YB32-200型液压机主缸常见故障分析与排除
摘要：在简要介绍液压压力机主机的功能结构和工作循环的基础上，对液压压力机主缸的工作原理进行了较为详细的分析与说明；针对主缸常见的故障现象，分析了其产生原因，并提出了具体的改进措施。
关键词：液压压力机；工作原理；主缸故障现象；故障原因分析
中图分类号：TH137 文献标志码：B
Analysis and Removal of the Common Troubles of the Main Cylinder of YB32-200 Hydraulic Press
Li Ming-Sheng, Pu Shan-Shan, Wu Dong-Tao, Wen Xia
(Neijiang vocational and technical college, Department of automation technology, Neijiang, Sichuan, 641100,P.R.China)
Abstract: On the basis of briefly introducing the functional structure and working cycle of the main engine of the hydraulic press, the working principle of the main cylinder of the hydraulic press is analyzed and explained in more detail, and the causes of the common failure phenomenon of the main cylinder are analyzed, and the concrete improvement measures are put forward.
Keywords: hydraulic press; working principle; main cylinder fault phenomenon; fault cause analysis
引言
液压机是工业生产中广泛使用的压力加工设备，其中以四柱式液压机的结构最为典型，常用于可塑性材料的压制工艺，如：冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以进行校正、压装及粉末制品的压制成形工艺 。下面以YB32-200型液压机为例，分析其液压系统的工作原理及特点。
1 YB32-200型主机功能结构
YB32-200型液压压力机由主机和控制机构两大部分组成，通过管路和电气装置联系起来构成一个整体，其结构及典型工作循环如图1、图2所示。由图可见，其液压系统是以变换和控制为主的液压系统。
图1 YB32-200型液压机结构图
1-充液筒 2-上立梁 3-上液压缸 4-上滑块 5-立柱
6-下滑块 7-下液压缸 8-电气操纵箱 9-动力机构
图2典型工作循环图
2 YB32-200型液压压力机液压系统工作原理分析
图3所示为该系统的液压系统原理图，主缸带动滑块可以完成的动作为快速下行→慢速加压→保压延时→快速退回→原位停止。该系统采用变量泵-液压缸式容积调速回路，系统的油源为主泵1和辅泵2，主泵为高压大流量压力补偿式恒功率变量泵，工作压力范围为 10～25MPa，其主油路的最高压力由安全阀5设定，实际工作压力由远程调压阀6调整；辅泵2为低压小流量泵，主要用作电液换向阀7的控制油源，其工作压力由溢流阀3设定。压力机电磁铁动作顺序表见表1.
图3 YB32-200型液压压力机液压系统原理图
1-主泵 2-辅泵 3,5-溢流阀 4,7-电液换向阀6-远程调压 8,15-压力表
9-电磁换向阀 10,17-液控单向阀 11,22-背压阀 12-卸荷阀 13-压力继电器 14-单向阀 16-充液箱18-主缸 19-顶出缸 20-滑块 21-节流阀
表1 YB32-200型液压压力机电磁铁动作顺序表
下面简要分析主缸的运行过程。
①快速下行
按下启动按钮SB3，电磁铁1YA通电，电液换向阀7左位接入系统，主油路中压力油经换向阀7左位及单向阀14进入主缸上腔，电磁换向阀9电磁铁5YA通电并将液控单向阀10打开，使主缸下腔回油，主缸活塞带动上滑块快速下行，主缸上腔压力降低，其顶部的充液箱16的油经液控单向阀17向主缸上腔补油。
②慢速加压
当主缸活塞带动上滑块接触到被压制工件时，主缸上腔压力升高，液控单向阀17关闭，充液箱不再向主缸上腔供油，且液压泵流量自动减少，滑块下行速度降低，慢速加压工作。
