EMAG 接箍車絲機(jī)電主軸液壓靜壓環(huán)故障分析及處理

張 強(qiáng)， 童楠楠， 彭建軍， 徐小剛， 馮春彪，楊兵兵， 李六五， 歐海榮

（寶雞鋼管西安石油專用管公司， 陜西 寶雞721008）

EMAG 接箍車絲機(jī)采用液壓靜壓環(huán)電主軸，靜壓環(huán)腔體及主軸套筒會(huì)隨著使用時(shí)間的推移出現(xiàn)磨損， 造成油腔間隙變大。 伴隨著靜壓環(huán)回路液體流量的不斷增大， 原設(shè)備各功能參數(shù)的匹配平衡被打破， 導(dǎo)致設(shè)備故障報(bào)警頻發(fā)。本研究針對主軸主要故障報(bào)警的描述， 分析了因主軸套筒磨損產(chǎn)生的故障現(xiàn)象， 并結(jié)合靜壓環(huán)拆卸過程的技術(shù)要點(diǎn)， 提出故障的處理及排除方法， 為后期靜壓環(huán)故障的診斷及排除提供必要的技術(shù)支持。

1 主軸靜壓環(huán)結(jié)構(gòu)及故障報(bào)警描述

1.1 主軸靜壓環(huán)結(jié)構(gòu)

車絲機(jī)主軸結(jié)構(gòu)如圖1 所示， 主軸上下運(yùn)動(dòng)過程是指主軸套筒在絲桿及平衡油缸作用下， 通過前后兩側(cè)直線導(dǎo)軌固定， 并在主軸下端采用液壓靜壓環(huán)進(jìn)行穩(wěn)固， 主軸整體上下移動(dòng)的過程。該運(yùn)動(dòng)過程中， 靜壓環(huán)具備減震、 穩(wěn)固等功能。

圖1 車絲機(jī)主軸結(jié)構(gòu)圖

1.2 故障報(bào)警描述

夏季接箍生產(chǎn)車間溫度最高達(dá)35 ℃， 環(huán)境溫度給設(shè)備冷卻循環(huán)系統(tǒng)帶來了較大負(fù)擔(dān)， 導(dǎo)致液壓系統(tǒng)溫度長期處于40 ℃以上。 當(dāng)液壓站溫度高于40 ℃時(shí)， 設(shè)備報(bào)警頻發(fā)， 如靜液壓系統(tǒng)故障701001、 701015、 701009 報(bào)警等， 卡爪未夾緊故障701017 報(bào)警頻繁， 嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

2 主軸靜壓環(huán)故障分析及排查

2.1 故障原因分析

通過檢查主軸靜壓環(huán)壓力變化情況， 發(fā)現(xiàn)靜壓環(huán)壓力波動(dòng)較大， 將靜壓環(huán)回路封閉后， 系統(tǒng)壓力及液壓站溫度變化不明顯， 因此確定液壓系統(tǒng)波動(dòng)及故障報(bào)警主要原因?yàn)殪o壓環(huán)泄漏。 靜壓環(huán)密封結(jié)構(gòu)如圖2 所示， 長時(shí)間高溫及上下移動(dòng)摩擦加速了靜壓環(huán)密封磨損及老化。 靜壓環(huán)密封磨損及老化后， 靜壓環(huán)自有壓力 （3～5 MPa）將密封沖出， 導(dǎo)致漏油， 靜壓環(huán)密封損壞情況如圖3 所示。

靜壓環(huán)壓力波動(dòng)較大， 主要是因?yàn)殪o壓環(huán)腔體變大， 即主軸套筒磨損導(dǎo)致靜壓環(huán)回路流量增加導(dǎo)致泵流量無法滿足所致， 如圖4 所示。 主軸套筒磨損導(dǎo)致靜壓環(huán)回路呈現(xiàn)開路， 液壓流量不可控， 因此液壓站溫度無法降低。

圖2 靜壓環(huán)密封結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 靜壓環(huán)密封損壞實(shí)物照片

圖4 主軸套筒損壞及靜壓環(huán)液壓流向示意圖

從靜壓環(huán)密封損壞及老化程度判定， 套筒劃傷及液壓溫度較高是導(dǎo)致密封損壞加速的主要原因。 套筒劃傷造成了密封與套筒配合間隙增大，鐵屑及雜質(zhì)進(jìn)入靜壓環(huán)密封區(qū)域， 加劇了密封損壞。 更換新密封后， 因套筒劃傷而無法判定密封使用壽命， 因此應(yīng)盡快對主軸套筒進(jìn)行維修。

