自动打磨机台车工件夹持失控解决办法

韩 超 李文伟

（宝钛集团，陕西 宝鸡721000）

1 故障现象

太原重工生产的自动打磨机，台车部分作为辅助配套设备，需要夹持工件并做往返运动与打磨机磨头部分配合完成打磨任务[1]。在生产中，操作手在操控台控制台车工作时发现：台车部分的工件夹持失控了。具体表现如下：a.当为工件夹持动作供油的油泵开启后，夹爪自动处于夹持状态；b.当操作手在操控台控制夹爪夹持工件时，夹爪也处于夹持状态；c.当操作手在操控台控制夹爪松开工件时，夹爪仍处于夹持状态。

下附自动打磨机台车夹持动作的液压原理图[2](图示1)。

2 故障可能的原因

通过液压图可以分析得出以下情况有可能造成自动打磨机台车夹持动作出现上述故障现象。

2.1 工件夹持动作的液压系统中，换向阀出现故障（如阀芯卡滞），使得换向阀的P，A油孔始终相通B，T油孔始终相通。在这种情况下：a.油泵开始工作时，由于换向阀卡滞，P,A油孔相通，压力油进入液压缸使夹爪处于夹持状态；b.当在操控台控制夹爪夹持工件时，由于换向阀卡滞，P,A油孔相通，压力油进入液压缸使夹爪处于夹持状态；c.当在操控台控制夹爪松开工件时,由于换向阀卡滞，P,A油孔相通，压力油进入液压缸使夹爪处于夹持状态；

2.2 夹持动作的液压缸密封损坏(如图示2)。假设下图中密封2损坏。

a.当在操控台控制夹爪松开工件时,P2口压力油可以进入到液压缸A腔，由于受力面积差异，使得夹爪处于夹持状态；b.当在操控台控制夹爪夹持工件时，因为密封1完好，P1口压力油会推着柱塞向B腔运动，仍处于夹持状态。c.此时如果换向阀卡滞在特殊位置(P,B相通;A,T相通），也有可能液压泵开启后夹爪直接处于工件夹持状态。

2.3 由于系统中换向阀是Y型中位机能的三位四通换向阀，T,A,B油孔相通。如果液压系统回油不畅，建立起压力，可能将此压力经Y机能的换向阀T油孔，通过A,B油孔传递到夹持油缸，造成工件夹持动作失控。

3 问题处理

3.1 前面已经分析了液压系统中的换向阀如果出现故障，使得P,A油孔相通引起失控。为了排除这一可能，采用同型号的新换向阀与其置换，试车发现故障仍旧存在。所以，将换向阀故障排除。这时，有人提出：换向阀没有故障，那会不会是换向阀的液压站被击穿，使得P,A相通或者P,B相通呢？答案是否定的。从液压原理图上可以看到这个换向阀是一个Y型中位机能的三位四通换向阀，即换向阀处于常态位时，T,A,B三个油孔是相通的。假设液压站被击穿使得P,A相通或者P,B相通，那在在更换的新换向阀后，开启油泵试车时，换向阀处在常态位，压力油应该从T油孔回到油箱去，不会为夹爪夹持或松开动作提供压力油。而事实是夹爪从泵被开启后一直处于夹持状态，所以说液压站被击穿的可能也不存在。

3.2 关于夹持动作液压缸密封损坏的可能，通过更换换向阀也已经排除。因为更换了新的换向阀后已经排除了换向阀故障的可能。既然换向阀不存在卡滞，那么即使油缸密封存在问题，也不会出现油泵启动后换向阀在常态位时，夹爪就处于夹持状态的现象。而且，几个夹持油缸密封同时损坏的可能性微乎其微，所以我们也将这一种可能排除掉了。

3.3 液压系统回路不畅引起工件夹持失控的可能。首先通过用压力表在系统压力油路和回路的测压点测量得到：当油泵启动后，换向阀处于中间常态位时，压力油路的压力为0Mp，回路的压力为4Mp；当换向阀处于夹持或松开位置时，压力油路压力都是7 MPa，回路压力都是4 MPa。并且通过查阅图纸，工件夹持液压缸为双作用单活塞杆液压缸（见图示3[3]），且此液压缸柱塞直径为45mm，液压缸内径为60mm。

系统回路中为什么一直存在4Mp压力呢？前面已经基本排除了从液压站、换向阀、液压缸窜压的可能，所以基本确定这4Mp压力是因为回路堵塞造成的。以下是就夹持动作失控的三种现象进行分析：

a.当系统中油泵开启后，Y型中位机能换向阀处于常态位，T,A,B油孔相通。回路堵塞造成的4 MPa压力就会传递到液压缸的两个油口P1和P2。此时，P1=P2=4 MPa。但是，工件夹持液压缸是双作用单活塞杆液压缸，活塞在A腔和B腔的受力面积A1：A2≈2.28:1。这种情况下夹爪夹持力F1（P1xA1=9.12）大于夹爪松开的力F2（P2xA2=4）；故油泵开启后，台车夹爪自动处于夹持状态。

b.当操控台控制夹爪夹持工件时，压力油路压力P1为7 MPa，回路的压力P2为4 MPa。同样活塞在A腔和B腔的受力面积A1：A2≈2.28:1。这种情况下，夹爪的夹持力F1（P1xA1=15.96）大于夹爪松开的力F2（P2xA2=4），所以当操控台控制夹爪夹持工件时，夹爪也处于夹持状态。

c.当操控台控制夹爪松开工件时，压力油路的压力P2为7 MPa，回路的压力P1为4 MPa。同样活塞在A腔和B腔的受力面积A1：A2≈2.28:1。这种情况下，夹爪的夹持力F1（P1xA1=9.12）大于夹爪松开的力F2（P2xA2=7）,所以当操控台控制夹爪松开工件时，夹爪也处于夹持状态。

通过以上计算，已经确定了液压系统回路不畅是引起工件夹持失控的原因，所以开始寻找液压系统回路中的堵塞点。最终在冷却器与回油管路连接处发现卡有一个"O"型圈。我们将堵塞物去除后试车，无论换向阀处于任何位置，测量的液压回路压力都是0MPa。自动打磨机台车工件夹持失控故障解决。

[1]太原重工.《自动打磨机说明书》

[2]自动打磨机液压原理图

[3]毛信理主编.《液压传动和液力传动》.北京：冶金工业出版社

[4]《液压系统常见故障的判断及消除方法》