卧式轮轴压装机液压及控制系统改造.pdf

R栅and㈣黼与维修 卧 式 轮 轴 压 装 机 液 压 及 控 制 系 统 改 造 刘捷蒋士博方婷 四JII工程职业技术学院，四JIl 德阳618000 摘要通过对2501I卧式轮轴压装机液压系统缺陷的分析，根据生产实际情况对液压系统作了适当改造， 并用PLC技术对原电气控制系统作了改造设计，提高了压装机的自动控制水平，使生产效率得到了 较大的提高。 关键词卧式轮轴压装机；液压系统；电气控制系统；PLC 中图分类号TH l 7文献标识码A R econst ruct i onand prom ot iondesign t ocontr ol syst emof hori zont al press LIUJie，JI A N GShi bo，FA NGTi ng Si chuanEngi neeri ng Technical C ol l ege，Deyang618000，CH N Abst r act O nt hebas eofdefect anal yzi ng t ot he hydraul i csyst em of250Ⅱhori zontal pr ess ，accor di ng t o pract i cal needs，t hi spaperdes i gns anewhydraul i ccont rol system ，anddes i gns aelect r iccont rol syst embased on PL C t echnol ogy．R ai ses t hecont rolst andardsofhori zont al pr es s，pr om ot es m anuf actureef fi ci encyand pr oduct squalit y． K eywordshori zontalpress；hydraul i csyst em ；el ect ri c cont rol system ；PLC 卧式轮轴压装机，广泛应用于轴孔类零部件过盈 配合的压装和拆卸工作，铁路机车、冶金设备、电机制 造等行业的装配和维修作业中较多采用。 该设备的结构特点为前梁、活动横梁、后梁均采 用焊接结构，前梁、活动梁和两个支柱组成一个封闭力 系，刚性好。机身采用铸钢件，确保设备不变形。液压 系统压力可调，行程可调。 某钢铁公司机修分厂有一台上世纪70年代老式卧 式轮轴压装机，公称压力为2500kN ，最大工作压力 32M Pa，在冶金设备修理中拆卸和压装零部件。虽经 30多年的使用，因工作量小，其机架横梁等机械部分保 持得相当完好，但其电气部分已严重老化。2008年以 后，该厂与电修分厂合并，大量从事冶金用电机的生产 装配工作。该机的液压系统因设计缺陷，已不能满足要 求，急需对该机液压系统和电气控制系统进行改造。 1 原液压系统工作原理及问题‘1。21 1 工作原理 刀位检测环节的诊断是刀架故障分析中的关键一 步，技术理论是维修实践的先导，只有理解具体是哪种 检测方式和原理，才能按照逻辑关系正确判断，提出相 应的解决方案。 6结语 本文通过研究，对技术资料删繁就简、集中测绘对 比、重新绘制流程图等，总结了现实遇到的四方刀架刀 具位置检测3种方式。并主要依据笔者测绘成果，对 3种检测原理进行了认真分析。实际工作中，由于设 备资料繁杂、分散、不统一或不完整，现场维修人员不 一定能很快读懂图纸，并与实物完全对应准确。希望 超兮等等等R．． ．矿 zuIq}■‘M 本文对于指导立式电动刀架故障维修、缩短故障判断 时间等，能够起到助益作用。 参考文献 [1]彭永忠．电动刀架的换刀原理及故障诊断[J]．中国科技信息，2010 7． [ 2] 白斌．数控系统参数应用技巧[ M ] ．北京化学工业出版社，2009． [ 3] 袁林，付福起，李海滨．