2.2 設(shè)備冷卻情況及排查

刀塔、 電器柜、 電主軸及液壓站靠主機(jī)空調(diào)制冷， 完成設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)的冷卻。 結(jié)合目前設(shè)備液壓報(bào)警及運(yùn)轉(zhuǎn)情況， 逐個(gè)對可能出現(xiàn)冷卻故障或產(chǎn)生泄漏點(diǎn)處進(jìn)行排查， 可有效減少設(shè)備因內(nèi)泄露導(dǎo)致的液壓系統(tǒng)溫度不可控故障， 也是為了避免因設(shè)備部件的磨損及內(nèi)泄露導(dǎo)致?lián)Q熱器換熱面積不足、 難以滿足溫控的需求。

上述情況一般可以通過以下方法排查及緩解故障： ①調(diào)整液壓系統(tǒng)比例閥及流量閥； ②清洗或更換液壓站冷卻循環(huán)濾芯及主液壓濾芯； ③清理并檢查冷卻循環(huán)泵及主液壓濾芯裝置； ④清理并檢查空調(diào)出水閥； ⑤檢查并調(diào)整液壓溫控系統(tǒng)降低溫度； ⑥更換液壓油； ⑦更換液壓站葉片泵； ⑧使用風(fēng)扇對液壓站降溫。

2.3 靜壓環(huán)漏油故障及排查

當(dāng)主軸出現(xiàn)漏油后， 首先應(yīng)從檢修視窗檢查主軸靜壓環(huán)上端蓋和下端蓋密封狀態(tài)是否良好。若下端蓋靜壓環(huán)密封損壞， 拆除并更換下端密封即可； 若上端蓋密封損壞， 需將靜壓環(huán)整體拆除，上、 下靜壓環(huán)密封整體更換。 同時(shí)， 也不排除固定上、 下蓋板的螺絲因震動(dòng)或撞擊發(fā)生松動(dòng)或斷裂導(dǎo)致O 形圈脫出的漏油故障。 此時(shí)需將下端蓋拆除并更換密封， 如有斷絲需整體拆除后維修。

3 接箍車絲機(jī)靜壓環(huán)故障處理

3.1 故障報(bào)警的排除及臨時(shí)處理

設(shè)備故障報(bào)警后因自保護(hù)會(huì)造成設(shè)備無法正常操作， 也無法進(jìn)行正常的設(shè)備故障排查作業(yè)，因此可臨時(shí)對相關(guān)報(bào)警進(jìn)行屏蔽或?qū)?bào)警設(shè)定值相應(yīng)地降低， 為故障的判定及排查提供一定的便利條件。 通過程序監(jiān)控界面尋找故障報(bào)警點(diǎn)并做系統(tǒng)檢查及調(diào)整。 調(diào)整主液壓系統(tǒng)壓力至傳感器壓力報(bào)警設(shè)定值， 減少701001 報(bào)警； 調(diào)整主軸壓力至傳感器壓力報(bào)警設(shè)定值， 減少701015、701009 報(bào)警； 調(diào)整卡爪夾緊壓力及卡盤行程，減少701017 報(bào)警。

針對不同故障報(bào)警情況的具體處理方法如下： ①出現(xiàn)701001 報(bào)警時(shí)， 檢查液壓系統(tǒng)壓力是否低于7.5 MPa， 若低于時(shí)調(diào)節(jié)液壓泵壓力及PN5002 傳感器 （液壓站出口） 壓力下限； ②當(dāng)出現(xiàn)701015、 701009 報(bào)警時(shí)， 檢查主軸液壓系統(tǒng)壓力是否低于4.5 MPa， 若低于時(shí)通過比例閥調(diào)整主軸壓力及PN5002 傳感器壓力下限； ③當(dāng)出現(xiàn)701017 報(bào)警時(shí)， 檢查卡爪液壓系統(tǒng)壓力是否低于4.5 MPa， 若低于時(shí)通過比例閥調(diào)整卡爪壓力及PN5002 傳感器壓力下限。

