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浅析冶金机械液压系统的运行可靠性第六图书馆通过对冶金设备液压系统工况特点的分析,从设计和安装两方面阐述了发生故障的原因,并提出了提高其运行可靠性的措施及方法。通过对冶金设备液压系统工况特点的分析,从设计和安装两方面阐述了发生故障的原因,并提出了提高其运行可靠性的措施及方法。冶金机械 液压系统 可靠性机械管理开发雷瑞龙华北机电学院,山西长治0460002008第六图书馆第六图书馆第 2 3卷 第 1 期f 总第 1 0 0期1 V o 1 2 3 N o 1(S U M N o 1 0 0)机械管 理开 发 ME CHANI C AL MANAGE MEN T AND D EVE L OP MENT 2 0 0 8年 2月 F e b 2 0 0 8 浅析冶金机械 液压系统的运行可靠性 雷瑞龙 f 华北 机电学 院，山西长治0 4 6 0 0 0)【摘 要】通过对冶金设备液压 系统Y-况特点的分析，从设计和安装两方面阐述 了发生故障的原 因，并提 出了提高 其运行可靠性 的措施及方法。【关键词】冶金机械；液压系统；可靠性【中图分类号】T H1 3 7，3 3 【文献标识码】A 【文章编号】1 0 0 3 7 7 3 X(2 0 0 8)0 l 一 0 0 5 7 0 3 Ta l k i ng a b o ut t he M o v e me nt Re l i a b i l i t y o f M e t a l l u r g i c a l Eq u i p me n t Hy d r a u l i c S y s t e m LE1 Ru i-l o n g (N o r t h C h i n a M e c h a n o e l e c t ri c S c h o o l，C h a n g z h i 0 4 6 0 0 0，S h a n x i，C h i n a)A b s t r a c t T h r o u g h a n a l y s i s o f t h e me t a l l u r g i c a l e q u i p m e n t h y d r a u l i c s y s t e m o p e r a t i n g m o d e c h a r a c t e ri s t i c，t h i s p a p e r e l a b o r a t e s t h e b r e a k d o wn c a u s e s a n d p r o p o s e t h e me a s u r e s a n d me t h o d s f o r e n h a n c i n g i t s mo v e me n t r e l i a b i l i t y Ke y wo r d s M e t a l l u r g i c a l e q u i p m e n t；Hy d r a u l i c s y s t e m；R e l i a b i l i t y 0 引 言 随着钢连铸、连轧一类 自动化程度很高的液压流 水作业线的广泛投入使用，液压系统运行可靠性越来 越引起人们的高度关注。因为液压系统一旦 出现故障，不仅影响整条生产线的产量和质量，严重时还会造成 重大的人身、设备安全事故，给企业带来极大的损失。因此提高液压系统运行可靠性成为大家密切关注的课 题之一。现就液压系统的设计、安装与运行可靠性的关 系做一些探讨。1 冶金设 备液压 系统 的工 况特点 冶金设备液压系统与其它设备比较，有以下特点f 1。1)控制要求高，冶金设备 中的连铸、连轧均具有 连锁控制功能，同时要求启动、停止迅速，敏捷，准确。2)工作时间长。冶金设备大多要求三班连续生产，而 且停产检修时问相对较少较短。3)系统压力高。冶金 设备多为大型重载设备，功率大，因此系统压力多在6 3 5 MP a。