新型YJ29接裝機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)油壓檢測(cè)裝置的研究與探索

劉峰

（重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠卷包車間，重慶408102）

0 引言

YJ29接裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)主要分為人工潤(rùn)滑和強(qiáng)制潤(rùn)滑2種方式，其中齒輪傳動(dòng)鏈采用的是集中強(qiáng)制潤(rùn)滑。該系統(tǒng)由油池、潤(rùn)滑泵、油壓檢測(cè)開關(guān)、壓力表、配油管路和定量閥組成。在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中，負(fù)責(zé)檢測(cè)管路實(shí)際油壓的隔膜式壓力檢測(cè)開關(guān)，由于隔膜損壞或變形，造成壓力檢測(cè)開關(guān)工作異常，造成設(shè)備頻繁出現(xiàn)“油壓低”的故障提示，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致壓力檢測(cè)開關(guān)失效，傳動(dòng)齒輪鏈長(zhǎng)時(shí)間得不到潤(rùn)滑，從而導(dǎo)致齒輪燒壞的嚴(yán)重設(shè)備故障。

1 YJ29接裝機(jī)強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理及故障分析

圖1 YJ29 強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)圖

如圖1所示，YJ29微處理機(jī)每隔9 min啟動(dòng)電磁閥[1]，將壓縮空氣通過潤(rùn)滑泵使其工作10 s，由潤(rùn)滑泵控制潤(rùn)滑油進(jìn)入油管，經(jīng)定量閥將潤(rùn)滑油噴滴到傳動(dòng)齒輪系中。潤(rùn)滑泵每完成一個(gè)10 s操作過程后，油壓恢復(fù)到0，完成一個(gè)潤(rùn)滑工作循環(huán)。在潤(rùn)滑泵的每一個(gè)工作循環(huán)中，油壓總是由壓力表和油壓檢測(cè)開關(guān)控制著，當(dāng)達(dá)到設(shè)定油壓時(shí)，油壓檢測(cè)開關(guān)向微處理機(jī)發(fā)出信號(hào)。當(dāng)經(jīng)過兩個(gè)工作循環(huán)結(jié)束后，油壓未滿足設(shè)定值，出現(xiàn)“油壓低”故障信號(hào)顯示，則微處理機(jī)就會(huì)發(fā)信號(hào)控制設(shè)備停機(jī)。

1.1 原油壓檢測(cè)開關(guān)的工作原理

當(dāng)潤(rùn)滑泵工作時(shí)，潤(rùn)滑油順著供油管路一分為二，一路前往定量閥，進(jìn)入各潤(rùn)滑分油路，另一路進(jìn)入油壓檢測(cè)開關(guān)進(jìn)行油壓檢測(cè)。如圖2所示，潤(rùn)滑油順著油管1，進(jìn)入檢測(cè)開關(guān)的壓力腔殼體2內(nèi)，作用力實(shí)施在隔膜3上，隔膜在油壓的作用下發(fā)生彈性變形，呈拱形向內(nèi)凸起。當(dāng)油壓達(dá)到設(shè)定值（1.5 MPa），在油壓的持續(xù)作用下，隔膜形變作用在電氣微動(dòng)開關(guān)檢測(cè)頂針使其閉合，向微處理機(jī)發(fā)出“油壓正?！钡男盘?hào)。當(dāng)設(shè)定的潤(rùn)滑工作脈沖10 s結(jié)束后，潤(rùn)滑泵停止工作，系統(tǒng)壓力變?yōu)?，油壓檢測(cè)開關(guān)的隔膜3恢復(fù)原位，微動(dòng)開關(guān)的檢測(cè)頂針5在回位彈簧6的作用下，恢復(fù)到初始工作位，等待下一個(gè)工作循環(huán)。

圖2 原油壓檢測(cè)電路圖

圖3 油壓檢測(cè)開關(guān)工作示意圖

當(dāng)潤(rùn)滑泵工作中，實(shí)際油壓低于1.5 MPa時(shí)，檢測(cè)開關(guān)壓力腔殼體內(nèi)的油壓，不能使隔膜充分發(fā)生形變，其工作面形成的拱形中心點(diǎn)，設(shè)定的10 s工作脈沖內(nèi)無法碰觸到微動(dòng)開關(guān)的檢測(cè)頂針，油壓檢測(cè)開關(guān)向微處理機(jī)反饋該工作循環(huán)油壓不足的信號(hào)，在兩個(gè)工作循環(huán)中，油壓檢測(cè)開關(guān)連續(xù)向微處理機(jī)反饋油壓不足，則微處理機(jī)發(fā)出信號(hào)，通知設(shè)備停機(jī)，同時(shí)操作屏上顯示“油壓低”的故障提示。

