夾包升降機(jī)液壓系統(tǒng)分析與高溫排除

蔡云秀 李 飛

（1.云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明650000；2.昆明理工大學(xué)城市學(xué)院，云南 昆明650093）

夾包升降機(jī)是打葉復(fù)烤線預(yù)壓打包段中，主要的輔助設(shè)備之一。其用途是將預(yù)壓打包后的煙包自動碼成一到三包后，夾送到人工的叉車上。代替以往的夾包叉車，實現(xiàn)無人對煙包自動碼垛輸送的功能。

1 液壓系統(tǒng)組成和工作原理

夾包升降機(jī)液壓系統(tǒng)是夾包升降機(jī)的重要組成部分，主要由液壓缸、液壓管路、液壓站等組成。它的主要作用是控制夾包機(jī)械手臂夾持煙包并提升煙包；主要特點是采用液控單向閥控制液壓缸雙向鎖緊回路，即使在泵站電機(jī)突然停電后，液控單向閥（液壓鎖）鎖緊液壓缸，使臥式液壓缸活塞左右都不能竄動，立式液壓缸活塞不能下竄，保證了機(jī)械手臂所夾持的煙包不會滑落，系統(tǒng)的工作原理如下：

圖1 液壓系統(tǒng)圖

1.液壓泵；2.溢流閥；3.單向閥；4.壓力表；5.液控單向閥；6.電磁換向閥；7.單向調(diào)速閥；8.壓力繼電器；9.回油濾油器；10.電動機(jī)；11.冷卻器.

如圖1a所示如圖la所示，當(dāng)DT6、DT4通電時，換向閥62、63左位接人回路，夾包液壓缸A由左向右運行，夾包液壓缸B由右向左運行，夾抱機(jī)械手臂通過液壓系統(tǒng)提供的壓力夾緊煙包。夾包速度由單向調(diào)速閥調(diào)節(jié)。當(dāng)夾包液壓缸無桿腔的壓力上升至壓力繼電器設(shè)定值，壓力繼電器發(fā)出信號，使DT6、DT4斷電，同時DT7、DT8通電，換向閥6.3右位接人回路，換向閥6.1左位接人回路，升降液壓缸將夾緊煙包的機(jī)械手臂提升。提升速度由單向調(diào)速閥調(diào)節(jié)。當(dāng)提升到某一定位置時，DT7、DT8斷電，換向閥處于中位，同時液壓泵卸荷。當(dāng)光電管檢測到第二包煙包到位后發(fā)出信號，使DT7、D T9通電，升降液壓缸下降，將機(jī)械手臂夾緊的把包堆放在第二包煙包的頂面后，DT7、DT9斷電，同時DT6、DT5通電，機(jī)械手臂松開夾緊的煙包。當(dāng)機(jī)械手臂觸發(fā)行程開關(guān)后，DT6、DT5斷電，DT7、DT9通電，夾抱機(jī)械手臂繼續(xù)下降某一定位置時，DT7、DT9斷電，DT6、DT4通電，夾抱機(jī)械手臂將兩包煙包夾緊，夾緊后由壓力繼電器發(fā)出信號，如是堆放第三包煙箱，重復(fù)以上操作程序。

2 夾抱升降機(jī)液壓系統(tǒng)的故障分析與措施

夾抱升降機(jī)投人使用后，能達(dá)到基本功能要求，但不能連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，從現(xiàn)場使用來看，主要是油箱油液溫度過高(現(xiàn)場測試油溫在70℃左右)，致使故障率增加，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。

2.1 液壓系統(tǒng)油溫過高的原因分析

液壓系統(tǒng)油溫過高，其原因很多，有設(shè)計方面的，也有加工制造和使用方面的，具體原因如下：

（1）液壓系統(tǒng)設(shè)計不合理，造成先天不足。夾包升降機(jī)液壓系統(tǒng)中未安裝液壓油冷卻裝置，系統(tǒng)散熱僅靠液壓油箱和管路來完成，且油箱容積較小，散熱面積不大，而管路散熱又十分有限，如果環(huán)境溫度較高，則很難降低系統(tǒng)溫度。