4)现场条件恶劣。冶金设备多处于高温、灰 尘、水雾和潮湿的环境下，而且伴有严重的冲击和振 动 设备磨损快，液压系统易产生泄漏和堵塞。2 影响 液压 系统运 行可靠 性的 因素 2 1液压 系统 的设计 液压 系统 的设 计 包括T 况分 析，液压 系统 主要 性 能参数的确定，液压回路和系统的设计和选择，计算和 选择液压件，估算液压系统的性能等，其中每一项都与 系统运行的可靠性有着密切的关 系。在冶金设备的液 压系统设计 中主要应考虑以下因素。2 1 1 液压 回路 的设计 和选择 拟订液压系统图是整个液压设计 中重要的一步，它是根据液压系统动作和性能要求，设计和选择并拟 定出液压回路，再将各 回路组合成一个完整的系统。液压 回路设计和选择时既要考虑调速、调压、换 向、顺序动作、动作互换等要求，也要考虑节省能源、减少发热、减少冲击和保证动作精度。如图1(a)为某设 计人员设计 的采用液控顺序 阀的起重机平衡 回路l2 J。此平衡回路适于超越负载有变化 的情形。当换向阀切 换至右位时，液压泵所提供 的压力油通过单向阀进入 液压缸下腔，举起重物。当换 向阀切换至左位时，压力 油进入液压缸上腔 只有在此压力升高到液控顺序阀 的凋定压力时 通过控制油路使液控顺序阀打开，活 塞下行放下重物。将换 向阀切换至中位，液压缸上腔 迅速卸压 液控顺序问关 闭，活塞停止运动。这一回 路 的特点是液控顺序 阀的 启闭取决于控制 口的油压，与负载大小无关。但此平衡 回路是不完善的。当压力油 使液控顺序阀打开，活塞开 始 向下 运动 时 液压缸 上腔 的压力将迅速降低，这可能 导致液控顺序阀关闭，活塞 停止运 动。紧接着压力升 高，液控顺序阀又被打开，收稿日期：2 0 o 7 加5 3 l；修回 日期：2 0 0 7 1 0 1 4 作者简介：雷瑞龙(1 9 6 6 一)男，山西省闻喜县人，太原理工大学2 0 0 4 级工程硕士研 究生。C a)(b)图1 采用液控顺序 阀的 平 衡 回 路 图 5 7 维普资讯 http:/ http:/ 第六图书馆第六图书馆第 2 3卷 第 1 期f 总第 1 0 0期)机 械管 理开 发 2 0 0 8年 2月 活塞又开始运动。所以活塞断续下降，产生所谓“点头”现象 为克服这一缺陷，可在控制油路上加一节流阀，如图1(b)3 1 所示，使液控顺序阀的启闭减慢。2 1-2 液压油的选择及污染控制 麻省理工学院的R a b i n o w i c z 博士研究发现液压系 统的失效有7 0 是 由于液压油污染造成的 4 I。因此我们 在设计 中既要选择合适的液压油，又要考虑如何防止 液压油的污染 作为工作介质的液压油在液压系统 中 起着传递动力、润滑、密封和冷却散热的作用。液压油 的选择首先应根据冶金设备中液压 系统的特点而定。在液压油的品种 已定的情况下，选择液压油的牌号时，最先考虑的就是粘度。粘度太低，泄漏增加，效率降低，润滑性降低，磨损加剧；而粘度太高，液体流动的阻力 就会增加，磨损增加，液压泵的吸油阻力增大 易产生 吸空和噪声 所以合适粘度的液压油是至关重要 的。此 外还 应考 虑液 压油 的抗 氧化性、抗 乳化性，同时还需考 虑液压油与元件金属材料及密封材料的相容性。至于液压 油污染 主要来 自于液 压元件 的磨损 造成 的颗 粒 和粉末 以及 系统 内部 的 固有 污染 物(机 械加 工 的铁屑等)油液 自身生成的污染物(液压油变质析出 的沥青胶状物)和外界侵入污染物。要有效地控制液压 油 的污染，在 系统设 计 时就应 给予足 够重 视，一方 面要 考虑如何避免污染物进入系统，主要是合理地设计油 箱结构来控制 即将油箱顶盖设计成全封闭结构(特别 是对于露天作业和粉尘较大的环境)：有资料表明，马 鞍山钢铁厂原料分厂混运堆料机液压系统的故障就是 因为油箱没有设计成全封闭结构，造成油液被乳化，大 量的铁矿粉进入系统，使得系统故障频繁，严重影响了 设备的正常生产。