立式拉床主油缸故障診斷與修復

■中國重汽大同齒輪公司 （山西 037305） 賈英來

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立式拉床主要用于拉削花鍵孔及各種幾何形狀的內孔，由于生產效率高，質量穩定被廣泛用于機械零件的加工制造。它主要由床身、床臺、主溜板、主油缸、伺服變量柱塞泵和各類液壓閥等組成，是以液壓力為動力的機械加工設備。

液壓設備結構較機械設備簡單且維修方便，但是由于液壓傳動故障的關聯因素較多，因此，故障原因的判斷相對較難。本文所述的立式拉床主油缸故障就是典型故障。下面就這個故障的現象、診斷和修復過程進行描述。

1.液壓系統工作原理

按動液壓起動按紐，主油泵及其內置齒輪泵開始一起旋轉，此時液壓閥YV1、YV2、YV3、YV4和YV5均為斷電狀態，主油泵偏心為0，沒有壓力油輸出，齒輪泵有壓力油輸出。齒輪泵輸出的壓力油通過YV1作用于零位閥，零位閥接通，主油泵處于卸荷狀態。齒輪泵輸出的壓力油更是主油泵的伺服變量機構（由零位柱塞、工快柱塞、工慢柱塞、返快柱塞、返慢柱塞、復位柱塞、伺服滑閥、伺服油缸、YV1、YV2、YV3和YV4等組成）控制伺服油缸工作、推動主油泵產生偏心的動力。通過液壓閥YA1、YV2、YV3和YV4通斷電的組合，進而實現控制主油泵的偏心量、偏心方向和壓力油的排出方向，實現主油缸的工作、返回和快速、慢速進給。工作狀態下油泵、液壓閥和油流向如附圖所示。

主溜板工快：按動主溜板工快按紐，YA1、YV5得電。YA1得電，主油泵處于最大工作偏心，卸荷油路被切斷，主油泵輸出的壓力油由工作方向進入差動組合閥CSY-717中的單向閥，注入油缸上腔（有桿腔）；YV5得電，順序閥工作，油缸下腔回油流經順序閥后，一部分經主油泵吸入再次注入油缸上腔，多余的油經補油換向閥—背壓閥回油箱，活塞下行，主溜板開始工作快進行程。

主溜板工慢：YA1、YV3和YV5得電。YA1、YV3得電，主油泵處于最小工作偏心，卸荷油路被切斷，YV5得電，順序閥工作，進回油路與工快相同。

主溜板返快：YA1、YV2得電，主油泵處于最大返回偏心，卸荷油路被切斷，主油泵輸出壓力油由返回方向進入平衡閥PH-300中的單向閥—油缸下腔（無桿腔）。油缸上腔的回油經差動組合閥CSY-717中差動錐閥（錐閥被壓力油打開）與進入下腔的壓力匯合實現油缸差動，油缸快速返回。

主溜板返慢：YA1、YV4得電，主油泵處于最小返回偏心，卸荷油路被切斷，進回油路與返快相同。

2.故障現象

故障現象描述：按工作循環按紐，主溜板向下進行拉削加工，但是主溜板向下至拉刀與工件接觸后，主溜板便停止不動了，主油泵工作的聲音較少。故障現象：主溜板沒有工慢行程。

3.故障排查

打到調整位置（沒有卸拉刀），按主溜板返回按紐，返回正常。按主溜板工作按紐，下降正常，但碰到工件后即停止。

工作狀態下油泵、液壓閥和油流向示意圖

初步判斷：可能是油泵工作偏心不正常、主泵卸荷和主油泵工作壓力低等原因造成的。

（1）根據上述判斷先做如下檢查：①檢查主油泵偏心。重復返回和工作動作，偏心指示針顯示主油泵偏心正常，工慢限位螺釘位置正常，沒有松動。②檢查YA1液壓閥。檢查控制主油泵工作偏心的電磁換向閥YA1，電磁鐵得、失電正常，彈簧完好，閥芯活動正常，可以正常換向。③檢查零位閥。零位閥的壓緊螺母沒有松動，彈簧完好，閥芯活動、配合間隙正常，沒有發生泄油的可能。④檢查系統壓力。

主溜板返回，將拉刀卸下，按動主溜板下降按紐，準備觀察進給壓力。但主溜板突然快速下落，并發出很大的撞擊聲。按急停按紐，關閉液壓系統，檢查油缸、油泵、油路以及整機沒有損壞跡象，油缸、油路沒有泄漏。重新起動液壓系統，短按主溜板上升按紐，主溜板上升正常；按動主溜板下降按紐，主溜板很快下跌至缸底，發出撞擊聲。繼續按住主溜板下降按紐，檢查主油泵工作壓力，壓力正常，旋松或擰緊主油泵工作安全閥螺帽，壓力高低可調，重新調整好壓力并擰緊鎖母。

