方坯連鑄機(jī)冷床液壓系統(tǒng)改造

【摘要】在方坯連鑄生產(chǎn)過程中，為步進(jìn)式冷床動梁升降油缸提供壓力油的同步馬達(dá)故障率高、維修時間長、維修成本高，針對該問題進(jìn)行了故障分析，提出了冷床液壓系統(tǒng)改造方案。通過利用原有元件改變同步馬達(dá)的供油位置，從而改善了同步馬達(dá)的工作條件。該方案利用較少的改造成本提高了設(shè)備作業(yè)率，降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)生了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】方坯連鑄機(jī)；步進(jìn)式冷床；活動梁；升降油缸；同步馬達(dá)

1、引言

步進(jìn)式冷床是方坯連鑄生產(chǎn)線不可缺少的設(shè)備之一，具有運(yùn)輸及緩冷鋼坯，減少鋼坯變形及表而劃痕的功能。目前該設(shè)備廣泛應(yīng)用于方圓坯連鑄機(jī)，其重要參數(shù)是承載能力、床身長度、移動速度，這些參數(shù)對連鑄生產(chǎn)線的產(chǎn)量及鋼坯的冷卻溫度有很大影響。

步進(jìn)式冷床主要由固定梁、活動梁、升降油缸、平移油缸、同步馬達(dá)及液壓系統(tǒng)等組成，通過活動梁的舉升、前進(jìn)、卡降、后退完成一個工作循環(huán)，鋼坯在冷床上移動一步，移動的步長由平移油缸的行程控制。為滿足鋼坯長度要求，采取兩組冷床并列方式，每組冷床寬度為4650 mm，兩組冷床之間距離為1600mm，每組冷床的動梁均有升降油缸及平移油缸，要求兩組動梁的升降及平移動作同步。在使用運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)許多問題履需解決，如液壓系統(tǒng)振動大沖擊、噪音大、漏油嚴(yán)重等問題，嚴(yán)重制約著生產(chǎn)的正常運(yùn)行，同時造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，因此決定對其進(jìn)行改造。

2、冷床液壓系統(tǒng)概況

冷床的動作主要是動梁的平移和升降是靠液壓馭動來完成的，這里主要研究動梁的升降。其原理是：液壓泵輸出的壓力油流經(jīng)2個控制元件（比例閥），分別輸送給2組液壓缸（每組兩個液壓缸），每組液壓缸分別馭動一組動梁。原系統(tǒng)在每組油缸卡腔油路上設(shè)置1臺同步馬達(dá)，確保動作同步、平穩(wěn)。從使用中可以看出，振動、沖擊、噪音、漏油等現(xiàn)象頻繁發(fā)生在同步馬達(dá)處。

3、液壓系統(tǒng)常見故障分析與防止措施

故障1：液壓泵尼龍聯(lián)軸器損壞

原因分析：長時間運(yùn)轉(zhuǎn)、溫度較高、材質(zhì)選擇，不同軸、電機(jī)損壞或泵損壞。

預(yù)防措施：1）材質(zhì)的選擇，韌性較好強(qiáng)度較高材質(zhì)；2）在裝配維修時提高電機(jī)軸與泵的卞軸同軸度小十等十0.02；3）每天巡檢電機(jī)泵組運(yùn)行是否正常，泵是否有異常噪音，電機(jī)有無過熱現(xiàn)象。如有異常換另一泵組，待停機(jī)時檢查吸油濾油器是否堵塞。如堵塞，清洗或更換濾油器，如未堵塞，更換新泵；們起泵前，用手旋轉(zhuǎn)油泵和電機(jī)聯(lián)軸器，應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活無卡阻現(xiàn)象；5）定期更換尼龍聯(lián)軸器。

故障2：系統(tǒng)不建壓、壓力不穩(wěn)

原因分析：引錠桿啟動動量大、溢流閥卡閥、壓力插件損害等。

預(yù)防措施：1）在送引錠時動量較大，在質(zhì)量不變的情況下降低送引錠時的速度；2）支路壓力不穩(wěn)停機(jī)檢查支路溢流閥，檢查支路壓力插件的阻尼孔是否堵塞、脫落，彈簧是否斷裂；3）卞路系統(tǒng)不建壓，拆洗電磁溢流閥，如果有傷痕必須更換新閥。

故障3：高壓油路膠管泄漏、起泡、爆管、脫出故障

原因分析：在高溫高壓長時間處十運(yùn)行狀態(tài)下，易出現(xiàn)起泡、裂紋漏油，液壓缸動作磨損、接頭脫出引起爆管現(xiàn)象現(xiàn)象。

預(yù)防措施：1）嚴(yán)把備件質(zhì)量關(guān)，不合格備件不得入庫；2）在點(diǎn)檢過程中一旦發(fā)現(xiàn)高壓膠管起泡、裂紋，微性壓頭脫出的情況必須及時更換不得拖延；3）采取防護(hù)措施降低高壓膠管的工作環(huán)境溫度；們嚴(yán)格把握高壓膠管使用周期。

