液壓系統(tǒng)分析

1、德國(guó)SMS（西馬克）設(shè)備液壓技術(shù)分析 蘇劍坡（個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，僅供c參考）SMS為德國(guó)冶金設(shè)備制造廠家，SMS西馬克集團(tuán)公司在冶煉、軋制等多個(gè)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。西馬克集團(tuán)內(nèi)有兩大核心企業(yè)西馬克股份公司和梅爾責(zé)任有限公司。西馬克在中國(guó)的業(yè)務(wù)涵蓋了以下領(lǐng)域： 煉鋼設(shè)備、 連鑄技術(shù) 、板帶材熱軋、冷軋機(jī) 、工業(yè)爐技術(shù) 。我公司生產(chǎn)黃銅棒材，分熔鑄、擠壓、拉拔3個(gè)工段，使用的設(shè)備都為德國(guó)SMS設(shè)備，熔鑄為SMS-Meer、擠壓為SMS-OUMOCO、拉拔為SMS-SHUMAGE.SMS設(shè)備在技術(shù)上應(yīng)用最先進(jìn)和實(shí)用的就是液壓和PLC方面。我公司使用SMS設(shè)備已有9年，在使用過程中出現(xiàn)過很多進(jìn)口設(shè)備液壓等方

2、面的問題，下嗎就SMS液壓技術(shù)的使用和維護(hù)做簡(jiǎn)要分析。一， SMS設(shè)備液壓泵、閥、缸等液壓零件分析。1.1， 液壓泵：SMS設(shè)備液壓技術(shù)應(yīng)用的比較先進(jìn)和實(shí)用，我公司SMS設(shè)備的壓力源系統(tǒng)均使用變量泵控制，提高液壓系統(tǒng)的使用效率、降低發(fā)熱量、減少溢流量，更加節(jié)能實(shí)用。如熔鑄鑄造機(jī)使用的液壓泵為A10VSODFR1 液壓泵，做到了負(fù)載壓力未達(dá)到液壓泵設(shè)定的壓力時(shí)保持恒流，當(dāng)負(fù)載壓力達(dá)到液壓泵調(diào)定壓力后保持恒壓，做到系統(tǒng)需要多大流量和壓力液壓泵就提供多少流量和壓力，溢流閥只作安全閥使用。沒有溢流損失。擠壓機(jī)使用的是A4VSO比例控制斜盤變量泵，性能更加優(yōu)越于A10VSODFR1.兩種液壓泵均可以在泵

3、上調(diào)節(jié)壓力和流量。1.2液壓閥：SMS的液壓閥使用的都是疊加閥和插裝閥，比例閥技術(shù)應(yīng)用較多。擠壓機(jī)由于高壓大流量，所以使用的都是插裝閥，其他SMS設(shè)備使用的都為力士樂疊加閥。設(shè)備上有溢流閥、減壓閥、方向閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、平衡閥、循序閥、比例閥等液壓閥、比例閥等北京華德、上海立新、等均采用了ISO標(biāo)準(zhǔn)，所以可以實(shí)現(xiàn)液壓閥國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格相差很大，國(guó)廠后的液壓閥只需要力士樂閥價(jià)格的1/5-1/10.功能可以達(dá)到進(jìn)口力士樂液壓閥的功能，只是壽命比進(jìn)口力士樂液壓閥差，如進(jìn)口力士樂液壓閥動(dòng)作10萬次后閥芯磨損需要修復(fù)，國(guó)產(chǎn)化后的液壓閥可能動(dòng)作1-5萬次后閥芯磨損需要修復(fù)，如果不修復(fù)就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)漏，導(dǎo)致液壓閥

