立式拉床主油缸故障診斷與修復(fù)

■中國重汽大同齒輪公司 （山西 037305） 賈英來

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立式拉床主要用于拉削花鍵孔及各種幾何形狀的內(nèi)孔，由于生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定被廣泛用于機械零件的加工制造。它主要由床身、床臺、主溜板、主油缸、伺服變量柱塞泵和各類液壓閥等組成，是以液壓力為動力的機械加工設(shè)備。

液壓設(shè)備結(jié)構(gòu)較機械設(shè)備簡單且維修方便，但是由于液壓傳動故障的關(guān)聯(lián)因素較多，因此，故障原因的判斷相對較難。本文所述的立式拉床主油缸故障就是典型故障。下面就這個故障的現(xiàn)象、診斷和修復(fù)過程進行描述。

1.液壓系統(tǒng)工作原理

按動液壓起動按紐，主油泵及其內(nèi)置齒輪泵開始一起旋轉(zhuǎn)，此時液壓閥YV1、YV2、YV3、YV4和YV5均為斷電狀態(tài)，主油泵偏心為0，沒有壓力油輸出，齒輪泵有壓力油輸出。齒輪泵輸出的壓力油通過YV1作用于零位閥，零位閥接通，主油泵處于卸荷狀態(tài)。齒輪泵輸出的壓力油更是主油泵的伺服變量機構(gòu)（由零位柱塞、工快柱塞、工慢柱塞、返快柱塞、返慢柱塞、復(fù)位柱塞、伺服滑閥、伺服油缸、YV1、YV2、YV3和YV4等組成）控制伺服油缸工作、推動主油泵產(chǎn)生偏心的動力。通過液壓閥YA1、YV2、YV3和YV4通斷電的組合，進而實現(xiàn)控制主油泵的偏心量、偏心方向和壓力油的排出方向，實現(xiàn)主油缸的工作、返回和快速、慢速進給。工作狀態(tài)下油泵、液壓閥和油流向如附圖所示。

主溜板工快：按動主溜板工快按紐，YA1、YV5得電。YA1得電，主油泵處于最大工作偏心，卸荷油路被切斷，主油泵輸出的壓力油由工作方向進入差動組合閥CSY-717中的單向閥，注入油缸上腔（有桿腔）；YV5得電，順序閥工作，油缸下腔回油流經(jīng)順序閥后，一部分經(jīng)主油泵吸入再次注入油缸上腔，多余的油經(jīng)補油換向閥—背壓閥回油箱，活塞下行，主溜板開始工作快進行程。

主溜板工慢：YA1、YV3和YV5得電。YA1、YV3得電，主油泵處于最小工作偏心，卸荷油路被切斷，YV5得電，順序閥工作，進回油路與工快相同。

主溜板返快：YA1、YV2得電，主油泵處于最大返回偏心，卸荷油路被切斷，主油泵輸出壓力油由返回方向進入平衡閥PH-300中的單向閥—油缸下腔（無桿腔）。油缸上腔的回油經(jīng)差動組合閥CSY-717中差動錐閥（錐閥被壓力油打開）與進入下腔的壓力匯合實現(xiàn)油缸差動，油缸快速返回。

主溜板返慢：YA1、YV4得電，主油泵處于最小返回偏心，卸荷油路被切斷，進回油路與返快相同。

2.故障現(xiàn)象

故障現(xiàn)象描述：按工作循環(huán)按紐，主溜板向下進行拉削加工，但是主溜板向下至拉刀與工件接觸后，主溜板便停止不動了，主油泵工作的聲音較少。故障現(xiàn)象：主溜板沒有工慢行程。

3.故障排查

打到調(diào)整位置（沒有卸拉刀），按主溜板返回按紐，返回正常。按主溜板工作按紐，下降正常，但碰到工件后即停止。

工作狀態(tài)下油泵、液壓閥和油流向示意圖

初步判斷：可能是油泵工作偏心不正常、主泵卸荷和主油泵工作壓力低等原因造成的。

（1）根據(jù)上述判斷先做如下檢查：①檢查主油泵偏心。重復(fù)返回和工作動作，偏心指示針顯示主油泵偏心正常，工慢限位螺釘位置正常，沒有松動。②檢查YA1液壓閥。檢查控制主油泵工作偏心的電磁換向閥YA1，電磁鐵得、失電正常，彈簧完好，閥芯活動正常，可以正常換向。③檢查零位閥。零位閥的壓緊螺母沒有松動，彈簧完好，閥芯活動、配合間隙正常，沒有發(fā)生泄油的可能。④檢查系統(tǒng)壓力。

主溜板返回，將拉刀卸下，按動主溜板下降按紐，準(zhǔn)備觀察進給壓力。但主溜板突然快速下落，并發(fā)出很大的撞擊聲。按急停按紐，關(guān)閉液壓系統(tǒng)，檢查油缸、油泵、油路以及整機沒有損壞跡象，油缸、油路沒有泄漏。重新起動液壓系統(tǒng)，短按主溜板上升按紐，主溜板上升正常；按動主溜板下降按紐，主溜板很快下跌至缸底，發(fā)出撞擊聲。繼續(xù)按住主溜板下降按紐，檢查主油泵工作壓力，壓力正常，旋松或擰緊主油泵工作安全閥螺帽，壓力高低可調(diào)，重新調(diào)整好壓力并擰緊鎖母。

