曲軸車銑中心液壓系統(tǒng)油溫高壓力不穩(wěn)故障

劉云貴

（南車資陽機車有限公司曲軸事業(yè)部 四川資陽）

一、問題

公司的專用設備曲軸車銑中心，1999年從德國引進，承擔曲軸精車主軸頸與開檔、精銑連桿頸與橢圓、精銑平衡塊安裝面、精鏜安裝面銷孔、精銑鍵槽等工序。由于生產(chǎn)任務重，機床自投產(chǎn)以來一直實行3班工作制。使用幾年后，液壓系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)油溫高、壓力不穩(wěn)定故障，導致機床B軸夾緊和銑頭主軸抓刀不動作，需要停機等待很長時間，壓力才能恢復。之前期采取過一些措施，但沒有徹底解決問題。

（1）修復進口變量葉片泵。將原裝泵拆卸后發(fā)現(xiàn)，變量活塞和活塞蓋內(nèi)孔磨損；配油盤輕微磨損。改進活塞結(jié)構(gòu)，加長將活塞與活塞蓋的配合面，并配修活塞蓋內(nèi)孔；研磨配油盤后裝配投入使用。

（2）用國產(chǎn)變量葉片泵。由于進口變量葉片泵價格高，采購周期長，在修復使用進口變量泵的同時，聯(lián)系并購買國產(chǎn)變量葉片泵V4-10/20代替。

（3）加裝大的蓄能器。由于經(jīng)常出現(xiàn)B軸夾緊后液壓系統(tǒng)壓力降低，銑頭主軸抓刀動作無法執(zhí)行的故障，更換了大的蓄能器。

（4）加裝油冷機。為了降低液壓油溫度，借用其他機床的油冷機，對油箱內(nèi)的液壓油進行強制循環(huán)冷卻。

在采取以上措施后，機床還是經(jīng)常出現(xiàn)油溫高、壓力不穩(wěn)定的問題。為了不影響生產(chǎn)，不得不頻繁更換葉片泵（2個月?lián)Q1件）。到2012年3月，新裝上的國產(chǎn)變量葉片泵，壓力就達不到指定要求，機床無法運轉(zhuǎn)，面臨停產(chǎn)危險。期間使用過兩種變量葉片泵，一種是進口的PV7-16/16-20REOIMCO-16，另一種是國產(chǎn)的V4-10/20變量葉片泵。

二、故障分析

1.液壓系統(tǒng)分析

曲軸車銑中心型號N50 UC-6000，機床工件主軸剎車、C軸阻尼、液壓卡盤、尾座剎車、頂尖套筒伸縮、B軸夾緊、銑頭主軸抓刀、中心架夾緊和剎車等動作，都通過液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)。由液壓原理圖（圖1）可知，所有液壓動作由一個變量葉片泵提供動力。在執(zhí)行不同的動作時，液壓系統(tǒng)所需的不同流量，靠油泵的變量活塞往復運動來實現(xiàn)。個別動作如B軸夾緊和銑頭、主軸抓刀等由蓄能器補充一定的流量和壓力。

圖1 液壓原理圖

2.故障原因分析

（1）液壓系統(tǒng)存在內(nèi)泄，導致葉片泵提供的流量損失，造成系統(tǒng)壓力降低。

（2）油冷機制冷量不夠，葉片泵工作產(chǎn)生的熱量、液壓系統(tǒng)各部件動作產(chǎn)生的熱量、零部件磨損老化內(nèi)泄產(chǎn)生的熱量，使油液溫度升高，油液粘度降低，從而導致系統(tǒng)壓力降低。

（3）機床液壓系統(tǒng)比較復雜，由一個泵分出6個支路分別執(zhí)行十多個動作，且機床大、管路長、損耗大，設計上存在不足。

（4）國產(chǎn)變量葉片泵本身壓力和流量不夠，達不到機床液壓系統(tǒng)的要求。

三、采取的措施

1.處理部分漏油問題

經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)工件頭架和尾座副主軸存在漏油問題。工件頭架旋轉(zhuǎn)授油件尾部漏油，更換漏油部位密封圈（骨架油封），漏油減輕但未徹底解決，懷疑旋轉(zhuǎn)活塞桿與法蘭內(nèi)孔磨損，配合間隙變大。尾座副主軸卡盤為雙層油缸分別實現(xiàn)卡爪夾緊松開、頂尖套筒伸縮動作。其前端（油缸部分）和后端（授油部分）都存在漏油問題，圖2為尾座副主軸外形。更換卡盤油缸老化的Y形密封圈，解決尾座前端漏油。拆卸發(fā)現(xiàn)后端授油件與供油套之間相對旋轉(zhuǎn)、磨損，配合間隙變大，重新制作授油件，解決尾座后端漏油。