4、工作不太正常。所以可以用國(guó)產(chǎn)化的液壓閥作為備件，一當(dāng)進(jìn)口力士樂閥磨損或其他故障可以用國(guó)產(chǎn)化的液壓閥更換替代，然后進(jìn)口力士樂液壓閥送上海力士樂等公司維修（上海很多液壓廠家均可以維修，如一個(gè)Bucher布赫比例閥原價(jià)38000，使用中出現(xiàn)故障維修費(fèi)7000，維修時(shí)用國(guó)產(chǎn)化比例閥替代即可，國(guó)產(chǎn)只需6000）.1.3液壓缸、馬達(dá)SMS的液壓執(zhí)行系統(tǒng)，即液壓缸使用的有活塞桿和柱塞缸，熔化爐傾翻倒銅水由于重量大行程長(zhǎng)，所以使用空心柱塞液壓缸SMS的液壓缸都是力士樂、狄普馬、格力樂、霍德克等進(jìn)口品牌。液壓缸由缸頭、缸底、缸筒、活塞、活塞桿、活塞密封、活塞桿密封組成，缸頭內(nèi)有導(dǎo)向套，有的液壓缸還有緩沖套，放氣

5、孔。每個(gè)公司液壓缸標(biāo)準(zhǔn)都不一樣，所有液壓缸都可以國(guó)產(chǎn)化，國(guó)產(chǎn)化時(shí)首先選擇密封，一般進(jìn)口液壓缸活塞和活塞桿都使用組合密封，就是格萊圈和斯特封，所有活塞部分密封直接選擇相應(yīng)尺寸的格萊圈1只和導(dǎo)向環(huán)2只即可?；钊麠U密封選擇相應(yīng)尺寸的斯特封和防塵圈就可以。然后確定進(jìn)口液壓缸的缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑、行程、外形尺寸、油口尺寸，然后確定液壓缸的安裝連接方式，如耳環(huán)式、耳軸式、法蘭式、底座式，缸筒和缸頭缸底連接方式有焊接式、拉桿式、螺紋式等。一般國(guó)外液壓圖上都標(biāo)有液壓缸活塞桿直徑、缸筒內(nèi)徑、行程，如圖中上標(biāo)： 表面活塞桿直徑 缸筒內(nèi)徑 行程 。1.4液壓輔助元件：輔助原價(jià)有蓄能器、過濾器、油箱、熱交換器、排氣

6、測(cè)壓裝置等。蓄能器每年需要補(bǔ)入氮?dú)庖淮?，直接用氮?dú)馄繘_壓就可以了，熱交換器需要定期清洗，發(fā)現(xiàn)油溫升高，就需要清洗熱交換器，直接用一水檸檬樹加入水箱中，水箱中放入打水水泵，水管接到換熱器進(jìn)口，回口接入水箱，就可以了，清洗1·2個(gè)小時(shí)有明顯的效果。過濾器也需要定期拆卸清洗。二，控制回路分析2.1壓力控制回路壓力控制由于使用變量泵，壓力均由液壓泵調(diào)整，溢流閥只作為安全閥使用，但由于設(shè)備上不同機(jī)構(gòu)的動(dòng)作壓力要求不同，在分油路上使用了溢流閥，很多都是先導(dǎo)溢流閥，遙控口接入換向閥和另一個(gè)溢流閥可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程二級(jí)調(diào)壓和卸荷。為了系統(tǒng)動(dòng)作平穩(wěn)，很多地方也采用了背壓閥，如擠壓機(jī)：1，進(jìn)油壓力控制回路該回

7、路為擠壓機(jī)側(cè)缸的壓力控制回路，當(dāng)1B23Y06換向閥中位時(shí)下面溢流閥工作，壓力為250bar；當(dāng)換向閥左位工作時(shí)上面溢流閥工作，壓力為30bar;當(dāng)換向閥右位工作時(shí)插裝閥卸荷。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的二級(jí)調(diào)壓和卸荷。2，背壓調(diào)整回路：該回路為擠壓筒側(cè)缸帶動(dòng)主缸回程時(shí)的背壓回路，1B2106失電時(shí)，插裝閥控制蓋板的油路直接回油箱，無背壓。當(dāng)1B2106得電時(shí)，上下2個(gè)溢流閥都起作用，下面溢流閥作安全閥用，安全壓力270bar,中間安全閥與最上面的比例溢流閥組成 組合閥 ，中間的溢流閥的遙控口接入比例溢流閥，可以實(shí)現(xiàn)比例或遠(yuǎn)程控制壓力。背壓由比例閥電氣調(diào)節(jié)，我公司擠壓機(jī)該處的壓力由比例閥調(diào)節(jié)為25bar，如果

