自動打磨機臺車工件夾持失控解決辦法

韓 超 李文偉

（寶鈦集團，陜西 寶雞721000）

1 故障現(xiàn)象

太原重工生產(chǎn)的自動打磨機，臺車部分作為輔助配套設(shè)備，需要夾持工件并做往返運動與打磨機磨頭部分配合完成打磨任務(wù)[1]。在生產(chǎn)中，操作手在操控臺控制臺車工作時發(fā)現(xiàn)：臺車部分的工件夾持失控了。具體表現(xiàn)如下：a.當為工件夾持動作供油的油泵開啟后，夾爪自動處于夾持狀態(tài)；b.當操作手在操控臺控制夾爪夾持工件時，夾爪也處于夾持狀態(tài)；c.當操作手在操控臺控制夾爪松開工件時，夾爪仍處于夾持狀態(tài)。

下附自動打磨機臺車夾持動作的液壓原理圖[2](圖示1)。

2 故障可能的原因

通過液壓圖可以分析得出以下情況有可能造成自動打磨機臺車夾持動作出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。

2.1 工件夾持動作的液壓系統(tǒng)中，換向閥出現(xiàn)故障（如閥芯卡滯），使得換向閥的P，A油孔始終相通B，T油孔始終相通。在這種情況下：a.油泵開始工作時，由于換向閥卡滯，P,A油孔相通，壓力油進入液壓缸使夾爪處于夾持狀態(tài)；b.當在操控臺控制夾爪夾持工件時，由于換向閥卡滯，P,A油孔相通，壓力油進入液壓缸使夾爪處于夾持狀態(tài)；c.當在操控臺控制夾爪松開工件時,由于換向閥卡滯，P,A油孔相通，壓力油進入液壓缸使夾爪處于夾持狀態(tài)；

2.2 夾持動作的液壓缸密封損壞(如圖示2)。假設(shè)下圖中密封2損壞。

a.當在操控臺控制夾爪松開工件時,P2口壓力油可以進入到液壓缸A腔，由于受力面積差異，使得夾爪處于夾持狀態(tài)；b.當在操控臺控制夾爪夾持工件時，因為密封1完好，P1口壓力油會推著柱塞向B腔運動，仍處于夾持狀態(tài)。c.此時如果換向閥卡滯在特殊位置(P,B相通;A,T相通），也有可能液壓泵開啟后夾爪直接處于工件夾持狀態(tài)。

2.3 由于系統(tǒng)中換向閥是Y型中位機能的三位四通換向閥，T,A,B油孔相通。如果液壓系統(tǒng)回油不暢，建立起壓力，可能將此壓力經(jīng)Y機能的換向閥T油孔，通過A,B油孔傳遞到夾持油缸，造成工件夾持動作失控。

3 問題處理

3.1 前面已經(jīng)分析了液壓系統(tǒng)中的換向閥如果出現(xiàn)故障，使得P,A油孔相通引起失控。為了排除這一可能，采用同型號的新?lián)Q向閥與其置換，試車發(fā)現(xiàn)故障仍舊存在。所以，將換向閥故障排除。這時，有人提出：換向閥沒有故障，那會不會是換向閥的液壓站被擊穿，使得P,A相通或者P,B相通呢？答案是否定的。從液壓原理圖上可以看到這個換向閥是一個Y型中位機能的三位四通換向閥，即換向閥處于常態(tài)位時，T,A,B三個油孔是相通的。假設(shè)液壓站被擊穿使得P,A相通或者P,B相通，那在在更換的新?lián)Q向閥后，開啟油泵試車時，換向閥處在常態(tài)位，壓力油應(yīng)該從T油孔回到油箱去，不會為夾爪夾持或松開動作提供壓力油。而事實是夾爪從泵被開啟后一直處于夾持狀態(tài)，所以說液壓站被擊穿的可能也不存在。

3.2 關(guān)于夾持動作液壓缸密封損壞的可能，通過更換換向閥也已經(jīng)排除。因為更換了新的換向閥后已經(jīng)排除了換向閥故障的可能。既然換向閥不存在卡滯，那么即使油缸密封存在問題，也不會出現(xiàn)油泵啟動后換向閥在常態(tài)位時，夾爪就處于夾持狀態(tài)的現(xiàn)象。而且，幾個夾持油缸密封同時損壞的可能性微乎其微，所以我們也將這一種可能排除掉了。

3.3 液壓系統(tǒng)回路不暢引起工件夾持失控的可能。首先通過用壓力表在系統(tǒng)壓力油路和回路的測壓點測量得到：當油泵啟動后，換向閥處于中間常態(tài)位時，壓力油路的壓力為0Mp，回路的壓力為4Mp；當換向閥處于夾持或松開位置時，壓力油路壓力都是7 MPa，回路壓力都是4 MPa。并且通過查閱圖紙，工件夾持液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸（見圖示3[3]），且此液壓缸柱塞直徑為45mm，液壓缸內(nèi)徑為60mm。

系統(tǒng)回路中為什么一直存在4Mp壓力呢？前面已經(jīng)基本排除了從液壓站、換向閥、液壓缸竄壓的可能，所以基本確定這4Mp壓力是因為回路堵塞造成的。以下是就夾持動作失控的三種現(xiàn)象進行分析：

a.當系統(tǒng)中油泵開啟后，Y型中位機能換向閥處于常態(tài)位，T,A,B油孔相通?；芈范氯斐傻? MPa壓力就會傳遞到液壓缸的兩個油口P1和P2。此時，P1=P2=4 MPa。但是，工件夾持液壓缸是雙作用單活塞桿液壓缸，活塞在A腔和B腔的受力面積A1：A2≈2.28:1。這種情況下夾爪夾持力F1（P1xA1=9.12）大于夾爪松開的力F2（P2xA2=4）；故油泵開啟后，臺車夾爪自動處于夾持狀態(tài)。

b.當操控臺控制夾爪夾持工件時，壓力油路壓力P1為7 MPa，回路的壓力P2為4 MPa。同樣活塞在A腔和B腔的受力面積A1：A2≈2.28:1。這種情況下，夾爪的夾持力F1（P1xA1=15.96）大于夾爪松開的力F2（P2xA2=4），所以當操控臺控制夾爪夾持工件時，夾爪也處于夾持狀態(tài)。

c.當操控臺控制夾爪松開工件時，壓力油路的壓力P2為7 MPa，回路的壓力P1為4 MPa。同樣活塞在A腔和B腔的受力面積A1：A2≈2.28:1。這種情況下，夾爪的夾持力F1（P1xA1=9.12）大于夾爪松開的力F2（P2xA2=7）,所以當操控臺控制夾爪松開工件時，夾爪也處于夾持狀態(tài)。

通過以上計算，已經(jīng)確定了液壓系統(tǒng)回路不暢是引起工件夾持失控的原因，所以開始尋找液壓系統(tǒng)回路中的堵塞點。最終在冷卻器與回油管路連接處發(fā)現(xiàn)卡有一個"O"型圈。我們將堵塞物去除后試車，無論換向閥處于任何位置，測量的液壓回路壓力都是0MPa。自動打磨機臺車工件夾持失控故障解決。

[1]太原重工.《自動打磨機說明書》

[2]自動打磨機液壓原理圖

[3]毛信理主編.《液壓傳動和液力傳動》.北京：冶金工業(yè)出版社

[4]《液壓系統(tǒng)常見故障的判斷及消除方法》