③保压延时
当主缸上腔油压升高到压力继电器13的动作压力时，压力继电器1YJ发出电信号，使电磁铁1YA、5YA断电，主缸上、下油路均被封闭；液压泵则经过阀7、阀4中位卸荷。同时，1YJ还向时间继电器发出信号，使时间继电器开始延时。保压时间由时间继电器在0～24min范围内调节。
④快速退回
当2YA得电时，阀7右位接入系统，压力油经阀7、阀10进入主缸下腔，同时将液控单向阀17打开，使主缸上腔油液返回充液箱，主缸活塞带动上滑块快速上升，退回原位。
⑤原位停止
当主缸活塞带动上滑块返回原始位置，压下行程开关XK1时，使电磁铁2YA、5YA断电，主缸上、下腔封闭，滑块停止运动。
3 液压机主缸故障现象、故障原因分析与排除
3.1 主缸故障现象
某公司 YB32-200型液压压力机液压系统在使用过程经常出现如下两个故障：（1）主缸不动作；（2）主缸回程时，出现强烈冲击和巨大的炮鸣声，造成机器和管路系统振动，影响液压机正常工作。
3.2故障原因分析与排除
3.2.1主缸不动作。通过查看现场，找出可能的原因：主泵1未能供油或电液换向阀7未动作。
①主泵1未能供油可能原因及解决办法：
a、主泵转向不正确，检查发现转向正确。
b、主泵漏气，检查发现主泵正在卸荷，说明主泵吸、排油均正常，进而说明主泵1可以正常供油。
②电液换向阀7未动作原因及解决办法：
a、电液换向阀7的电磁导阀未动作，检查发现阀的供电情况和插头连线情况，发现正常。
b、辅助泵2故障，检查发现该泵正在经溢流阀3溢流，说明此泵能正常工作。
c、控制压力过低，在泵2的出口处装压力表检查，发现压力表读数仅有0.1MPa,不能使电液换向阀7的液动主阀换向。通过调整溢流阀3的压力值，将控制压力逐渐调到0.6MPa,主缸开始动作，故障排除。
3.2.2主缸回程时，出现强烈冲击和巨大的炮鸣声，造成机器和管路系统振动，影响液压机正常工作。通过现场查找认为可能原因是：主缸回程前未卸压或卸压方式不当。
①原因分析：查看该产品说明书知，液压机主缸内径D=400mm,工作行程S=700mm,保压时工作压力p=32MPa,保压时液压缸活塞常处于2/3工作行程处。换向时间△t=0.1s.保压时主缸工作腔油液容积
若不计管道和液压缸变形，则缸内油液压缩后的容积变化为
式中，β-油液压缩系数，取 ;
p0-加压前油液的压力，此处p0=0.
经计算得
如果在保压阶段完成后立即回程，主缸上腔立即与油箱接通，缸上腔油压突然迅速降低。此时即使主缸活塞未开始回程，但由于压力突降，原压缩容积 迅速膨胀，1.31L的油液要在0.1s内排回油箱，此时将会产生的瞬时流量为
（3）
如此大的瞬时流量通过管径d为30mm的管道,务必引起很大的冲击流速v
(4)
在△t=0.1s内，受压油液由 降至零释放的液压势能可粗步估算如下：
(5)
由此可见，在△t=0.1s内，如此大的流量、能量的排除和释放，必然引发剧烈冲击、振动和巨大的噪声，甚至使管道和阀门破裂。
②解决方法。主导思路是使主缸上腔有控制地释压，待上腔压力降至较低时再转入回程。
方法1：采用卸荷阀实现释压。即在原系统增设带阻力孔的卸荷阀12，用该阀实现释压控制。其具体动作是：保压延时结束后，时间继电器发出信号，当电磁铁2YA通电使电液换向阀7切换至右位，主缸上腔尚未释压，压力很高，卸荷阀12呈开启状态，主泵1经卸荷阀12中的阻力孔流回油箱。此时主泵1在低压运转，此压力不足以使主缸活塞回程，但能反向打开液控单向阀17，使上腔释压。此过程持续到主缸上腔压力降低，卸荷阀12关闭为止。
方法2：单独控制充液阀（液控单向阀17）实现释压。在系统图中主缸上腔的液控单向阀17处外接一个二位二通的电磁换向阀来控制，回程时，先让二位二通电磁换向阀电磁铁通电，延时2s后由液控单向阀17逐渐释放保压能量，即可消除炮鸣声。
4结语
液压系统出现故障的原因是多方面的，当出现故障时，在弄清系统原理及液压元件作用、结构的基础上，按照由表及里，由易到难的顺序逐一找出问题点加以解决。针对本例中主缸常见的故障现象，一是合理设置控制压力，保证电液换向阀主阀能正常换向；二是在主缸回程时，设计合理的释压回路，以减少压力机的冲击、振动和噪声，进而最大限度减少由此引起的连接螺纹松动、液压元件和管件爆裂、液压设备的泄漏现象，以保证压力机正常工作。
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