8、發(fā)現(xiàn)有些回程沖擊，調(diào)大該比例溢流閥的背壓會(huì)有一定的效果。3，保壓控制回路該回路為擠壓機(jī)擠壓筒壓在封堵快上的回路，擠壓筒回零位時(shí)先是快速回程，當(dāng)離封堵快幾毫米時(shí)主進(jìn)油路封閉，控制油路的1B23Y19得電，控制油路的液壓油進(jìn)入擠壓筒活塞缸。壓緊封堵快，然后閥回到中位（Y型）液壓鎖工作，鎖緊擠壓筒壓在封堵快上。4，變量泵保壓回路/A10VSO-DFR1回路該液壓泵回路為SMS水平連續(xù)鑄造機(jī)的A10VSODFR1液壓泵，該泵可實(shí)現(xiàn)調(diào)整好出油壓力和流量后，在負(fù)載壓力未達(dá)到泵設(shè)定壓力時(shí)保持恒流控制，上面的方向閥動(dòng)作，通過改變斜盤角度保證節(jié)流閥壓差P不變所有泵出口流量也不變，當(dāng)負(fù)載壓力達(dá)到泵調(diào)整壓力后，下面

9、的方向閥動(dòng)作，調(diào)整液壓泵斜盤，調(diào)整流量，保證出口壓力為設(shè)定壓力。該液壓泵能保證沒有溢流損失，節(jié)能效果好，油溫不會(huì)因?yàn)橐缌鞫郎亍?，遠(yuǎn)程（或二級(jí)調(diào)壓回路）該壓力回路為我公司Otto-Runker熔煉爐液壓泵供油回路，有2個(gè)溢流閥，下面溢流閥可以說是主閥，上面的溢流閥接入主閥遙控口，系統(tǒng)供油壓力由下面的遠(yuǎn)程閥門調(diào)節(jié)，如果遙控閥關(guān)斷主閥就工作，實(shí)現(xiàn)二級(jí)調(diào)壓，遠(yuǎn)程調(diào)壓，系統(tǒng)中由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥工作，壓力設(shè)定為180bar.6，A4VSO回路我公司SMS擠壓機(jī)6只主液壓泵使用的都是A4VSO斜盤式比例變量柱塞泵，與熔鑄的A10VSO一樣都是斜盤式柱塞泵，只是A4VSO是重型斜盤液壓泵（壓力可達(dá)210-400

10、bar）A10VSO為輕型斜盤液壓泵（壓力最大210bar）. A4VSO主要用于鍛壓機(jī)械，A10VSO用于一般輕型機(jī)械。A4VSO較貴，是力士樂的高級(jí)液壓泵，控制精度、壓力、流量都該有A4VSO.圖中斜盤被液壓缸活塞桿控制角度，液壓缸由比例閥控制。液壓缸活塞桿還帶有位置反饋傳感器，位置反饋傳感器將位置反饋到PID控制器,PID再分析輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的誤差，然后將誤差傳到比例閥放大器，放大器在運(yùn)算修改，實(shí)現(xiàn)高進(jìn)度控制斜盤角度。就是圖中391.設(shè)定好壓力后，壓力是不變的，流量隨時(shí)發(fā)生變化，根據(jù)系統(tǒng)的需要多大流量就提供多大流量，沒有溢流損失，達(dá)到非常好的節(jié)能效果。如果該液壓泵磨損多了，會(huì)發(fā)生輸出