数控车床刀架典型故障分析及排除[J] ．制造 技术与机床，20101128-130． 第一作者王凤平，男，1964年生，工程师，研究领 域为机床数控系统维修等。 编辑李静收稿日期20130122 文章缩号140246 ’ ． 。i 魏暴缘想黼对枇姆渗蔫将文素缩墨壤入谚蠢搴鼹蒸褰黪嘲鹾麟自黔 153 改 装 与 维 修 删 阗and删n咖n∞ 原液压系统工作原理如图1所示。全手动操作。 按下油泵启动按钮，油泵电动机得电，柱塞泵和叶 片泵同时启动。当所需压装部件装到位后，按下压装 按钮，电磁换向阀1YA 和4Y A 得电，柱塞缸进油，柱 塞推动压装封头向右运行，将所需装配的零件缓慢压 人或将所需拆卸的零件缓慢压出。压装完成后，按下 回位按钮，电磁线圈1Y A 和4Y A 失电，2Y A 和3Y A 得 电，上下两个活塞缸右腔进油，活塞杆将压装封头收 回，到位后，按下停止按钮，压装机停机。 2 主要问题 ①油泵无卸荷。按下油泵启动按钮后，无论压装机 是否工作，油泵电动机都处于满负荷工作状态，导致电动 机、油泵、液压元件等使用寿命缩短；油温温升过大，加大 了系统泄漏；功率损失过大，导致不必要的能源浪费。 l一要位计；2一桂器泵；3一油泵电动机；4一叶片泵；5、8一溢流阀； 6一截止阀；7一压力表；9、10一三位三通电磁换向阀； 11、13一活塞缸；12--]i主塞缸；14一压装封头。 图1卧式轮轴压装机原要压系统工作原理图 ②执行元件无快进。当被压装的部件空行程较小 时，执行元件无快进是可以的。但当部件是扁平件而 较薄时，空行程较大，空行程所需时间较长，有效工作 时间较短，生产效率大幅下降。同时，因柱塞泵流量较 小10m L／r，柱塞缸运行的速度本身就较慢，使这一 问题被放大。 ③液压冲击较大。当压装机压装完成需回程时， 按下回位按钮。此时，液压系统还保持原高压状态，当 电磁线圈1Y A 和4Y A 失电，2Y A 和3Y A 得电时，高压 油液瞬时卸载，对系统产生较大的液压冲击。原液压 系统没有设计减震缓冲装置，系统的震动较大，对系统 和元件产生较大的破坏作用，同时也增大了系统泄漏。 ④系统保压设计有欠缺。压装机在压装部件时， 需有一个保压过程。原液压系统采用换向阀的0型 中位机能来实现。压装机工作压力较高最大工作压 力可达32M Pa，在保压时，这一高压始终作用在换向 阀阀芯上，阀芯与阀体内孔有间隙，油液的泄漏较严 重，大大降低了换向阀的保压能力。 ⑤液压油易污染。原油箱没封闭，处于开放状态， 空气中的杂质和车间粉尘易进入油箱，污染油液。同 时系统又没有过滤器，更容易使被污染的油液进人液 压系统，加速了元件的磨损，使系统内泄漏更严重。 ⑥操作不规范。因压装机使用时间较少，保养和 操作都很不规范。如溢流阀的压力调节旋钮被工人随 意盲目调节，经常导致压装机不能正常工作。 2液压系统的改造设计p。5 J 根据用户的要求，以及针对原液压系统的缺陷，同时结 合压装机的实际结构，对液压系统作了如图2的改造设计。 1一掖位计；2、26一二位二通电磁换向阀；3、24一过滤器；4一柱塞泵； 孓_柱塞泵电动机；6、22先导式溢流阀；7截止阀；8、12、21压力表； 9、20一三位四通Y型电磁换向阀；l O 一单向阀；1l一液控单向阀； 13一柱塞缸；14、18一活塞缸；15、16一行程开关；17一压装封头； 19一单向节流阀；23一叶片泵电动机；25一叶片泵；27-- 涠t度计。 图2卧式轮轴压装机改造后液压系统工作原理图 设计说明 1实现了快进工进。压装封头的快进快退由两 个辅助活塞缸实现。当压装封头由初始位开始运行 时，有一段空行程，需快进。此时两活塞缸左腔进油， 推动压装封头和柱塞右行。柱塞缸内腔形成真空度， 产生负压，液控单向阀打开，油箱内的油液吸人柱塞 腔，使柱塞腔内充满油液。当压装封头碰到快进转工 进行程开关时，柱塞缸左腔进油，因柱塞缸空腔较大， 实现柱塞工作进给。 