1.2 原油壓檢測(cè)開關(guān)的故障情況統(tǒng)計(jì)

2018年1—12月對(duì)車間10組YJ29接裝機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)油壓檢測(cè)故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1 YJ29油壓檢測(cè)開關(guān)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

1.3 原油壓檢測(cè)開關(guān)的故障原因分析

通過對(duì)表1所示的故障統(tǒng)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，YJ29接裝機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)油壓檢測(cè)故障產(chǎn)生原因如下。

1.3.1 油壓檢測(cè)開關(guān)隔膜破損

原YJ29油壓檢測(cè)開關(guān)的工作原理，決定了隔膜片在每個(gè)工作循環(huán)中都要進(jìn)行一次彈性形變，工作一段時(shí)間后，隔膜片容易發(fā)生變形甚至破裂，潤(rùn)滑油浸透進(jìn)電氣檢測(cè)元件部位，導(dǎo)致油壓檢測(cè)開關(guān)失效。

1.3.2 微動(dòng)開關(guān)頂針回位彈簧故障

微動(dòng)開關(guān)的檢測(cè)頂針回位彈簧的作用是保證檢測(cè)頂針及時(shí)恢復(fù)初始位置，在實(shí)際過程中發(fā)現(xiàn)，回位彈簧在執(zhí)行檢測(cè)頂針回位動(dòng)作的過程中，簧徑僅為0.4 mm的回位彈簧彈力持續(xù)衰減，甚至產(chǎn)生彈簧斷裂，導(dǎo)致檢測(cè)頂針無法復(fù)位，造成微動(dòng)開關(guān)誤判斷。

1.3.3 電氣故障

在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中，影響油壓開關(guān)出現(xiàn)故障的電氣故障主要集中在微動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)上，觸點(diǎn)的接觸不良，造成回饋微處理機(jī)的信號(hào)錯(cuò)誤，也會(huì)造成油壓檢測(cè)功能的異常情況出現(xiàn)。

2 改進(jìn)方案探討

綜合分析YJ29原油壓檢測(cè)開關(guān)出現(xiàn)的故障原因，主要還是在頻繁工作中，其零配件出現(xiàn)磨損、變形甚至破裂，導(dǎo)致油壓檢測(cè)的不穩(wěn)定。如何通過一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的裝置，實(shí)現(xiàn)油壓檢測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，成為了下一步工作的重點(diǎn)。

通過研究目前液壓系統(tǒng)油壓檢測(cè)元件的工作原理，發(fā)現(xiàn)一個(gè)比較顯著的共同點(diǎn)，通過液壓檢測(cè)元部件的位移或者形變，完成對(duì)液壓的檢測(cè)。

2.1 新型YJ29油壓檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)思路

微型油缸具有體積比較小、工作穩(wěn)定、故障率低的特點(diǎn)，適合在空間相對(duì)狹窄的YJ29齒輪傳動(dòng)腔體內(nèi)安裝。在潤(rùn)滑油壓的作用下，微型油缸的活塞發(fā)生相對(duì)位移，在壓縮彈簧的阻尼作用下，當(dāng)油壓滿足設(shè)備設(shè)定要求時(shí)，壓縮彈簧的變形量達(dá)到設(shè)定值，通過接近開關(guān)將信號(hào)反饋給微處理機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)油壓檢測(cè)功能。

2.2 新型YJ29油壓檢測(cè)裝置執(zhí)行部件選擇

2.2.1 油缸尺寸的選擇

根據(jù)新型YJ29油壓檢測(cè)裝置的工作原理及設(shè)備實(shí)際安裝條件，確定微型油缸的尺寸為油缸半徑R=10 mm，活塞桿半徑r=6 mm[2]。