其次需合理布置合适 的滤油装置来 清除5 1 设计时选用和布置主要考虑以下几个因素：1)过滤精 度 确 定过 滤精 度时应 根据 系统 中关键元 件对 过滤精度的要求以及液压设备停机检修造成的损失来 综合考虑。目前 国内的过滤精度大多以绝对精度来表 示 即在 一定试 验条 件下通 过过 滤器 的最大球 形颗 粒 直径作为其过滤精度。过滤器 的过滤能力用过滤比(=上游大于尺寸 的颗粒数 下游大于尺寸 的颗粒 数)来表示。过滤比越大，则过滤能力越高。2)通流能 力。滤油器的通流能力是根据系统的最大流量来确定。一般滤油器的额定流量不能小于系统的流量，否则其 压力损失会增加，滤芯易堵塞，滤油器寿命也会缩短 但滤油器额定流量越大，其体积和造价也越大，因此应 选择合适的流量。3)工作压力和温度。滤芯要有足够 的强 度，不 因液压 力的作 用而 损坏。滤 芯要 有足 够 的抗 腐蚀性能，能在规定的温度下持久地工作。4)便于清 洗 或更换 滤 芯、58-2 1 3 系统的裕度及安全因素 从工况特点可知冶金设备对系统的可靠性要求 高 不能轻易停机检修 所以必须在设计时充分考虑系 统的裕度和安全因素，如滤油器采用双联结构，并根据 通过过滤器的最大流量适当增加尺寸，保证有足够的 通流面积 选取时还应充分考虑滤油器的压差流量特 性曲线和油液黏度对流量的影响。重要设备配置两套 油源 互为备用。具有独立功能的组件应进行模块化设 计，使工作系统出现故障时可启动备用系统，尽量做到 不停机或短时停机离线检修更换组件阎。2 2液 压 系统的安 装 液压系统的安装正确与否，直接影响到设备运行 的可靠性。安装前应重点检查连接表面和密封件的沟槽尺寸 有无残缺、破损，加工精度是否符合有关标准，特别是 对于保管时间过长的元件应注意检查内部孔道的清洁 度和密封件的老化程度。对于 自制或修复的元件，安装前应该用煤油清洗 干净并 进行 认真地 校验，必要 时需进 行密 封 和压力 实 验。比如，用来控制液流通、断或改变液流方向的方向 阀在安装中特别重要，因为它的误动作或卡死会使整 台设备不能正常工作。国内厂家在方向阀安装前一般 只上试验台检验其机能并对阀体清洗，因此使用初期 经常出现故障，而国外设备却无类似现象。据有关资 料f 4 研 究得知：国外设备是在试验台上作1 0 0 0 次左右，将初期故障消除在试验室，因为方向阀的使用可靠性 曲线是浴盆曲线，即使用初期及后期故障率最高，因此 他们在产品安装前根据不同阀体确定初使用期，在安 装前对阀进行动作及几十小时循环冲洗，使高故障的 使用初期在试验室度过，从而获得了高的设备可靠性。安装液压系统应遵循先内后外，先难后易，先精密 后一般的原则。不同的液压元件在安装时都有不同的 要求，以使设备达到最佳的运行可靠性。液压缸的安装 是要保持 液压缸轴线与移动机构导轨面 的平行度在 0 1 mm以内，安装好用手推拉工作台应灵活轻便无局 部卡滞现象 2 3液 压 系 统 的 监 测 重要液压装置要对其某些主要参数 如压力、流 量、温度执行元件的速度，油的污染度等进行在线监 测，以便及时发现故障，尽快排除。3 结束语 为提高冶金设备液压系统运行的可靠性，减少系 统运行故障率正确合理地设计和安装液压系统尤显 重要。因此，我们必须提高对系统设计、安装与运行可 靠性关系的认识。(下转第6 O 页)维普资讯 http:/ http:/ 第六图书馆第六图书馆第 2 3卷第 1 期(总第 1 0 0期)机 械管 理开 发 2 o 0 8年 2月 外 轮廓 时会 出现 往复行 走距 离有 偏差。同时 由于 钢板 薄 先切割的A B 段受热产生膨胀，在膨胀超过弹性变 形后，要产生塑性变形，当割嘴运行 到C D段时，C D段 同样受热膨胀 随着切割的进行所受钢板拘束越来越 小，同时每一段冷却时塑性变形不 同，当切割完C D段 时最终内应力导致大筋板朝一 侧崩开。多件大筋板都采用同 一方 向切 割，造 成 切 割 变形 影 响尺 寸精度。一般 外形 尺寸 能 产生 4 6 mm、对 角线 7 8 mm 的变形。其变形状态见图2。