故障4：液壓缸動作緩慢、不動作

原因分析：液壓缸距離熱線較近，在使用過程中密封出現(xiàn)液壓缸密封損害而導(dǎo)致動作較慢、嚴(yán)重時出現(xiàn)串腔液壓缸不動作的情況。

預(yù)防措施：1）強(qiáng)化點(diǎn)檢效果，觀察液壓缸工作情況一般隋況下控制系統(tǒng)延時5s的時間；2）觀察系統(tǒng)壓力，判斷二位四通換向閥是否正常工作，節(jié)流閥、調(diào)速閥是否關(guān)死；3）固定熱線液壓缸使用周期。

故障5：控制閥不動作

原因分析：連鑄液壓系統(tǒng)一般處在高溫高壓的工作環(huán)境，由十兀件表而之間相互作用時，產(chǎn)生磨粒磨損和表里而疲勞磨粒、金屬鋼管氧化顆粒、高壓膠管內(nèi)層脫，密封圈老化脫落、空氣粉塵較多，液壓油污染比較嚴(yán)重。1）顆粒較大時直接造成閥芯堵塞或阻尼孔堵塞回推力達(dá)不到要求控制閥不動作2）在系統(tǒng)壓力為16MPa高壓下，污染顆粒進(jìn)入閥孔和閥芯之間的間隙時使閥芯移動困難，油溫升高時造成閥芯膨脹而卡死。3）21V控制電路跳電。

預(yù)防措施：1）減壓閥的不能減壓或無壓：卞閥芯或控制油口堵，清洗閥芯及阻尼孔；減壓閥泄油，重裝或更換閥芯和彈簧；2）力向閥不換向，在不滲油的情況下用閥}、增加外力回復(fù)。如果卡死及時更換。3）檢查流量閥設(shè)定位置或觀察執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度，動作不良時修理。調(diào)整觀察的21V跳電情況處理，將電動控制操作改造成手動操作。將泵先導(dǎo)溢流閥的二位四通換向閥、大包回轉(zhuǎn)臺二位四通換向閥用閥卡卡死保證系統(tǒng)壓力，將進(jìn)出液壓缸球閥門關(guān)閉，將手控?fù)Q向閥前進(jìn)回油球閥打開迅速轉(zhuǎn)換到手動控制操作保證生產(chǎn)的連續(xù)性。

4、改造方案

通過故障分析可知該處發(fā)生故障的最重要原因是系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在問題，致使同步馬達(dá)的使用工況差，故障頻發(fā)，因此需改善其工作況。由于同步的需要，我們過去在連接油缸下腔的油路上設(shè)置了同步馬達(dá)，使系統(tǒng)成為進(jìn)油主動同步回路。但由于其流量、壓力等參數(shù)值很高，造成該設(shè)備負(fù)荷很大，從而出現(xiàn)以上弊端。為了消除所存在的問題，我們把同步馬達(dá)放置在與油缸上腔相連的油路上，對回油實(shí)施控制，形成回油同步控制回路。即將同步馬達(dá)放在動梁升降缸的有桿腔，動梁上升時同步馬達(dá)只起到收集回油流量的作用，而不承受負(fù)載力，因而同步馬達(dá)的工作壓力為馬達(dá)的壓力損失與比例閥節(jié)流口壓力損失之和，約為4.5MPa。動梁下降時，由于設(shè)備自重的原因，液壓系統(tǒng)幾乎不用提供動力，故系統(tǒng)只對同步馬達(dá)提供開啟平衡閥所需的控制油壓，壓力約為5MPa。綜上所述，液壓馬達(dá)所承受的液壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于改造前的14.3MPa。動梁升降缸有桿腔流量為Q2=210L/min，同步馬達(dá)每聯(lián)排量q=150ml/r，則同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)速n=Q2×103/2q=700r/min；其轉(zhuǎn)速低于改造前的n=1433r/min?？梢妼⑼今R達(dá)放在動梁升降缸的有桿腔將極大降低其工作壓力及轉(zhuǎn)速，改善其工作條件。

5、結(jié)束語

冷床液壓系統(tǒng)改造后運(yùn)行3個月，未出現(xiàn)因同步馬達(dá)故障而停機(jī)。與以前每月停機(jī)一次相比，維修成本降低，同步馬達(dá)的購置成本為10萬元，維修成本1.5萬元/次，按照維修6次需更換新馬達(dá)計(jì)算，可節(jié)約38萬元/年；同時大幅度減少了故障停機(jī)時間，提高了連鑄機(jī)的工作效率，且極大降低了該處的消耗，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^客觀。

參考文獻(xiàn)

[1]章宏甲.液壓與氣壓傳動[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[2]左健民.液壓與氣壓傳動[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]楊培元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[4]何存興.液壓元件[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[5]鄧昭明.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[6]朱新才，周秋沙.液壓與氣動技術(shù)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2003.