基于油壓機(jī)回油沖擊產(chǎn)生的原因分析及解決措施的思考

1、基于油壓機(jī)回油沖擊產(chǎn)生的原因分析及解決措施的思考摘 要：油壓機(jī)是一種較為普遍、常見(jiàn)的液壓傳動(dòng)控制設(shè) 備，是一種以液壓油為工作介質(zhì)的油壓控制機(jī)器，通過(guò)液壓 泵將液壓油壓縮進(jìn)入油缸中，在密封環(huán)境下，控制液壓油單 向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生生產(chǎn)力的一種機(jī)械。作為動(dòng)力核心部件， 其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)影響極大，而回油沖擊則是影響 其運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要探索了回油沖擊產(chǎn)生的 原因，并提出了有針對(duì)性的解決措施。關(guān)鍵詞：油壓機(jī)；回油沖擊；原因；措施油壓機(jī)是較具代表性的液壓設(shè)備。它有許多不同的種 類(lèi)，具體的用途也各不相同。然而，不同的油壓機(jī)在使用過(guò) 程中，當(dāng)液壓缸處于回程階段時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部的液壓沖擊 會(huì)迅

2、速變大，導(dǎo)致設(shè)備大幅度震動(dòng)，嚴(yán)重情況下引發(fā)油壓機(jī) 故障，影響機(jī)械的正常運(yùn)作。以下主要以回油沖擊作為故障 典型分析，探討了油壓機(jī)回油沖擊產(chǎn)生的原因及其解決措 施。1.油壓機(jī)產(chǎn)生回油沖擊的主要原因通常而言，油壓機(jī)是由主機(jī)及動(dòng)力控制機(jī)構(gòu)組成的。其 主機(jī)部分主要是由油壓機(jī)機(jī)身、主缸、充液裝置等構(gòu)成，動(dòng) 力控制機(jī)構(gòu)則是由泵、油箱、低壓控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)及其他 閥門(mén)件等部分組成。動(dòng)力控制機(jī)構(gòu)主要是在主機(jī)內(nèi)部電氣裝 置的控制基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的高壓泵、油缸、液壓閥門(mén) 控制來(lái)完成各部分之間的能量調(diào)配與控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè) 工藝的配合循環(huán)。在液壓系統(tǒng)運(yùn)行期間，當(dāng)系統(tǒng)處于回程時(shí) 期，以圖1為例，系統(tǒng)中電磁鐵3dt

3、迅速通電，系統(tǒng)電液轉(zhuǎn) 換閥9便會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向變化，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部的壓力油便會(huì)通過(guò) 閥門(mén)進(jìn)入具有雙向活塞桿的有杠腔內(nèi)，與此同時(shí)，迅速打開(kāi) 液壓控制的單向閥門(mén)10,使液壓無(wú)桿腔中的油液回到油箱 內(nèi)。由于液壓缸內(nèi)的無(wú)桿腔內(nèi)的油液在之前的工作狀態(tài)下， 處于高壓狀態(tài)(通常約為30mpa),在如此高的壓力下被突然 釋放，必然會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，導(dǎo)致油壓機(jī)運(yùn)行故障。若通過(guò) 科學(xué)計(jì)算，將油壓機(jī)液壓沖擊的速度及其最大升高壓力計(jì)算 出來(lái)便可為后期制定解決措施提供指導(dǎo)。如圖1為某油壓機(jī)系統(tǒng)工作原理圖，設(shè)定某油壓機(jī)第九 閥門(mén)的換向時(shí)間為60ms，該油壓機(jī)的液壓缸內(nèi)徑為d= 160mm, 其液壓缸活塞行程為l=2000mm,油壓

4、機(jī)油管內(nèi)徑為d=50mm, 具體長(zhǎng)度為l=3m。若系統(tǒng)運(yùn)行壓力為p,設(shè)定u為液壓油 的壓縮系數(shù)，假設(shè)油壓機(jī)所采用的油料為礦物油，則 p=7x10-10 (m2/n),以v2表示主泵及其傳送油缸及其路 線管道的容積。此時(shí)便可以將主泵送液壓缸機(jī)器及其已被壓 縮的油液體積vi表示為：vl=u p v2o設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行壓力 p=32mpao圖1某油壓機(jī)系統(tǒng)工作原理圖而v2的值又可以通過(guò)內(nèi)徑、油管長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算, 具體如下：綜合以上兩式，并代入數(shù)據(jù)，不難得出v 1=1.032 (l)我們又知道，換向瞬間的回油量q=v1/a t,再次代入數(shù) 據(jù)，得出q=1032 (l/min)o從而可以進(jìn)一步得出如下結(jié)論

