液壓推鋼機故障分析與對策

楊莉華

(四川機電職業(yè)技術(shù)學院，四川攀枝花617000)

軋鋼廠液壓式推鋼機主要由液壓泵站、中間管路、控制閥臺和液壓缸動作機構(gòu)4 個部分組成，在工作時，液壓泵輸出壓力油提供動能，壓力油通過中間管路、控制閥臺進入液壓缸，利用液壓缸的伸縮帶動推頭完成推送鋼坯的過程。推鋼機推頭的前進后退由控制閥臺控制完成，具有操作簡單方便、推力大、動作平穩(wěn)等優(yōu)點。但由于設備場地限制和設計上存在的缺陷，某軋鋼廠所使用的液壓式推鋼機故障頻發(fā)，嚴重制約生產(chǎn)節(jié)奏，影響鋼材產(chǎn)量并造成較大的油耗和更換備件的費用。

1 推鋼機液壓系統(tǒng)工作原理

圖1 所示為該軋鋼廠液壓推鋼機的液壓系統(tǒng)原理圖，是由1 個三位四通P 型電磁閥為先導閥和4 個插裝閥1、2、3、4 構(gòu)成的“O”型中位職能電液插裝邏輯閥的回路。其液壓系統(tǒng)主要由電液換向閥、前進調(diào)速閥組(未畫出)、后退調(diào)速閥組(未畫出)和液壓缸組成。其中液壓缸為執(zhí)行元件，帶動推鋼機推頭一起運動完成推鋼機推鋼動作;兩個調(diào)速閥組通過節(jié)流孔控制流過閥件的液體流量，實現(xiàn)對推鋼機前進和后退的速度控制;電液插裝邏輯閥是該液壓回路的換向機構(gòu)。如圖1 所示，當電磁換向閥兩邊均不得電時，換向閥執(zhí)行中位機能，壓力油經(jīng)過換向閥流入4個插裝閥的控制口，插裝閥閥芯在其作用下全部關(guān)閉，油路中沒有油液流動，推鋼機保持靜止。當換向閥線圈左邊得電時，P 口壓力油流入2 號、4 號插裝閥的控制口，而1 號、3 號插裝閥的控制口與油箱相通，控制口壓力降低，1 號和3 號插裝閥閥芯在高壓油作用下向上打開，壓力油經(jīng)由P→B 口→前進調(diào)速閥組→液壓缸的無桿腔，液壓缸有桿腔的油則流經(jīng)后退調(diào)速閥組→A 口→T 口→油箱，活塞桿伸出，推鋼機完成向前推鋼的動作。反之，當電磁換向閥右邊得電時，在壓力油作用下1 號和3 號插裝閥關(guān)閉，2 號和4 號插裝閥打開，P 口壓力油經(jīng)2 號插裝閥A 口→退回調(diào)速閥組→液壓缸有桿腔，液壓缸無桿腔的油經(jīng)過前進調(diào)速閥組→B 口→T 口流回油箱，活塞桿縮回，推鋼機完成退回的動作。

圖1 推鋼機液壓系統(tǒng)原理圖

2 故障表現(xiàn)形式

(1)推鋼機啟動和回程過程中，閥臺附近管路抖動劇烈，噪聲大，常造成中間管路應力集中部位和焊接部位破裂，導致大量漏油，使得整個液壓系統(tǒng)壓力降低，推鋼機無法正常工作。

(2)液壓管接頭處密封件經(jīng)常損壞，使用壽命降低。

(3)液壓缸內(nèi)密封件損壞出現(xiàn)內(nèi)泄，導致推鋼機工作不正常。若處理不及時，缸筒內(nèi)壁易被拉傷，造成液壓缸整體報廢。

(4)推鋼機動作可靠性差。

3 故障原因分析

在對推鋼機常見故障進行分析后發(fā)現(xiàn):推鋼機液壓管路振動、噪聲大、接頭密封件損壞、液壓缸內(nèi)泄等故障，均由系統(tǒng)中存在較大的液壓沖擊引起。這與推鋼機液壓系統(tǒng)設計缺陷、元件規(guī)格選擇不匹配、場地布局不合理等因素有關(guān)。

3.1 插裝閥開啟速度過快造成沖擊

對于外控供油方式的插裝元件，開啟速度的主要決定因素是插裝閥A 腔和B 腔的壓力pA、pB以及控制油腔X (C)腔排油管(往油箱)的流動阻力。當pA和pB很大，而X 腔排油很暢通時，閥芯上下作用力差將很大，所以開啟速度將極快，以至造成很大的沖擊和振動。由圖1 可知，在推鋼機靜止的時候，壓力油作用在2 號插裝閥的B 口和3 號插裝閥的A 口，使得B 口與A 口一直保持著約等于系統(tǒng)壓力的高壓狀態(tài)，且積累著相當大的壓力能。由于插裝閥通徑大、壓差高，當2 號或者3 號插裝閥被打開的瞬間，壓力能急劇降低，落差增大，高壓大流量液壓油通過插裝閥流入回路，產(chǎn)生巨大的液壓沖擊。