檢查結(jié)果：主油泵偏心、YV1液壓閥、零位閥及系統(tǒng)工作壓力均正常，油缸下落不正常。上述檢查排除了引起故障的一些原因，同時明確了故障現(xiàn)象。

（2）故障現(xiàn)象分析。油缸快速下落，可能與安裝在油缸下腔的油路上的平衡閥（由順序閥和單向閥組合構(gòu)成）有關(guān)。它起支承主溜板質(zhì)量防止主溜板下跌作用的。主溜板上升時壓力油通過平衡閥中的單向閥進入油缸下腔。主溜板下行時油缸下腔回油壓力達到順序閥設(shè)定壓力時打開順序閥回油。適當(dāng)壓力可平衡自重和負(fù)載不使其下落。壓力高會增加主溜板下行的阻力，負(fù)載增大，增加系統(tǒng)損失。壓力低則主溜板下行時，會有超程現(xiàn)象，影響正常切削。由前面操作可知主溜板停止后，沒有下滑現(xiàn)象，表明平衡閥可以起到支承主溜板的作用。為排除平衡閥可能的影響，檢查如下。

（3）檢查平衡閥。起動液壓系統(tǒng)，將主溜板上升停至較高位置，主溜板沒有下滑現(xiàn)象。調(diào)低順序閥壓力，直至主溜板開始下滑，調(diào)高順序閥壓力，主溜板停止下滑，說明平衡閥中的順序閥和單向閥都沒有問題。

（4）綜合分析。經(jīng)上述檢查，故障現(xiàn)象可歸納為：主溜板帶刀切削時不能工作進給；主溜板空運行時快速下落。即：有負(fù)載時進給速度為零，沒負(fù)載時下落速度很快。

有負(fù)載時進給速度為零：經(jīng)檢查液壓系統(tǒng)工作壓力、主油泵偏心和零位閥都屬正常

沒負(fù)載時下落速度很快：說明液壓系統(tǒng)有工作壓力，主油泵有偏心、零位閥和平衡閥工作正常。前面的各項檢查也表明工作壓力、油泵偏心、零位閥切換及平衡閥工作是正常的。

經(jīng)以上檢查和分析，可以排除設(shè)備故障是主油泵、工作安全閥、順序閥、零位閥及YA1電磁閥引起的。從故障現(xiàn)象本身分析可知，如果順序閥、單向閥損壞，主溜板也只能以一定的速度下滑，不可能出現(xiàn)瞬間快速下跌并撞擊缸底，因為回油需要時間，主溜板能下落說明有工作壓力油進入油缸上腔，下落速度很快，說明回油很快，如此多的油瞬間排出，到了什么地方？從液壓圖可知系統(tǒng)內(nèi)泄、油缸內(nèi)泄都沒有可能使油缸下腔大量的液壓油迅速排空，現(xiàn)場檢查沒有發(fā)現(xiàn)油路或油缸有漏油現(xiàn)象。

拉床主溜板油缸是垂直安裝，有桿腔是上腔，活塞安裝在活塞桿下方，如果活塞與活塞桿分離，在主溜板返回時，活塞下端受到向上的壓力油作用，活塞與活塞桿處于正常裝配位置，可以正常工作。主溜板靜止時，活塞上下受到大小相等方向相反的力的作用，活塞不會脫離活塞桿。主溜板工作時，在壓力油作用的瞬間，主溜板和活塞桿保持慣性，活塞上部在壓力油的作用下快速向下脫離活塞桿，原本下腔的油穿過活塞孔竄入油缸上腔，活塞在上部壓力油的作用下瞬間落到缸底，失去下腔壓力油支承的主溜板和活塞桿快速地下跌到油缸底部并發(fā)出撞擊聲。為了證實上面分析的正確性，進行如下操作：起動液壓系統(tǒng)，將主溜板上升一定高度（至少離缸底300～400mm，要超過活塞的厚度，否則活塞桿和活塞不能脫開，觀察不到下面的現(xiàn)象），關(guān)閉順序閥，即將油缸下腔回油路關(guān)閉，按動主溜板下降按紐，主溜板靜止不動?；謴?fù)順序閥原來的壓力值，按動主溜板下降按紐，主溜板仍舊快速下落，說明油缸內(nèi)部有問題，內(nèi)泄很大。

4.故障修復(fù)

拆卸掉主溜板、油管等零部件，拆下主油缸，拆開油缸后發(fā)現(xiàn)緊固活塞和活塞桿的螺母損壞，活塞和活塞桿很容易分離。重新修復(fù)安裝并做了防松處理，重新安裝調(diào)整試車，主溜板工作行程恢復(fù)正常。

需注意的是修理這種垂直安裝的油缸時，一定要將油缸降到缸底，以免造成設(shè)備或人身事故。

5.結(jié)語

這個故障判斷的關(guān)鍵是油缸快速下跌，下腔必有大量的油液快速排出，如何排出？排到了哪里？對于這樣的大型設(shè)備，必須明確故障現(xiàn)象，仔細(xì)分析液壓工作原理、故障現(xiàn)象并結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)，對導(dǎo)致故障現(xiàn)象的各種可能原因，先外圍后內(nèi)部，逐一排除，找到真因。本文所講的油缸故障在其他設(shè)備中也有發(fā)生，由于油缸的安裝位置不同，故障現(xiàn)象也會不同，因此故障修復(fù)過程就是基于設(shè)備本身的分析判斷。