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闸式剪板机液压缸故障分析与改造

发布时间:2024-01-29 作者: 产品中心

  闸式剪板机在使用一段时间后,点检过程中发现在刀架返程过程中液压缸Ⅱ侧下落,手动操作阀台控制液压缸Ⅱ,刀架无动作,初步判定液压缸内泄,决定拆缸检查。拆开后发现液压缸密封件、导向带及格来圈损坏,拆出缸杆,检查缸体内壁,缸筒有鼓胀现象,液压缸鼓胀位置内壁单侧低点低于设计值1.5mm。

  [1]成大先.机械设计手册(第5卷)[M].北京:化学工业出版社,2008.

  摘要:通过对开卷矫平线闸式剪板机液压缸故障现象做多元化的分析,找出故障原因,并做改造,为剪板机设计、运行提供参考意见,防止闸式剪板机设计中同类问题重复发生,保证设备稳定运行。

  某公司专为开卷矫平线生产的闸式剪板机,在使用的过程中,发现液压缸Ⅱ出现缸筒鼓胀,极度影响开卷矫平线的生产,因此分析液压缸的故障原因,并做改造,防止闸式剪板机在设计、运行中同类问题重复发生,如果发生同类故障能够立即处理提供参考,降低设备故障率,减少备件、材料的投入,有助于钢铁企业降本增效,减少环境污染,保证液压系统设备正常运行,为开卷矫平线液压缸改造方案

  选定二个方案:第一,在液压缸Ⅰ、Ⅱ的联通管与Q1之间增加一个35MPa的安全阀,液压缸按照35MPa等级设计;第二,液压缸按照37.5MPa等级设计。如果按照方案一会造成某些钢种的板型无法剪断,因此选定方案二,液压缸Ⅰ、Ⅱ均按照工作所承受的压力37.5MPa等级设计,防止只改造液压缸Ⅱ造成液压缸Ⅰ缸筒鼓胀,并且为保证与机械设备连接尺寸,要求不改变液压缸外形尺寸。

  力平衡方程(1)、(2)、(3)中,F12为液压缸Ⅰ受到刀架的作用力,与F12′是作用力和反作用力;F22为液压缸Ⅱ受到刀架的作用力,与F22′是作用力和反作用力;F为刀架每个瞬间剪切力的反作用力;由于液压缸Ⅰ的有杆腔面积与液压缸Ⅱ的无杆腔面积相等,在不考虑压力损失的情况下,F13与F21相等。在剪切瞬间极限情况下F12等于0,根据式(2)可得:

  初步判断液压缸故障原因是在剪板过程中压力大于设计压力,液压缸Ⅰ、Ⅱ受力分析见图2,刀架受力分析见图3。

  闸式剪板机主要由机架、上刀架、液压系统、压料装置、刀片间隙调整机构及板尾夹送部分等组成。机架和上刀架采用钢板组合整体焊接结构,经去应力退火后,整体一次性加工而成,尺寸稳定,刚性好;全液压传动,效率高。采用串联式液压缸同步系统,具有比较强的抗偏载能力,使设备受力均匀,通过调节串联液压缸之间的油量,可以方便地调节剪切角。

  根据式(5)、(6)可计算出45#钢或27SiMn在压力25 MPa和37.5 MPa下的液压缸缸筒壁厚,具体结果见表2:

  根据表2计算结果,液压缸Ⅰ、Ⅱ在压力37.5MPa时,接着使用45#钢造成液压缸外观尺寸改变,选用27SiMn可以不改变液压缸缸筒壁厚,因此不改变液压缸外观尺寸的前提下达到使用条件,防止液压缸外观尺寸改变造成机械设备的相应改变。

  式中:F11=p1A1,p1为系统工作所承受的压力,A1为液压缸Ⅰ无杆腔面积;F13= p2A2,p2为液压缸Ⅰ有杆腔瞬间压力,A2为液压缸Ⅰ有杆腔面积。

  液压缸是按照REXROTH标准工作所承受的压力25MPa等级设计的,由计算结果能看出液压缸设计压力远低于最大工作所承受的压力,液压缸Ⅱ壁厚(37mm)小于液压缸Ⅰ壁厚(45mm),并且使用中工作所承受的压力多次大于设计压力,造成液压缸Ⅱ缸筒鼓胀。

  机器通电后,先启动液压泵空转,正常运行后,给串联油管充油并排气,然后刀架回程至上止点,来回几个行程,在液压缸Ⅱ的上腔排气,确定上刀架的剪切角(不同剪切角剪切板的厚度不同)不变化后,关闭Q1,由操作面板上的按钮或线上的定长信号控制,使刀架前倾状态下直线下行剪切板料。剪切完成后,由行程开关控制返程。

  1)虽然系统工作所承受的压力是24MPa,但是在串联缸液压系统,液压缸有杆腔压力可能大于无杆腔压力,要按照缸筒内最大工作所承受的压力计算壁厚及液压缸相关参数。

  2)液压缸最大工作所承受的压力增大,如果不增大液压缸尺寸,能选用高抗拉强度的材料。

  3)液压缸改造完成后,没再次出现液压缸鼓胀现象和其它问题,设备运行稳定,达到了预期效果。

  液压缸缸筒选无缝管45#钢或27SiMn,当0.08≤δ/D≤0.3时,缸筒按照中等壁厚计算:

  式中:δ0为缸筒材料要求的最小值,mm;c1为缸筒外径公差余量,mm;c2为腐蚀余量,mm;pmax为缸筒内最高工作所承受的压力,MPa;σp=σb/n,45#钢的σb取600MPa,27SiMn的σb取1000MPa,n=3.5~5,n取4;D为缸筒内径,mm。

闸式剪板机液压缸故障分析与改造

发布时间:2024-01-29 作者: 产品中心

  闸式剪板机在使用一段时间后,点检过程中发现在刀架返程过程中液压缸Ⅱ侧下落,手动操作阀台控制液压缸Ⅱ,刀架无动作,初步判定液压缸内泄,决定拆缸检查。拆开后发现液压缸密封件、导向带及格来圈损坏,拆出缸杆,检查缸体内壁,缸筒有鼓胀现象,液压缸鼓胀位置内壁单侧低点低于设计值1.5mm。

  [1]成大先.机械设计手册(第5卷)[M].北京:化学工业出版社,2008.