圖2 尾座副主軸外形

2.檢查清洗油冷機

請專業(yè)廠家檢查清洗油冷機的循環(huán)管路，更換存在異響的油冷機抽油泵以及管路上的密封元件。

3.檢測國產(chǎn)葉片泵壓力

聯(lián)系油泵廠家的專業(yè)人員對葉片泵進行檢測，在不接入機床液壓系統(tǒng)的情況下，壓力能夠調(diào)到14 MPa（機床液壓系統(tǒng)壓力要求為8.5 MPa），說明國產(chǎn)泵本身壓力沒有問題。

四、解決方案

在采取以上處理措施后，該機床液壓系統(tǒng)還是存在壓力低的問題。對于液壓系統(tǒng)泄漏，先不談內(nèi)泄問題，就看得見的泄漏如主軸卡盤油缸、尾座油缸，由于備件困難，都無法徹底解決。聯(lián)系原部件廠家，很多部件需要發(fā)到國外才能檢修。實際情況是不可能讓機床停下，把部件拆下來發(fā)到國外修理。

1.用國產(chǎn)柱塞泵代替

購買與原葉片泵連接參數(shù)相近的柱塞泵（最高壓力16 MPa），略作改動后裝上使用。不到1個月，同樣出現(xiàn)壓力不夠的問題。

2.加裝大的葉片泵

在出現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力低的故障時，一直糾結(jié)于是流量不夠造成的系統(tǒng)壓力不穩(wěn)，還是泵本身壓力就不夠。對國產(chǎn)葉片泵進行檢查，泵本身壓力沒有問題。更換壓力高的柱塞泵，同樣出現(xiàn)壓力不夠的故障。說明機床液壓系統(tǒng)設計上存在缺陷，即泵提供的流量不足以滿足機床復雜的液壓動作所需要的流量。如果換上流量更大的泵，如國產(chǎn)變量葉片泵V4-10/32，應該能夠解決流量不夠的問題。但是V4-10/32葉片泵與葉片泵V4-10/20相比，不僅外形尺寸更大，而且連接法蘭更大。必須考慮原電機功率是否滿足，原油箱的空間位置能否放得下。因此要加裝大的葉片泵，改動非常大，需要重新制造油箱、連接法蘭等。由于所有回油管都回到原油箱，還必須將新加的油箱與原油箱接通。

3.兩臺V4-10/20葉片泵并聯(lián)使用

由于機床原油箱較小，無法安裝流量大的葉片泵，如果將兩臺葉片泵并聯(lián)，提供的流量就會增加，且每臺泵的負載降低，可以提高泵的使用壽命，因此決定增加1臺葉片泵與原葉片泵并聯(lián)。

將原油箱的油抽干，切割兩個孔，焊接法蘭，通過軟管與新的油箱并聯(lián)，再與油冷機連接，油箱改進部分的液壓原理如圖3所示。泵的出口增加單向閥，再經(jīng)三通接頭匯入機床液壓系統(tǒng)。分別調(diào)節(jié)兩泵的壓力，輕松達到系統(tǒng)要求的8.5 MPa。

圖3 油箱改進部分液壓原理圖

由于增加了1臺變量葉片泵，液壓系統(tǒng)流量增加，原油冷機制冷量已達不到要求，因此更換了大的油冷機，將原油冷機用到其他機床上。

五、改進效果

改進完成后，使用至今，該機床液壓系統(tǒng)運行良好。每年可節(jié)省大量購買葉片泵的費用，改進后可以充分利用原來拆下的舊泵。減少了停機等待時間，機床使用率提高。

處理該機液壓系統(tǒng)故障，經(jīng)歷時間長，遇到的新問題多。比如油冷機不制冷、流量小、振動等問題。

通過此次改進實踐，對該機床液壓系統(tǒng)有了更深刻的認識，如油溫、流量對壓力的影響，為以后的設備維修工作積累了經(jīng)驗。