浅析二通插装阀的换辊装置液压控制回路故障及优化

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1、２０１６年４月机床与液压Ａｐｒ?２０１６第４４卷第８期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?８ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０８?０２７基于二通插装阀的换辊装置液压控制回路故障分析及优化李宇林（中冶赛迪工程技术股份有限公司流体系统部，重庆４０１１２２）摘要：简要阐述了某万能轧机换辊装置的工艺要求、原设计的液压控制回路及二通插装阀的工作原理，对使用过程中的故障进行了分析与排查，并提出了优化后的控制回路。从使用效果来看，回路优化后故障彻底消除。关

2、键词：二通插装阀；换辊装置；故障分析；优化中图分类号：ＴＧ３１５文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）０８－０８３－２ＦａｕｌｔＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｏｎｔｒｏｌＬｏｏｐＢａｓｅｄｏｎ２⁃ｗａｙＣａｒｔｒｉｄｇｅＶａｌｖｅｆｏｒＲｏｌｌＣｈａｎｇｅＤｅｖｉｃｅＬＩＹｕｌｉｎ（ＦｌｕｉｄｓＳｙｓｔｅｍＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣＩＳＤＩＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｅ

3、ｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｒｏｌｌｃｈａｎｇｅｄｅｖｉｃｅｆｏｒａｃｅｒｔａｉｎｕｎｉｖｅｒｓａｌｍｉｌｌａｎｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｏｏｐ，ａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ２⁃ｗａｙｃａｒｔｒｉｄｇｅｖａｌｖｅｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｕｒｖｅｙｏｎｔｈｅｆａｕｌｔｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｍａｄｅａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｏｏｐｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｎｅｆｆｅｃｔ

4、，ａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆａｕｌｔｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｒｅｍｏｖｅｄｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：２⁃ｗａｙｃａｒｔｒｉｄｇｅｖａｌｖｅ；Ｒｏｌｌｃｈａｎｇｅｄｅｖｉｃｅ；Ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ某万能轧机换辊装置，其横移由一只液压缸推动，装置需要在Ａ、Ｂ两个换辊位置作较长时间的位置保持，以保证新旧辊系的顺利推入和拉出，换辊位置由行程开关检测。１原设计液压控制回路原设计的液压控制回路如图１所示：液压缸采用比例方向阀控制，以满足快速２

5、００ｍｍ／ｓ、慢速１００ｍｍ／ｓ、定位速度２０ｍｍ／ｓ的工艺动作速度要求，同时，在比例阀Ｂ位采用了特殊阀口形式，以实现液压缸伸出的差动控制，达到节能目的；在比例阀与油缸之间设置液控单向阀，以实现停位时位置保持；针对液压缸通径大、速度快、流量较大（无杆腔达９６５Ｌ／ｍｉｎ）的特点，液控单向阀采用了二通插装阀形式，所有元件均为进口产品。图１中，元件１为比例方向阀，元件２和６为插装阀，元件３和５为盖板，电磁换向阀４?１和４?２用于控制插装阀的通断，其先导控制油Ｘ从压力油路Ｐ引入。２二通插装阀的组成及基本原理如

6、图２所示，二通插装阀主要包括控制盖板１和插件２（由图中红线框以内元件组成）。插件２主要图１原液压回路图［１］包括阀套３、阀座４、复位弹簧５。收稿日期：２０１５－０３－０５作者简介：李宇林，男，本科，研究方向为液压气动技术在冶金领域的研究与应用。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｌｉｎ?ｌｉ＠ｃｉｓｄｉ?ｃｏｍ?ｃｎ。·８４·机床与液压第４４卷４故障分析及优化从原理上分析，此故障现象可能是由液压缸内泄或压力油进入液压缸无杆腔而产生。作者采取了以下步骤来进行排查：首先，关闭球阀８，液压缸停止运动，排除了液压缸内泄原因；然后

7、，在液压缸缓慢前进时，测量液压缸两腔压力，ｐ和ｐ均缓慢上升，这表明有压力Ｂ１Ｂ２油同时进入了液压缸两腔管道。从图１可知，有以下几种可能会造成此情况：（１）比例阀未处于中位，压力油从Ｐ口进入Ａ口，通过插装阀进入液压缸；（２）插装阀盖板上的梭阀出现故障，关闭不严，控制油Ｘ由此与插装阀Ｂ通道联通；（３）插件的控制图２二通插装阀典型结构图腔与Ｂ通道间存在内泄漏。对于可能性一，根据合二通插装阀的驱动取决于压力。对阀的驱动，有成力公式（１），由于ｐ＝ｐ，ｐ＜ｐ，Ａ＝Ａ＋Ａ，此ＸＢＸ３１２３个重要的承压面积Ａ、Ａ、Ａ

8、，Ａ为阀座的面积，１２３１Ａ为弹簧腔控制油作用面积，Ａ为环形面积，Ａ＝时比例阀即使处于Ｐ通Ａ的状态，ｐＡ＝ｐ，合力∑Ｆ３２２Ａ－Ａ。其中：面积Ａ和Ａ的液压油压力作用在阀仍小于０，插装阀关闭，Ａ、Ｂ通道不能连接。对于３１１２开启方向，面积Ａ的控制油压力和弹簧力作用在阀可能性二，作者将盖板上Ｘ口封堵后，现象仍存在，３关闭方向，合成力的有效方向（开启力或关闭力）不成立。对于可能性三，由图２可知，插件的阀套３决定了二通插装阀的开关状态［２－３］。和