5、：(m/s)一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)回程時(shí)對(duì)管道油液的流動(dòng)速度要求通常 小于等于5 (m/s) 1,而此時(shí)的管道流速為8. 76 (m/s), 明顯超過(guò)了正常液壓，會(huì)對(duì)油壓機(jī)內(nèi)部管道造成較大的沖 擊，進(jìn)而會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因而必須釆取措施 進(jìn)行解決。2.油壓機(jī)回油沖擊故障解決措施分析通過(guò)對(duì)回油沖擊的原因進(jìn)行分析與探究，得出了三種解 決方案。解決原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要是從解決其泄壓?jiǎn)?題的方向出發(fā)，預(yù)防油壓機(jī)在系統(tǒng)回程過(guò)程中產(chǎn)生的液壓沖 擊及其相關(guān)的轟鳴現(xiàn)象。其中有兩項(xiàng)控制方案對(duì)其液壓控制 單向閥有一定的要求，規(guī)定其必須為附帶卸荷閥芯的液壓控 制單向閥。圖2三種解決回油沖擊的措施方案第一種方案

6、原理圖見(jiàn)圖2所示，主要是將單向閥12與 一個(gè)外控油源直接相連，此時(shí)閥12具備一定的先導(dǎo)壓力， 能夠保障液壓控制的主導(dǎo)權(quán)，基于卸荷閥芯的系統(tǒng)保障，確 保主閥芯不會(huì)被壓力沖擊開(kāi)來(lái)，進(jìn)而保障油壓機(jī)的液壓缸無(wú) 腔杠不會(huì)出現(xiàn)泄壓回流。當(dāng)該液壓缸的油壓低于某一固定值 時(shí)，負(fù)責(zé)液壓控制的單向閥柱塞則會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的主要閥門(mén) 芯產(chǎn)生較大沖擊，將其頂開(kāi)，完成系統(tǒng)內(nèi)部的回油準(zhǔn)備，同 時(shí)將系統(tǒng)外部礦物油源的壓力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。以受力平 衡原理作為指導(dǎo)，若以s1表示主控閥門(mén)的截面積，以s2表 示卸載閥芯的截面積，以s3表示為系統(tǒng)控制柱塞的截面積。將p1表示液壓控制單向閥主要端口 b的壓力強(qiáng)度。假設(shè)回程壓力強(qiáng)度為0,此

7、時(shí)液壓控制單向閥c端的壓力為p2,將p3表示為具體的控制壓力，并設(shè)系統(tǒng)內(nèi)部彈簧的摩擦力為foo此時(shí)的壓力調(diào)控范圍便為：第二種解決方案原理類(lèi)似于第一種方案，同樣是采取壓 力調(diào)節(jié)的方式，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部電磁鐵通電后，液壓缸回程的壓 力便取決于相鄰的順序閥122。此時(shí)便需要保障其中順序 閥的兩端壓差要始終大于將液壓?jiǎn)蜗蜷y內(nèi)部卸荷閥芯頂開(kāi) 所需具備的壓力強(qiáng)度。第三種解決方案，則是采取預(yù)先泄壓的指導(dǎo)理念，在系 統(tǒng)回程時(shí)間內(nèi)，保障閥12及閥5dt的通電時(shí)間早于電磁鐵 3dto根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整好電磁鐵通電延時(shí)，以完成回程系 統(tǒng)的泄壓準(zhǔn)備，預(yù)防回油沖擊的產(chǎn)生。結(jié)束語(yǔ)綜上所述，以上所述三種方案均是解決油壓機(jī)回油沖擊的有效方案。第一種方案主要是通過(guò)調(diào)節(jié)液控單向閥12的 先導(dǎo)壓力，確保在系統(tǒng)回程時(shí)間內(nèi)，壓力能夠穩(wěn)定調(diào)節(jié)，此 項(xiàng)控制壓力措施能夠在多缸運(yùn)作，有效實(shí)施泄壓控制，解決 其回油沖擊問(wèn)題。第二種解決方案則主要是通過(guò)直接控制系 統(tǒng)油缸的回程壓力，來(lái)穩(wěn)定壓力結(jié)構(gòu)，此種解決措施結(jié)構(gòu)較 為復(fù)雜，通常僅僅適用于對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)要求較低的地點(diǎn)。第三 種解決方案則能夠靈活調(diào)制系統(tǒng)泄壓時(shí)間，可以做到將無(wú)腔 桿的壓力釋放到最低，保障系統(tǒng)回程時(shí)不會(huì)受到任意沖擊。總而言之，第三種解