2实现了系统的可靠保压。当系统需保压时， 换向阀处于中位，由两个单向阀将柱塞缸内的油液封 闭，油液将阀芯紧紧压在阀孔锥面上，实现了较好的密 封保压功能。 3减小了液压冲击。柱塞缸快退的瞬间，为了 减小系统的冲击压力，在活塞缸的回油路上安装有一 题碜糌ZUR；矽o_}月zM 个节流阀，通过调节节流阀的开口度，使活塞缸回油路 产生适当的背压，使柱塞不致后退得过快，可减小液压 冲击和爬行。快退瞬时柱塞腔内的油压较高，液控单 向阀的开启压力相应也较高，导致液控单向阀只能较 缓慢地开启，能较大幅度地减小系统的液压冲击。另 外，当保压结束时，由定时器控制使液控单向阀提前打 开，柱塞腔先放油预卸荷，两秒种后活塞缸才进油，保 证压装机平稳后退，减小液压冲击。 4系统具有卸荷功能。液压系统在启动状态， 或者在保压状态，先导式溢流阀的远程控制油口通过 二位二通电磁换向阀接回油箱，此时溢流阀处于卸荷 状态，油泵电动机空转，达到了保护液压元件和节能降 耗的目的。 5油液能较长时间保持洁净。液压站实行了封 闭式设计，同时在液压泵的进油口安装有过滤器，保持 油液能较长时间保持清洁干净。 表1压装机自动控制工作循环及对应的PLCI／O 元件表 ＼输出元件 K M lK M 2 ＼ 1Y A2YA 3YA 4YA5YA 6YA 控制控制 工步＼ Y O Y 1 Y 2Y3Y4Y5 柱塞泵叶片泵 输入元件卜＼ Y 6 Y 71 启动SB l X 0 快进SB 2 X I 工进SQ l X 2 保压SQ 2 X 3 后退 原位SQ335 停止SB 4 X 6 3 电气控制系统PLC改造设计‘6。7] 原压装机工作对象基本都是单台套的冶金设备部 件的压装，控制系统是手动操作模式。 而现在面临的工作对象是批量生产的电动机零部 件的压装，为提高工作效率，大多数时间应是自动控制 模式。 根据压装机实际工作情况，PLC选用三菱公司的 FX l s一30M R。系统工作循环及与PLC 对应的输入输 出元件如表1所示。手动时只有启动、前进、后退、停 止4种状态。前进按钮是SB 2，元件动作情况对应自 动控制的工进步，后退按钮是SB3X4，元件动作情 况与自动控制后退相同。手动自动控制由转换开关 SQ 41 X 11、SQ 4-2XIO 实现。 液压系统PLC 控制梯形图如图3所示。 4 结语 本次压装机的改造是根某厂的实际生产情况需 糌 Refiingand砌n咖嗍改装与维修 图3卧式压装机液压系统PI￡控制梯形图 要，针对该设备的缺陷，以及利用新的控制技术，对液 压系统和电气控制系统作了适当改造。 从使用的效果看，达到了改造要求，满足了生产需 要。因有手动和自动两种模式，既可批量生产，也可单 件作业。调节行程开关的位置，可压装不同的产品。 调节定时器的时间，可对系统保压和预卸荷时间作适 当调整。 参考文献 [ 1] 冯锦春．液压与气压传动[ M ]．北京人民邮电出版社，2009． [ 2] 左健民．液压与气压传动[ M ]．北京机械工业出版社，2000． [3]赵静一，张齐生等．卧式轮轴压装机新型液压系统研制及可靠性分 析[ J] ．燕山大学学报，2004 5 ． [ 4] 左英杰，姚新港．压装机液压系统改进[ J] ．液压与气动，2012 4 ． [5]刘保杰，强宝民．基于工控机和PLC的电液比例同步控制液压试验 台的设计[ J]．机床与液压，2012 18． [6]蒋建虎，葛运旺，布挺，等．大链轨节感淬火生产线控制系统设计 [J]．制造技术与机床，201257880． [ 7] 杨林建．电气控制与PL C[ M ] ．北京电子工业出版社，2011． 第一作者刘捷，女，1971年生，硕士，副教授，主 要从事电气自动控制的教学和科研工作。 编辑孙德茂 收稿日期20130208 文章一号140247 如暴您嚣髓对本襄昀羹洼。囊捺变章簟辱曩入馥者意冕舅蠢囊枣姻担瘴攮曩。 155