  摘要:通过对开卷矫平线闸式剪板机液压缸故障现象做多元化的分析,找出故障原因,并做改造,为剪板机设计、运行提供参考意见,防止闸式剪板机设计中同类问题重复发生,保证设备稳定运行。

  某公司专为开卷矫平线生产的闸式剪板机,在使用的过程中,发现液压缸Ⅱ出现缸筒鼓胀,极度影响开卷矫平线的生产,因此分析液压缸的故障原因,并做改造,防止闸式剪板机在设计、运行中同类问题重复发生,如果发生同类故障能够立即处理提供参考,降低设备故障率,减少备件、材料的投入,有助于钢铁企业降本增效,减少环境污染,保证液压系统设备正常运行,为开卷矫平线液压缸改造方案

  选定二个方案:第一,在液压缸Ⅰ、Ⅱ的联通管与Q1之间增加一个35MPa的安全阀,液压缸按照35MPa等级设计;第二,液压缸按照37.5MPa等级设计。如果按照方案一会造成某些钢种的板型无法剪断,因此选定方案二,液压缸Ⅰ、Ⅱ均按照工作所承受的压力37.5MPa等级设计,防止只改造液压缸Ⅱ造成液压缸Ⅰ缸筒鼓胀,并且为保证与机械设备连接尺寸,要求不改变液压缸外形尺寸。

  力平衡方程(1)、(2)、(3)中,F12为液压缸Ⅰ受到刀架的作用力,与F12′是作用力和反作用力;F22为液压缸Ⅱ受到刀架的作用力,与F22′是作用力和反作用力;F为刀架每个瞬间剪切力的反作用力;由于液压缸Ⅰ的有杆腔面积与液压缸Ⅱ的无杆腔面积相等,在不考虑压力损失的情况下,F13与F21相等。在剪切瞬间极限情况下F12等于0,根据式(2)可得:

  初步判断液压缸故障原因是在剪板过程中压力大于设计压力,液压缸Ⅰ、Ⅱ受力分析见图2,刀架受力分析见图3。

  闸式剪板机主要由机架、上刀架、液压系统、压料装置、刀片间隙调整机构及板尾夹送部分等组成。机架和上刀架采用钢板组合整体焊接结构,经去应力退火后,整体一次性加工而成,尺寸稳定,刚性好;全液压传动,效率高。采用串联式液压缸同步系统,具有比较强的抗偏载能力,使设备受力均匀,通过调节串联液压缸之间的油量,可以方便地调节剪切角。

  根据式(5)、(6)可计算出45#钢或27SiMn在压力25 MPa和37.5 MPa下的液压缸缸筒壁厚,具体结果见表2:

  根据表2计算结果,液压缸Ⅰ、Ⅱ在压力37.5MPa时,接着使用45#钢造成液压缸外观尺寸改变,选用27SiMn可以不改变液压缸缸筒壁厚,因此不改变液压缸外观尺寸的前提下达到使用条件,防止液压缸外观尺寸改变造成机械设备的相应改变。

  式中:F11=p1A1,p1为系统工作所承受的压力,A1为液压缸Ⅰ无杆腔面积;F13= p2A2,p2为液压缸Ⅰ有杆腔瞬间压力,A2为液压缸Ⅰ有杆腔面积。

  液压缸是按照REXROTH标准工作所承受的压力25MPa等级设计的,由计算结果能看出液压缸设计压力远低于最大工作所承受的压力,液压缸Ⅱ壁厚(37mm)小于液压缸Ⅰ壁厚(45mm),并且使用中工作所承受的压力多次大于设计压力,造成液压缸Ⅱ缸筒鼓胀。

  机器通电后,先启动液压泵空转,正常运行后,给串联油管充油并排气,然后刀架回程至上止点,来回几个行程,在液压缸Ⅱ的上腔排气,确定上刀架的剪切角(不同剪切角剪切板的厚度不同)不变化后,关闭Q1,由操作面板上的按钮或线上的定长信号控制,使刀架前倾状态下直线下行剪切板料。剪切完成后,由行程开关控制返程。

  1)虽然系统工作所承受的压力是24MPa,但是在串联缸液压系统,液压缸有杆腔压力可能大于无杆腔压力,要按照缸筒内最大工作所承受的压力计算壁厚及液压缸相关参数。

  2)液压缸最大工作所承受的压力增大,如果不增大液压缸尺寸,能选用高抗拉强度的材料。

  3)液压缸改造完成后,没再次出现液压缸鼓胀现象和其它问题,设备运行稳定,达到了预期效果。

  液压缸缸筒选无缝管45#钢或27SiMn,当0.08≤δ/D≤0.3时,缸筒按照中等壁厚计算:

  式中:δ0为缸筒材料要求的最小值,mm;c1为缸筒外径公差余量,mm;c2为腐蚀余量,mm;pmax为缸筒内最高工作所承受的压力,MPa;σp=σb/n,45#钢的σb取600MPa,27SiMn的σb取1000MPa,n=3.5~5,n取4;D为缸筒内径,mm。