3.2 元件選擇不當引起振動和噪聲

1 號和4 號放油插裝閥尺寸規(guī)格如果選擇不合適，沒有足夠的通流能力，會出現(xiàn)回路阻力過大引起振動和噪聲現(xiàn)象。此推鋼機系統(tǒng)4 個插裝閥型號(通徑)一樣，必然會加劇振動和噪聲。

3.3 回路設計不合理造成壓力干擾

該推鋼機液壓系統(tǒng)是由1 個三位四通P 型電磁閥為先導閥和4 個插裝閥構(gòu)成的“O”型中位職能的電液插裝邏輯閥的回路，由主油路引出的控制油pX經(jīng)“P”型中位機能三位四通電磁換向閥分別進入4 個插裝閥的控制腔。理論上講，電磁換向閥處于中位時，各插裝閥 (1、2、3、4)應全部關(guān)閉，P、T、A、B 互不相通，但在實際工作時，這種中位封閉式結(jié)構(gòu)往往會引起壓力干擾，在P、T、A、B 4 個油口中仍然會出現(xiàn)某兩個短時溝通的現(xiàn)象。例如在P－B、A－T 的工況下，液壓缸活塞左行，過渡到中位時，由于液壓缸的慣性，會給A 腔加壓，出現(xiàn)壓力pA升高大于pX的現(xiàn)象，這樣1 號插裝閥打開，仍然有A→T 的油流存在，使系統(tǒng)工作出現(xiàn)不正常，造成推鋼機動作可靠性差。

3.4 場地布局不合理

因場地限制，液壓站與控制閥臺之間液壓管比較長，彎頭數(shù)量多，還存在約20 m 的高度差。液壓站蓄能器組在該液壓系統(tǒng)中僅僅起到補償壓力流量的作用，不能很好地發(fā)揮緩沖作用，管路振動和噪聲大。

4 故障解決方案

4.1 液壓系統(tǒng)改造

改造后的液壓系統(tǒng)圖如圖2 所示。在每組插裝閥控制腔的排油管路上加裝單向節(jié)流閥，通過節(jié)流孔調(diào)速作用來控制插裝閥的開閉時間，從而減少閥件快速開閉引起的液壓沖擊。

圖2 改造后的推鋼機液壓系統(tǒng)圖

同時，增加3 個單向閥，這樣不管何種現(xiàn)象出現(xiàn)，控制油壓力pX始終取自p、pA、pB中壓力最高者，使其在中位及工作位置時，插裝閥1 ～4 將嚴格按照預定的控制處于正確的工作狀態(tài)，達到預防壓力干擾的目的。

另外，插裝閥規(guī)格選取，1 號和4 號插裝閥的尺寸選擇比2 號和3 號插裝閥大一個規(guī)格檔次，以增大過流能力，從而減小噪聲和振動現(xiàn)象。

4.2 重新布管，減少管路帶來的液壓沖擊

為了減少由液壓管路產(chǎn)生的液壓沖擊和液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對液壓管路進行了如下優(yōu)化:首先，將推鋼機控制閥臺移動至兩推鋼機液壓缸中間位置，從而減少了管道長度，同時使閥臺與兩推鋼機距離大致相等，方便了對推鋼機同步運行的控制;在重新布管的時候，最大限度減少了彎頭數(shù)目，在轉(zhuǎn)彎不可避免的地方，采用鈍角轉(zhuǎn)彎模式，取消了直角彎頭，避免了因管道引起的液壓沖擊。同時，在對推鋼機硬管進行優(yōu)化的時候，利用軟管吸振功能，將部分管路改造成軟管連接，并使拆裝更加方便。

4.3 發(fā)揮蓄能器吸收沖擊的作用

從前面的分析中已經(jīng)知道:在推鋼機動作周期內(nèi)，蓄能器沒有起到吸收壓力脈動的作用。將蓄能器組由液壓站位置移動至操作臺下方，盡量靠近閥臺，從而充分發(fā)揮其吸收壓力脈動的功能，以達到減小液壓沖擊的目的。

5 結(jié)束語

通過對推鋼機液壓系統(tǒng)改造、管路優(yōu)化和蓄能器搬遷等一系列措施的實施，液壓推鋼機振動、噪聲、壓力干擾等故障問題得到根本解決，大幅度提高了液壓缸、密封件等備件的使用壽命，極大地降低了工人的勞動強度，效果顯著。

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