述及原 因分析 切割机在运行过程 中，经常会发生板坯切断后同 步装置的压板不能抬起 的故障。压板不能抬起会造成 压板和板坯不能分离 ．造成切割机继续和板坯一起运 动 ，当超过位移极限时 ．会撞坏其他设备造成生产 中 断。而切割机压板不能抬起的原因多数是由于压紧气 缸不动作 ， 主要有以下两种情况 2 ． 1 压紧气缸 内积水导致压板装置不能动作 1 压缩空气含水 ， 气动三大件汽水分离器 内过滤 网破损 ， 导致压板气缸 内积水 。 造成气缸元法动作 ． 此 时需要对气缸及管道进行排水及更换气动三大件 内的 过 滤 网 5 8 2 气 缸 水冷 内 、 外 套 与 端 盖 的密 封 效 果 不 好 ， 导 致气缸缸体冷却水经 中间或底部端盖密封窜人气缸内 部造成气缸积水 。 导致气缸无法动作。此时需要更换气 缸 的水冷套密封 2 ． 2 气缸换 向阀卡阻造成同步装置不能动作 1 压缩空气含水 ， 导致换 向阀卡阻 ， 造成气缸无 法动作 ．此时需要对换 向阀及管道进行排水及更换气 动三大件内的过滤网 2 电磁阀线圈磁性弱等 电气原因 ， 导致换向阀故 障． 造成气缸无法动作 ． 此时需要对 电磁线圈等部位进 行检查处理 3 故障应急处理 3 。 1 同步装置抬不起故障应急处理 当气动系统出现故障压板不能抬起时 ．将会造成 生产 中断的严重后果 ．所以当故障发生时需要采取简 捷 、 快速的应急处理方法 以避免生产中断的发生 ， 故对 切割机控制气路进行改造 ．在气缸 主压活塞无杆腔进 气管处增加一个泄压放散装置 ．改进后的气缸气动原 理如图 5所示 P4 1 -- 图 5改 进后 的气 缸 气 动 原 理 图 泄压放散装置是 由一个三通 和压缩空气球 阀组 成 。 正常生产时 。 球 阀处于关 闭状态 ． 当需要应急将压 板与板坯脱离时 。 就需要将压缩空气球阀及时打开 ． 对 气缸 主压无杆腔及 时泄压 ．主压活塞杆就会在有杆腔 气压的作用下 向上移动与预压活塞缸接触 ．这时压板 与板 坯脱 离 3 ． 2 同步装置主压换向阀故障 对于同步装置主压换 向阀故障 ． 需要更换换 向阀 ． 在线更换换向阀会影响到成产节奏 ．严重时也会造成 生产 中断。针对这一矛盾 ． 在切割机压缩空气主管道上 增加一个主压换向阀备用 系统 ． 在生产过程 中， 将备用 换向阀系统进气主管截止 阀关闭．当需要在线更换主 压换向阀时．可以快速将软管接头 B口与备用换 向阀 出V I 对丝 b口对接 将软管接头 A口与备用换 向阀出 口对丝 a口对接即可 这样可以有效节约切割机主压 换 向阀更换时间． 避免造成生产中断 ． 改进后的原理如 图 6所示 。 下转第8 0页 液 压 气动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 1 0期 处理方法 遇到这种情况 ， 一般都是做单机检查 ， 把液力偶合器拆下垂直放置 ．检测其各个连接法兰外 圆， 看结果是否超差 。 如果超差 ， 即要松开连接螺栓 ， 检 查是否各止 口碰损 ， 0型密封圈放置是否折叠 ． 止 口配 合是否过松 ， 然后逐一排除， 再安装校正。 5 故障源 5 校正零件形位超差 原因分析 有些结构如 Y O X A、 Y O X A Z 、 Y O X 1 I Z、 Y O X V S等的校正联轴节 、 连接轴、 制动轮零件 ， 由于加 工时其外 圆与孔 中、外圆与齿爪、外圆与止 口的不同 心． 导致安装后径 向跳动大 ， 无法校正。 处理方法 这种情况 的出现 ， 一般可在与 电机 、 工 作机轴联接前将偶合器立式放置 ， 单独测检 ， 联轴节 、 连接轴及制动轮等的表面跳动 ． 如果超差 ． 可修正后安 装 ， 一般这些零件 的径 向跳 动、 端面跳动 、 各部位的不 同轴度都不会超过 0 ． 