11、壓力變小的情況，這時(shí)如果系統(tǒng)發(fā)生輕微的不正?，F(xiàn)象，可以將該液壓泵送到上海力士樂公司維修。該液壓泵有側(cè)壓口，可以經(jīng)常檢測(cè)壓力，看是否磨損了。2.2 方向控制回路方向控制回路在低壓小流量時(shí)都由普通疊加換向閥控制，要求精度高或速度有變化時(shí)由比例方向閥控制。高壓大流量時(shí)由先導(dǎo)型換向閥控制和插裝閥控制。1， 插裝閥控制該回路為擠壓機(jī)擠壓筒方向控制回路，換向由插裝閥上面的電磁換向閥控制，電磁閥失電，控制油進(jìn)入壓住插裝閥，閥門關(guān)閉，電磁閥得電時(shí)，插裝閥無控制油， 直接回油箱，插裝閥打開。2， 比例閥控制油路3，該回路圖為SMS鑄造機(jī)的圓盤鋸液壓圖，當(dāng)鑄錠測(cè)定長(zhǎng)度后，圓盤鋸上壓輥下壓鑄錠，鑄錠帶動(dòng)圓盤鋸一起行

12、走，此時(shí)比例閥處于中位（H型），因?yàn)镠中位所有鋸子框架移動(dòng)液壓缸為浮動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)鋸片開始轉(zhuǎn)動(dòng)和行走，切斷鑄錠。切斷后液壓缸帶動(dòng)鋸子框架回程?；爻趟俣瓤梢栽赑LC上調(diào)整，給比例閥多大的控制電流就可以了。實(shí)現(xiàn)了連續(xù)鑄造，切割鑄錠時(shí)也無需停止鑄造。該比例閥為電位移反饋型比例換向閥，精度更高，該比例閥可以國(guó)產(chǎn)化，精度基本一樣只是國(guó)產(chǎn)壽命稍差。3，電液比例閥控制回路該回路為Otto-runker熔煉爐傾翻倒銅水的液壓回路圖，當(dāng)?shù)广~水時(shí)，控制手柄推到最前位置時(shí)傾翻速度最快，回程也一樣，可以控制倒銅水的傾翻和回程速度，該比例閥的先導(dǎo)閥為三通比例減壓閥，控制信號(hào)改變就可以實(shí)現(xiàn)減壓閥左右2路壓力不一樣，主閥左右

13、的壓力不一樣實(shí)現(xiàn)換向，其實(shí)很多先導(dǎo)比例閥的先導(dǎo)閥都是比例減壓閥，三通比例減壓閥，主要作用是減壓，因?yàn)樵韴D中兩個(gè)減壓閥是并聯(lián)的，只有那端比例電磁鐵帶電相對(duì)側(cè) 才通。比例電磁鐵沒有信號(hào)時(shí)出口是關(guān)閉的。2.3輔助缸快速運(yùn)動(dòng)回路我公司擠壓機(jī)主缸為擠壓缸，主缸連接擠壓頭部，擠壓頭部還有2只輔助液壓缸，我們稱為側(cè)缸，因?yàn)橹鞲讐毫Υ罅髁看笏性O(shè)置為柱塞缸，如果不擠壓，主缸想快速前進(jìn)，2只輔助側(cè)缸快速運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)主缸前進(jìn)，回程時(shí)柱塞型主缸也是靠2只輔助側(cè)缸帶回來。如圖所示。這樣主缸就可以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，如果沒有輔助缸，主缸只能動(dòng)作很慢，而且只能設(shè)置為活塞缸，不能用于大壓力大流量場(chǎng)合。擠壓時(shí)2輔助缸不參與工作，進(jìn)

14、油腔有沖液閥回油。2.4沖液回路我們公司SMS擠壓機(jī)的主缸、側(cè)缸、擠壓筒液壓缸都設(shè)置了沖液閥，使擠壓時(shí)、回程時(shí)各個(gè)液壓缸互不干擾，不會(huì)產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，還能起到快速回油作用如主缸回程時(shí)沖液閥打開實(shí)現(xiàn)快速回油。其實(shí)沖液閥就是一個(gè)液控單向閥，沖液閥有一般形式和可控形式，我公司3個(gè)部位的沖液閥都是可控式。圖紙上大圖為主缸的沖液回路，沖液閥由1B21Y41電磁閥控制開閉，1B21Y41下面2只單向節(jié)流閥，用于調(diào)整沖液閥的開關(guān)速度，擠壓時(shí)該沖液閥關(guān)閉，回程時(shí)打開快速回油，側(cè)缸帶動(dòng)主缸前進(jìn)時(shí)打開沖液。如果發(fā)生主缸回程有沖擊現(xiàn)象，很大原因是可控式?jīng)_液閥的控制壓力過大，沖液閥關(guān)閉臺(tái)塊，可以降低控制壓力和調(diào)小節(jié)流閥