3.2 套筒劃傷臨時(shí)處理措施

主軸套筒表面劃傷較嚴(yán)重， 應(yīng)對套筒進(jìn)行修復(fù)。 若無法進(jìn)行修復(fù)， 可通過調(diào)整系統(tǒng)壓力輸出流量從而消除靜壓環(huán)流量增加帶來的故障， 也可更換流量更大的液壓泵， 但會(huì)增加密封磨損速度和液壓系統(tǒng)溫度升高等問題。 此外， 可在靜壓環(huán)液壓出口處增加流量閥， 限制流量； 或?qū)㈧o壓環(huán)壓力從5 MPa 調(diào)整至3.5～4.0 MPa， 減少密封結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。

4 靜壓環(huán)拆裝注意事項(xiàng)

4.1 拆卸注意事項(xiàng)

（1） 靜壓環(huán)液壓回路斷開。 進(jìn)行拆除及檢查時(shí)， 首先將靜壓環(huán)液壓回路斷開， 封堵靜壓環(huán)閥臺(tái)液壓回路， 防止拆卸過程中因漏油導(dǎo)致無法工作。 此時(shí)可能因封堵后靜壓環(huán)壓力報(bào)警， 調(diào)整主軸壓力傳感器報(bào)警值即可， 也可以暫時(shí)屏蔽報(bào)警信號(hào)。

（2） 卡盤拆卸。 將刀塔旋轉(zhuǎn)至空余工位， 拆除卡爪及定位塊。 拆除卡盤固定螺絲后， 手動(dòng)編程運(yùn)行M11， 使卡盤下降。 主軸平移及上升至合適位置（x=0， z=500）， 將卡盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)卸松，并將主軸下降至離卡盤拆除工裝上表面約10 mm位置拆除卡盤。

（3） 拆卸護(hù)罩拆除。 主軸平移及上升至合適位置 （x=100， z=702.5）， 即將主軸升至最頂端，向前至便于打開主軸視窗蓋板的位置。 在上端使用銅棒輕輕敲擊即可脫落。

4.2 安裝注意事項(xiàng)

人員進(jìn)入設(shè)備內(nèi)維修操作時(shí)， 將靜壓環(huán)拆卸工裝安裝至主軸底部， 以便于靜壓環(huán)安裝作業(yè)。將靜壓環(huán)主體拖住， 移動(dòng)至主軸正下方20 mm處； 維修人員將M10 絲桿安裝完畢后， 使用絲桿將主體平行拉至最上端， 然后安裝緊固螺絲。應(yīng)該注意的是， 絲桿需將靜壓環(huán)平行拉至頂端，首先將靜壓環(huán)主體平行拉至主軸端部， 靜壓環(huán)上平面與靜壓環(huán)拆卸工裝下端面平行， 對角拉緊絲桿； 每上緊3～4 圈需對靜壓環(huán)主體水平度進(jìn)行檢查及調(diào)整， 避免靜壓環(huán)密封損壞。

4.3 靜壓環(huán)安裝后測試

將靜壓環(huán)減壓閥與堵板對調(diào)， 恢復(fù)靜壓環(huán)回路。 打開液壓設(shè)備前， 設(shè)備后側(cè)需有人員進(jìn)行監(jiān)控， 避免靜壓環(huán)回路漏油； 開機(jī)后主軸上下慢速移動(dòng)， 檢查上下靜壓環(huán)密封是否突出或漏油； 上下慢速移動(dòng)兩次后， 檢查漏油及密封狀態(tài)， 確定正常后開始卡盤安裝。

5 結(jié) 論

（1） 主軸靜壓環(huán)密封損壞原因除溫度因素外， 還與鐵屑的劃傷有一定關(guān)系， 在檢查漏油過程中發(fā)現(xiàn)靜壓環(huán)第一道防塵圈附近存在較多細(xì)小的鐵屑， 這也是導(dǎo)致主軸套筒磨損的一個(gè)主要原因。 在后期設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)過程中， 靜壓環(huán)附近鐵屑的清理也是一項(xiàng)主要工作。

（2） 主軸套筒的劃傷導(dǎo)致靜壓環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性變差， 在故障排除過程中， 建議在靜壓環(huán)出口管路上增加節(jié)流閥， 避免快速泄壓導(dǎo)致的液壓站溫度升高及壓力波動(dòng)。

（3） 在靜壓環(huán)維修后， 需要對主軸精度進(jìn)行校準(zhǔn)， 防止靜壓環(huán)故障排除后因主軸精度問題導(dǎo)致的靜壓環(huán)受力過大問題。