（2）工作環(huán)境溫度過高。液壓系統(tǒng)液壓油的理想溫度為35℃-55℃，最高油濕不得超過65℃。而在炎熱的夏季，煙草機(jī)械在停機(jī)狀態(tài)，系統(tǒng)溫度就接近40℃，當(dāng)工作后油溫很快超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。油溫過高時，將使油液劣化加快，密封件壽面縮短，滑動部分摩擦阻力加大，嚴(yán)重時還可能發(fā)生運動副“卡死”等現(xiàn)象。

2.2 排高故障措施

為使夾包升降機(jī)適應(yīng)于夏季高溫環(huán)境條件下作業(yè)而不影響到主機(jī)系統(tǒng)性能的前提下，可在液壓系統(tǒng)回油路中增設(shè)冷卻器，改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)原理圖如圖lb所示(原理不再重復(fù)敘述)，從而加大冷卻系統(tǒng)的散熱面積。新增冷卻器的容量，通過系統(tǒng)熱平衡計算方法確定。

（1）系統(tǒng)發(fā)熱量計算

根據(jù)現(xiàn)場油液的溫升，可按下式求出系統(tǒng)發(fā)熱量。

式中：Pr——發(fā)熱功率，kW；△T——系統(tǒng)的溫升，℃；C——當(dāng)量熱容量，kJ/kg.℃；對于礦物油：1.88kJ/kg℃；ρ——油的密度，kg/L；對于礦物油：0.915 kg/L；V——油箱的容積，L；t——工作時間，min；

參數(shù)：60分鐘內(nèi)油溫從40℃上升到70℃，油箱容積為400L。由以上參數(shù)可計算得產(chǎn)生的熱功率：

（2）散熱功率計算

油箱散熱面積為：

式中V=400L則Ar=3.53m2油箱的散熱功率為：

式中KT——油箱散熱系數(shù)，取KT=16W/m2℃；△T——油溫與環(huán)境溫度之差，取△T=35℃則PkC=1.96kWfflt;PV=5.734kW

油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱的要求，管路散熱是極小的，需要另設(shè)冷卻器。

2.3 其他故障現(xiàn)象及解決辦法

（1）夾抱機(jī)夾抱煙箱時不管如何調(diào)節(jié)壓力都夾不緊煙箱現(xiàn)象,可通過調(diào)整行程開關(guān)和夾報油缸的平衡閥，液壓鎖。

（2）夾抱機(jī)打開時一邊伸出距離較長，另一邊較短（慢）故障現(xiàn)象，可通過調(diào)整油缸的調(diào)速閥。

（3）系統(tǒng)壓力與夾煙箱夾緊力關(guān)系如何。系統(tǒng)壓力調(diào)大，夾緊力是否也隨著增大；系統(tǒng)壓力小于12MPa時夾緊力平衡閥打不開，一般要調(diào)到16MPa。

（4）夾住煙箱，在旋轉(zhuǎn)過程中夾緊力回松原因；液壓鎖泄漏，失效，夾報油缸活塞磨損及密封圈內(nèi)泄漏。夾煙箱過程掉煙包現(xiàn)象；液壓鎖泄漏，失效，夾報油缸活塞磨損及密封圈內(nèi)泄漏造成的。

（5）煙箱夾痕較明顯,為消除夾痕而又不掉箱,如何處理.系統(tǒng)上設(shè)置有壓力繼電器，夾緊力到后系統(tǒng)斷開，在調(diào)試中改進(jìn)。

3 結(jié)束語

本文在介紹夾包升降機(jī)液壓系統(tǒng)組成及工作原理的基礎(chǔ)上，對其運行過程中出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)措施，在液壓系統(tǒng)回油回路中加裝冷卻器，從改進(jìn)后的系統(tǒng)實際運用的情況來看，油箱內(nèi)油液的溫度由改進(jìn)前的70℃左右降到現(xiàn)在的35℃-45℃，減少了系統(tǒng)的發(fā)熱，大大增強(qiáng)了液壓系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到了預(yù)期的目的，實踐證明，這個液壓系統(tǒng)的改進(jìn)是成功的。