油缸活塞在標(biāo)準(zhǔn)油壓P0下產(chǎn)生的推力F1，其計(jì)算公式為

其中：F1為油缸推力，N；P0為標(biāo)準(zhǔn)油壓，MPa；R為油缸半徑，mm；r為活塞桿半徑，mm。

2.2.2 壓縮彈簧的選擇及壓縮量的計(jì)算

壓縮彈簧作為新型油壓檢測(cè)的關(guān)鍵部件，充分考慮其負(fù)荷和剛性的要求，選擇了自由高度H0=30 mm，簧徑d=3 mm，中徑D2=18 mm，其剛度P′=333.2 N/mm，工作極限負(fù)荷P=380.6 N[3-4]。

一般壓縮彈簧的剛度P′是常數(shù)，相同彈簧產(chǎn)生的彈力F2僅與其壓縮量X成線性正相關(guān)：

其中：F2為彈簧彈力，N；P′為彈簧剛度，N/mm；X為彈簧壓縮量，mm。

在標(biāo)準(zhǔn)油壓P0下油缸活塞產(chǎn)生推力F1，壓縮彈簧壓縮，當(dāng)油缸推力與彈簧彈力相等，即F1=F2時(shí)，彈簧與油缸活塞處于平衡狀態(tài)。此時(shí)，活塞的位移量，即壓縮彈簧的壓縮量X決定接近開關(guān)的安裝位置：

其中：X為彈簧壓縮量，mm；P0為標(biāo)準(zhǔn)油壓，MPa；R為油缸半徑，mm；r為活塞桿半徑，mm；P′為彈簧剛度，N/mm。

通過計(jì)算得出，采用選擇的油缸和壓縮彈簧，當(dāng)處于標(biāo)準(zhǔn)油壓P0≥1.5 MPa時(shí)，壓縮彈簧變形量X≥9.046 mm時(shí)，達(dá)到設(shè)備設(shè)定要求，且滿足設(shè)備安裝條件。

2.3 新型YJ29油壓檢測(cè)裝置的工作原理

如圖4所示，潤(rùn)滑油通過注油口進(jìn)入微型油缸1，活塞桿2向下運(yùn)動(dòng)，控制檢測(cè)片4對(duì)壓縮彈簧3施加壓力，當(dāng)壓縮彈簧壓縮形變量達(dá)到并超過9.046 mm，潤(rùn)滑油壓達(dá)到1.5 MPa設(shè)定值，此時(shí)調(diào)整接近開關(guān)支架7，確保接近開關(guān)6距離檢測(cè)片10 mm左右（根據(jù)接近開關(guān)的感應(yīng)距離，微調(diào)實(shí)際距離）。

圖4 新型YJ29 油壓檢測(cè)裝置示意圖

圖5 新油壓檢測(cè)電路圖

在潤(rùn)滑泵開始工作時(shí)，設(shè)置一個(gè)“01L Low”標(biāo)志，當(dāng)接近開關(guān)感應(yīng)到檢測(cè)片時(shí)，表明達(dá)到設(shè)定油壓值復(fù)位，如果20 min內(nèi)，接近開關(guān)未感應(yīng)到檢測(cè)片，該標(biāo)志未復(fù)位，則設(shè)置一個(gè)油壓低鎖存信號(hào)，并停機(jī)顯示PA油壓低。

3 應(yīng)用效果

2019年5月新型YJ29傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)油壓檢測(cè)裝置在2#ZJ19單機(jī)上試驗(yàn)成功，隨后在2019年8月將我廠10臺(tái)套ZJ19卷接機(jī)組改為新型YJ29傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)油壓檢測(cè)裝置。對(duì)2019年8月至2020年7月對(duì)油壓檢測(cè)裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

從表2可以看出，YJ29傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)油壓檢測(cè)裝置在近1 a的運(yùn)行中，只出現(xiàn)一次其他故障，原因?yàn)橛凸芙宇^滲油，導(dǎo)致檢測(cè)油壓不足停機(jī)。除此之外，各機(jī)臺(tái)未發(fā)現(xiàn)因YJ29傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)油壓檢測(cè)裝置缺陷導(dǎo)致的設(shè)備故障發(fā)生。

表2 新型YJ29油壓檢測(cè)裝置故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語

YJ29傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)油壓檢測(cè)裝置的成功應(yīng)用徹底解決了我廠ZJ19卷接機(jī)組因油壓檢測(cè)失效而導(dǎo)致設(shè)備問題及安全事故隱患的發(fā)生。