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锻造操作机钳杆旋转液压马达制动回路的改进

发布时间:2016-12-28

  某100kN/250kN·12"1全液压有轨锻造操作机是31.5MN锻造水压机购置的配套设备。
(1)液压马达制动回路的设计要求
  ①限压这里液压马达用于双向回转,如图l一44所示,当三位四通换向阀左侧电磁铁得电时,压力油经P口通至A口,同时B口通T口回油,从而驱动液压马达正向旋转;反之,当三位泗通换向阀右侧电磁铁得电时,P通B同时A通T,回油驱动液压马达反向旋转。
  鉴于液压马达的性能要求,驱动液压马达的液压涟工作压力必须限制在所使用的液压马达的额定压力范围内,同时由于对液压马达运行乎稳性的要求,故图144中A、B两个油路中都必须设置限压阀或恒压阀。
  ②减缓液压冲击和补油 如图144所示,液压马达从旋转状态转为停止状态时,即三位四通换向阀从任一得电状态转换为失电状态时,液压马达不会立即停止,依然会由于惯性继续旋转,此过程中液压马达期转换为液压泵将驱动侧的油液排至回油侧,此时三位四通换向阀阀芯已快速圆至中问位置,令A、B、P、T油路互不相通,导致驱动侧压力迅速转变为负压,若不予即时补油可能会损坏液压马达;同时回油侧压力迅速升高产生液压冲击,该液压冲击若不予以减缓限制也会损坏液压马达。故图144中A、B两个油路中都必须设置限压阎和补油阀。
(2)钳杆旋转结构存在的缺陷
  如图145所示,原设计将先导式顺序阀的出油口P2接至油箱,当进油口压力高于先导阀的调整压力时,利用先导式顺序阀的工作原理使进油口P,压力通溢流恒压和安全限压防止过载的功能,理论上可以实现液压马达液压制动回路限压、恒压和补油功能,但在实际应用中其缺陷却不容小视。

图144液压马达基本簸压制动回路



图145改进前钳杆旋转液压系统
  100kN/250kN·m全液压有轨锻造操作机,原设计由带有单向阀的先导式顺序阀组成的液压马达液压制动回路,控制钳杆旋转液压马达运行,投产后频繁出现钳杆旋转液压马达液压缸爆裂故障,导致液压马达内部元件严重损毁,影响设备运行。原因在于,带有单向阀的先导式顺序阀作为钳杆旋转液压马达限压补油组件的设计存在先天性缺陷。
  先导式顺序阀的先导阀采用的是滑阀结构,在顺序阀中,滑阀结构的阀芯理论上只要克服阀芯与阀体的摩擦力以及先导阀调整弹簧的弹力就可以移动,然而在实际应用中,由于阀芯几何形状的偏差以及阀芯与阀体的不同轴,在中、高压控制油路中,当阀芯停止一段时间后或换向时,阀芯在液压操纵力作用下不移动,或液压操纵力消除后,先导阀调整弹簧不能使阀芯复位,这种现象称为液压卡紧现象。阀芯的卡紧现象是由于阀芯所受径向力不平衡所造成,它会使阀芯移动困难,液压动作失灵。因为几何形状以及装配精度不可能达到理想状态,所以径向力不平衡问题就是普遍存在的现象,只能设法减小而不能完全消除,与小直
径滑阀阀芯相比大直径滑阀阀芯更容易出现问题。
  先导式顺序阀主阀芯和先导阀阀芯均采用的是滑阀结构,而且主阀芯的直径远大于先导阀阀芯的直径,因此最易出现的故障现象是先导阀阀芯卡滞,阀芯卡滞导致顺序阀超压时不能及时卸压,产生的液压冲击压力远远超出液压马达所能承受的额定压力值,出现液压马达损坏现象。
(3)改进措施
  将钳杆旋转液压马达液压制动回路改为溢流桥式液压制动回路,如图146所示。由四个单向阀和一个先导式溢流阀构成的溢流桥组成了液压制动限压补油组件,当三位四通比例换向阀回中位时,液压马达在惯性作用下有继续转动的趋势,它批时所排出的高压油经单向阀由溢流阀限压,另一侧靠单向阁从油箱吸油。该回路中的溢流阀既限制了换向阀回中位时引起的液压冲击,又能够使液压马达平稳制动。而且溢流桥出入口的四个单向阀,除构成制动回路外,同时起到了液压马达的自吸补油作用。

IYA P T 2YA
图1+46改进后钳杆旋转

图147先导式溢流阀结构
  液压系统主先导式溢流阀由主阀芯、主阀弹簧、阀体和先导阀等组成(图147),压力油进入先导式溢流阀直接作用在主阀芯上,同时经阻尼孔及控制管道作用在主阀芯上端面和先导阀的先导锥阀上。当系统的压力低于弹簧所调定的压力值时,锥阀关闭,主阀芯两端所受液压力相等,主阀芯在弹簧的作用下压向阀座,使P口与O口不相通。当系统压力超过弹簧的调定值时,先导锥阀打开,压力油通过阻尼孔、管道、先导锥阀、回油管道流回油箱,此时由于液流通过阻尼孔的流动,造成主阀芯两端的液压力的不平衡,这个压差超过弹簧的作用力而使阀芯移动,从而打开P和O的通道,实现溢流。理想状态下无论溢流量多少,先导式溢流阀P口的压力始终保持调压弹簧所调定的压力值。
  先导式溢流阀的主阀弹簧比较软,刚度小,在很小的外力作用下即可被压缩,主阀芯的位移量大小,对系统的压力影响较小。先导阀的结构尺寸较小,其锥阀的承压面积亦较小,调压弹簧不必选用刚度较强的弹簧,因而使调节压力比较轻便。阻尼孔起到增加主阀芯上下移动的阻尼,可以起到稳定主阀芯的作用。


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