图2火 筋板 切 割 变形示意图 数控下料平台不稳或与切割工件接触部 分过 于 单薄，下料过程中受热也会产生变形，带动工件位移致 使尺寸有误。2数控 切割 变形控 制的 措施 2 1 对数控 切割 气体切割 嘴 高度速 度的控 制 为保证切割质量首先我们采用了较 高纯度 的气 体，将数控切割机床的状态调整到最佳状态。先将割 嘴调至距 钢板2 0 m m 再根 据所用 割嘴 的性 能参数、气 体纯度、钢板材质及厚度来调整切割速度。先在试板 上试切割仔细观察熔渣从切 口喷出的状态，根据其在 切割中特点调整切割速度。根据实验数据将切割速度 调整到5 5 0 m m mi n。实验在保证切割效果下，用最快 的走刀，最小的火力来割，以减少热输入控制变形。2 2数控 套料 控制措 施 热变形，具体表现是形状扭曲和切割尺寸偏差。由于材料 内部 应 力不 可 能平 衡和 完全 消 除，所 以只 能 采取一些措施来设法减少热变形。为控制热切 割变 形 我们采取增加拘束度的办法。即大筋板套料时给 料宽2 m 大筋板宽1 8 9 6 mm，钢板两边各留出5 2 m m 割边，切割顺序及切割方向如图3 所示。第一件大筋板 外轮廓右下脚打孔开始顺时针切割 一C D ，最 后 一 件 从 左 上 脚 开 始 打 T L J I 时 针 切 割 一 一 C D ，始终保证每一件大筋板的最后一刀都 与整张钢 板相 连。图3调 整 后 切 割 和切 割方 向图 2-3 大筋板切 割进行 中的控 制措 施 在切割过程中，大筋板每一条边切割完 以后在割 开位置焊两个连接点使大筋板与整张钢板相连，最后 用手工气割刀割断。这样径向变形得到控制，平面弯曲 变形量降到最小，见图4。图4切 割时 焊 连 接 点位 置 圈 大筋板切割结束后 吊离切割平台时，注意零件与 钢板分开 避免拉扯使零件变形。经过调整测试按上述方法切割下料的大筋板外形 尺寸公差均控制在1 m m以内，对角公差控制在2 mm以 内，为下导梁的装焊提供了良好的条件。保证了下导梁 组装精度。3 结 论 在9 0 0 t 架桥机数控切割中采用高质量，合适的切 割气体、切割割嘴高度及切割速度的同时套料给出正 确的切割方向，正确 的操作控制可以把热变形控制在 最小的范围内，保证 了大筋板精度要求，满足了图纸要 求，同时大大提高了生产效率。(上接第 5 8页)参考文献 4】郑红星 液压系统设计与运行可靠性探讨 J 液压与气动，1】罗玉元 冶金设备液 系统运行可靠性初探 绍兴文理学 1 9 9 7，(2)院学报，2 0 0 1，(4)：3 0 3 1 5】温新周 液压系统设计与实际运行可靠性研究 J 江苏冶 2】刘忠伟 液压与气压传动I M1 北京：化学工业 版社，2 0 0 5 4 金，2 0 0 4，(6)：2 0 2 1 3】雷天觉 新编液压工程手册 M】北京：北京理工大学 出版 6】陆望龙 实 液压故障排除 与修理大全 M】长沙：湖南科学 社，1 9 9 8 技术出版社，1 9 9 9 ，、2 简讯 我国 1 9座名山主峰“身高”确定：2 经国务院批准并授权，我国1 9 座著名风景名胜山峰的“身高”是：峨眉山3 0 7 9 3 m，五台山3 0 6 1 1 m，华山2 1 5 4 9 m,恒山：2 0 1 6 1 m，黄山1 8 6 4 8 m，三清山1 8 1 9 9 m，武当山1 6 1 2 1 m，井冈山1 5 9 7 6 m，泰山1 5 3 2 7 m，嵩1 4 9 1 7 m，庐山1 4 7 3 4 m，九华山：2 1 3 4 4 4 m，衡山1 3 0 0 2 m，青城山1 2 6 0 O m，崂山1 1 3 2 7 m，雁荡山1 1 0 8 O m，云台山6 2 4 4 m，普陀山2 8 6 3 m，龙虎山2 4 7 4 m。(转摘自：科技日 报)(转摘自 中国机械工程学会会讯 2 0 0 7 年第7 期第 1 3 页)：IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII，r 6 0 维普资讯 http:/ http:/ 第六图书馆第六图书馆