15、閥口。下面的2圖，左圖為側(cè)缸的沖液閥右圖為擠壓筒的沖液閥。當(dāng)擠壓時(shí)2側(cè)缸主擠壓筒液壓缸都不參與工作，主缸帶動(dòng)他們前進(jìn)時(shí)就需要沖液閥打開沖液了。2.5平衡回路SMS設(shè)備用到的平衡回路很多，已SMS擠壓機(jī)的傾翻機(jī)為例。該傾翻機(jī)用于傾翻擠壓盤卷料，2只液壓缸連對(duì)，傾翻時(shí)1只缸活塞桿下，1只液壓缸活塞桿上，2只液壓缸進(jìn)回油路都設(shè)置了平衡閥。平衡閥其實(shí)就是單向順序閥，給系統(tǒng)一個(gè)背壓。如當(dāng)傾翻機(jī)盤子下落時(shí)，平衡閥左右給下落一定的被壓，下落 沖擊會(huì)平穩(wěn)。如果出現(xiàn)下落不到夾緊位置時(shí)，可能是2只液壓缸動(dòng)作不一致導(dǎo)致的，需要調(diào)整4只平衡閥壓力一致。4， 流量控制回路我公司SMS設(shè)備流量控制回路最多的地方就是擠壓機(jī)

16、了。6臺(tái)主液壓泵都可以調(diào)整流量。如圖所示。系統(tǒng)采用了插裝閥調(diào)速，該插裝閥左面為一個(gè)梭閥，梭閥也叫選擇閥，該梭閥一頭進(jìn)口接入插裝閥油路出口處，另外一頭接入換向閥控制油路，里面的鋼球受到上下2個(gè)力的作用，改變控制油的壓力就可以改變鋼球的位置，從而改變插座閥的開度。6個(gè)主閥也可以通過自己的電磁閥控制流量插裝閥的開閉。三，液壓密封分析SMS液壓閥的密封，由于使用的是力士樂液壓閥，密封圈全部為R型圈，R型圈類似矩形圈，只是有長(zhǎng)方形、正方形、矩形3種形狀，國(guó)產(chǎn)的有銷售，廠家很少，也可以用國(guó)產(chǎn)的形圈替代，只是密封效果比R型圈差一點(diǎn)，有的會(huì)產(chǎn)生泄露有的不會(huì)，。進(jìn)口液壓缸的密封都采用格萊圈和斯特封，這些國(guó)產(chǎn)均有

17、銷售，只要測(cè)量密封圈外徑、內(nèi)徑、絲徑就可以確認(rèn)型號(hào)和購買。國(guó)產(chǎn)液壓缸采用Y型圈和V型圈較多，國(guó)產(chǎn)密封這里不再敘述。液壓缸的密封大致有四處：一是缸蓋與缸體處靜密封，活塞與活塞桿處靜密封；二是活塞和缸體的動(dòng)密封；三是活塞桿與缸蓋的動(dòng)密封；四是缸蓋外端面處的防塵密封。格來圈一般由一個(gè)橡膠O型圈(丁腈橡膠NBR或氟橡膠FKM)及一個(gè)密封環(huán)（填充聚四氟乙烯F-PTFE）合而成，一般有活塞用和活塞桿用兩種，格來圈為雙向密封，活塞上用格來圈較多，活塞桿用格來圈情況較少，每個(gè)品牌的格來圈都有不同的代碼，格來圈通用名字有：GSF孔用格來圈-特康格來圈-GDSA活塞密封-OE活塞密封-OMK-MR活塞密封等。在高壓和低壓及高頻工況下的重載雙向活塞密封場(chǎng)合非常出色。適用在長(zhǎng)及短行程的情況，并在范圍較大的流體和高溫場(chǎng)合，可適合較大的活塞間隙。溝槽簡(jiǎn)單，可用于整體式活塞；摩擦