0 5 m m 6 故障源 6 轴承质量差 原因分析 液力偶合器都是由二个轴承支承旋转 的 ， 由于生产方购买 了质量差 的轴承安装 ， 会 出现 内、 外 圈跳动偏差大的情况．在台架出厂试验时未必能发 现 ， 因有些厂家出厂试验时未装连接轴 、 联轴节 、 制动 轮 ． 而是单独做液力偶合器 的试验 ． 待产品运到用户处 安装校正时 ， 就会发现液力偶合器轴承外 、 内圈跳动引 发的径向跳动大， 一旦运行 时便会产生振动大 、 噪声大 等质量问题 处理方法 出现这种情况 ． 要逐一分析 ． 综合找查 故障源 。 因为轴承是装在壳体 内的， 无法看见 。如果排 查了其他原 因不是故障源时 。 应该将偶合器拆下 ． 将轴 承取出． 检查是否是轴承质量问题 ． 这种情况的检查是 凭经验的， 不符合 ， 即更换轴承。 ． - - 一- ～ - - 一 上接第 5 8页 图 6 增加备用主压换 向阀后的气缸气动原理图 4 小结 本文对切割机同步装置压紧气缸的工作原理及故 障原因进行了分析 ．并对同步装置气动系统故 障采取 了便捷有效的应急处理措施。简便 、 快速的处理方法有 8 0 5 ． 3 噪 声大 1 故障源 1 背景噪声影响 原因分析 在工业运行中 ， 周边的环境 、 车间内的 环境 、 设备等都是背景噪声源， 这些噪声有时也很难凭 直观感觉 ， 分不清是主机噪声还是背景噪声 ． 一般情况 下 ， 正常的噪声都是特定 的、 有规律的。无规律 的噪声 不管是来 自外部的或是本机的 ． 都是不正常的 ． 但就算 是在接近本机 的近距离听 ， 有时也难分辨出是电机 、 工 作机、 偶合器发出的声音。 处理方法 遇到无法分辨时 ． 采用单机检验 ， 即在 中午或晚上休息时间开机 ． 这样容易分辨 ． 作 出处理方 案解决 2 故障源 2 轴承质量引起 原因分析液力偶合器是由二个轴承支承旋转体 的 ，除零件本身符合平衡要求外 ．轴承的质量也很重 要 ， 有些购买 了较差的轴承 ， 不但 内、 外圈间隙大 ， 滚珠 滚道 的间隙也大 ．这样的轴承运转过程 中必然 出现振 动和噪声 ． 还会很快出现损坏 处理方法 遇到这种情况． 须更换合格的轴承 。 参考文 献 [ 1 】 成大先 ． 机 械设计手册 第 2卷 [ M 】 ． 北 京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． 【 2 1 刘应诚， 杨乃乔． 液力偶合器实用手册『 M1 ． 北京 化学工业 出版 社 ． 2 0 0 8 ． [ 3 ] 刘应诚． 液力偶合器 的使用和维护 5 0 0问【 M】 ． 北京 冶金工业 出 版社 ． 2 0 0 9 ． 『 4 ] 江树基 ． 机械传动 系统应 用液 力偶合器油 液 温度 原因分析 『 J 1 ． 液压气动与密封， 2 0 1 0 ， 5 3 5 3 7 ． 【 5 ] 江树基． 浅谈液力偶合器 的密封失效原 因及其控制措施 [ J 】 ． 液 压气动与密封， 2 0 1 0 ， f l 2 8 1 0 ． 效减少了切割机同步装置故障造成的铸机生产 中断 ． 提高了连铸机的生产作业率 ．为钢厂生产经营创造 了 有利条件 ．同时为类似的气路控制系统提供设计与改 进的依据。 参 考 文 献 【 1 】 姜继海． 液压与气体传N[ M I ． 北京 高等教育 出版社 ， 2 0 0 6 ． f 2 ]2 郇洪乍． 气压传动[ M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 8 1 ． 【 3 ] 李雪梅 ， 许庆斌 ， 李达宏． 多位气缸 的开发与应用[ J ] ． 液压与气 动 ， 1 9 9 5 ， 3 ． [ 4 ] 李建潘． 气压传动动力学【 M 】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 5 。