檢查結果：主油泵偏心、YV1液壓閥、零位閥及系統工作壓力均正常，油缸下落不正常。上述檢查排除了引起故障的一些原因，同時明確了故障現象。

（2）故障現象分析。油缸快速下落，可能與安裝在油缸下腔的油路上的平衡閥（由順序閥和單向閥組合構成）有關。它起支承主溜板質量防止主溜板下跌作用的。主溜板上升時壓力油通過平衡閥中的單向閥進入油缸下腔。主溜板下行時油缸下腔回油壓力達到順序閥設定壓力時打開順序閥回油。適當壓力可平衡自重和負載不使其下落。壓力高會增加主溜板下行的阻力，負載增大，增加系統損失。壓力低則主溜板下行時，會有超程現象，影響正常切削。由前面操作可知主溜板停止后，沒有下滑現象，表明平衡閥可以起到支承主溜板的作用。為排除平衡閥可能的影響，檢查如下。

（3）檢查平衡閥。起動液壓系統，將主溜板上升停至較高位置，主溜板沒有下滑現象。調低順序閥壓力，直至主溜板開始下滑，調高順序閥壓力，主溜板停止下滑，說明平衡閥中的順序閥和單向閥都沒有問題。

（4）綜合分析。經上述檢查，故障現象可歸納為：主溜板帶刀切削時不能工作進給；主溜板空運行時快速下落。即：有負載時進給速度為零，沒負載時下落速度很快。

有負載時進給速度為零：經檢查液壓系統工作壓力、主油泵偏心和零位閥都屬正常

沒負載時下落速度很快：說明液壓系統有工作壓力，主油泵有偏心、零位閥和平衡閥工作正常。前面的各項檢查也表明工作壓力、油泵偏心、零位閥切換及平衡閥工作是正常的。

經以上檢查和分析，可以排除設備故障是主油泵、工作安全閥、順序閥、零位閥及YA1電磁閥引起的。從故障現象本身分析可知，如果順序閥、單向閥損壞，主溜板也只能以一定的速度下滑，不可能出現瞬間快速下跌并撞擊缸底，因為回油需要時間，主溜板能下落說明有工作壓力油進入油缸上腔，下落速度很快，說明回油很快，如此多的油瞬間排出，到了什么地方？從液壓圖可知系統內泄、油缸內泄都沒有可能使油缸下腔大量的液壓油迅速排空，現場檢查沒有發現油路或油缸有漏油現象。

拉床主溜板油缸是垂直安裝，有桿腔是上腔，活塞安裝在活塞桿下方，如果活塞與活塞桿分離，在主溜板返回時，活塞下端受到向上的壓力油作用，活塞與活塞桿處于正常裝配位置，可以正常工作。主溜板靜止時，活塞上下受到大小相等方向相反的力的作用，活塞不會脫離活塞桿。主溜板工作時，在壓力油作用的瞬間，主溜板和活塞桿保持慣性，活塞上部在壓力油的作用下快速向下脫離活塞桿，原本下腔的油穿過活塞孔竄入油缸上腔，活塞在上部壓力油的作用下瞬間落到缸底，失去下腔壓力油支承的主溜板和活塞桿快速地下跌到油缸底部并發出撞擊聲。為了證實上面分析的正確性，進行如下操作：起動液壓系統，將主溜板上升一定高度（至少離缸底300～400mm，要超過活塞的厚度，否則活塞桿和活塞不能脫開，觀察不到下面的現象），關閉順序閥，即將油缸下腔回油路關閉，按動主溜板下降按紐，主溜板靜止不動。恢復順序閥原來的壓力值，按動主溜板下降按紐，主溜板仍舊快速下落，說明油缸內部有問題，內泄很大。

4.故障修復

拆卸掉主溜板、油管等零部件，拆下主油缸，拆開油缸后發現緊固活塞和活塞桿的螺母損壞，活塞和活塞桿很容易分離。重新修復安裝并做了防松處理，重新安裝調整試車，主溜板工作行程恢復正常。

需注意的是修理這種垂直安裝的油缸時，一定要將油缸降到缸底，以免造成設備或人身事故。

5.結語

這個故障判斷的關鍵是油缸快速下跌，下腔必有大量的油液快速排出，如何排出？排到了哪里？對于這樣的大型設備，必須明確故障現象，仔細分析液壓工作原理、故障現象并結合設備結構，對導致故障現象的各種可能原因，先外圍后內部，逐一排除，找到真因。本文所講的油缸故障在其他設備中也有發生，由于油缸的安裝位置不同，故障現象也會不同，因此故障修復過程就是基于設備本身的分析判斷。