液压推钢机故障分析与对策

杨莉华

(四川机电职业技术学院，四川攀枝花617000)

轧钢厂液压式推钢机主要由液压泵站、中间管路、控制阀台和液压缸动作机构4 个部分组成，在工作时，液压泵输出压力油提供动能，压力油通过中间管路、控制阀台进入液压缸，利用液压缸的伸缩带动推头完成推送钢坯的过程。推钢机推头的前进后退由控制阀台控制完成，具有操作简单方便、推力大、动作平稳等优点。但由于设备场地限制和设计上存在的缺陷，某轧钢厂所使用的液压式推钢机故障频发，严重制约生产节奏，影响钢材产量并造成较大的油耗和更换备件的费用。

1 推钢机液压系统工作原理

图1 所示为该轧钢厂液压推钢机的液压系统原理图，是由1 个三位四通P 型电磁阀为先导阀和4 个插装阀1、2、3、4 构成的“O”型中位职能电液插装逻辑阀的回路。其液压系统主要由电液换向阀、前进调速阀组(未画出)、后退调速阀组(未画出)和液压缸组成。其中液压缸为执行元件，带动推钢机推头一起运动完成推钢机推钢动作;两个调速阀组通过节流孔控制流过阀件的液体流量，实现对推钢机前进和后退的速度控制;电液插装逻辑阀是该液压回路的换向机构。如图1 所示，当电磁换向阀两边均不得电时，换向阀执行中位机能，压力油经过换向阀流入4个插装阀的控制口，插装阀阀芯在其作用下全部关闭，油路中没有油液流动，推钢机保持静止。当换向阀线圈左边得电时，P 口压力油流入2 号、4 号插装阀的控制口，而1 号、3 号插装阀的控制口与油箱相通，控制口压力降低，1 号和3 号插装阀阀芯在高压油作用下向上打开，压力油经由P→B 口→前进调速阀组→液压缸的无杆腔，液压缸有杆腔的油则流经后退调速阀组→A 口→T 口→油箱，活塞杆伸出，推钢机完成向前推钢的动作。反之，当电磁换向阀右边得电时，在压力油作用下1 号和3 号插装阀关闭，2 号和4 号插装阀打开，P 口压力油经2 号插装阀A 口→退回调速阀组→液压缸有杆腔，液压缸无杆腔的油经过前进调速阀组→B 口→T 口流回油箱，活塞杆缩回，推钢机完成退回的动作。

图1 推钢机液压系统原理图

2 故障表现形式

(1)推钢机启动和回程过程中，阀台附近管路抖动剧烈，噪声大，常造成中间管路应力集中部位和焊接部位破裂，导致大量漏油，使得整个液压系统压力降低，推钢机无法正常工作。

(2)液压管接头处密封件经常损坏，使用寿命降低。

(3)液压缸内密封件损坏出现内泄，导致推钢机工作不正常。若处理不及时，缸筒内壁易被拉伤，造成液压缸整体报废。

(4)推钢机动作可靠性差。

3 故障原因分析

在对推钢机常见故障进行分析后发现:推钢机液压管路振动、噪声大、接头密封件损坏、液压缸内泄等故障，均由系统中存在较大的液压冲击引起。这与推钢机液压系统设计缺陷、元件规格选择不匹配、场地布局不合理等因素有关。

3.1 插装阀开启速度过快造成冲击

对于外控供油方式的插装元件，开启速度的主要决定因素是插装阀A 腔和B 腔的压力pA、pB以及控制油腔X (C)腔排油管(往油箱)的流动阻力。当pA和pB很大，而X 腔排油很畅通时，阀芯上下作用力差将很大，所以开启速度将极快，以至造成很大的冲击和振动。由图1 可知，在推钢机静止的时候，压力油作用在2 号插装阀的B 口和3 号插装阀的A 口，使得B 口与A 口一直保持着约等于系统压力的高压状态，且积累着相当大的压力能。由于插装阀通径大、压差高，当2 号或者3 号插装阀被打开的瞬间，压力能急剧降低，落差增大，高压大流量液压油通过插装阀流入回路，产生巨大的液压冲击。

3.2 元件选择不当引起振动和噪声

1 号和4 号放油插装阀尺寸规格如果选择不合适，没有足够的通流能力，会出现回路阻力过大引起振动和噪声现象。此推钢机系统4 个插装阀型号(通径)一样，必然会加剧振动和噪声。

3.3 回路设计不合理造成压力干扰

该推钢机液压系统是由1 个三位四通P 型电磁阀为先导阀和4 个插装阀构成的“O”型中位职能的电液插装逻辑阀的回路，由主油路引出的控制油pX经“P”型中位机能三位四通电磁换向阀分别进入4 个插装阀的控制腔。理论上讲，电磁换向阀处于中位时，各插装阀 (1、2、3、4)应全部关闭，P、T、A、B 互不相通，但在实际工作时，这种中位封闭式结构往往会引起压力干扰，在P、T、A、B 4 个油口中仍然会出现某两个短时沟通的现象。例如在P－B、A－T 的工况下，液压缸活塞左行，过渡到中位时，由于液压缸的惯性，会给A 腔加压，出现压力pA升高大于pX的现象，这样1 号插装阀打开，仍然有A→T 的油流存在，使系统工作出现不正常，造成推钢机动作可靠性差。

3.4 场地布局不合理

因场地限制，液压站与控制阀台之间液压管比较长，弯头数量多，还存在约20 m 的高度差。液压站蓄能器组在该液压系统中仅仅起到补偿压力流量的作用，不能很好地发挥缓冲作用，管路振动和噪声大。

4 故障解决方案

4.1 液压系统改造

改造后的液压系统图如图2 所示。在每组插装阀控制腔的排油管路上加装单向节流阀，通过节流孔调速作用来控制插装阀的开闭时间，从而减少阀件快速开闭引起的液压冲击。

图2 改造后的推钢机液压系统图

同时，增加3 个单向阀，这样不管何种现象出现，控制油压力pX始终取自p、pA、pB中压力最高者，使其在中位及工作位置时，插装阀1 ～4 将严格按照预定的控制处于正确的工作状态，达到预防压力干扰的目的。

另外，插装阀规格选取，1 号和4 号插装阀的尺寸选择比2 号和3 号插装阀大一个规格档次，以增大过流能力，从而减小噪声和振动现象。

4.2 重新布管，减少管路带来的液压冲击

为了减少由液压管路产生的液压冲击和液压系统的不稳定性，对液压管路进行了如下优化:首先，将推钢机控制阀台移动至两推钢机液压缸中间位置，从而减少了管道长度，同时使阀台与两推钢机距离大致相等，方便了对推钢机同步运行的控制;在重新布管的时候，最大限度减少了弯头数目，在转弯不可避免的地方，采用钝角转弯模式，取消了直角弯头，避免了因管道引起的液压冲击。同时，在对推钢机硬管进行优化的时候，利用软管吸振功能，将部分管路改造成软管连接，并使拆装更加方便。

4.3 发挥蓄能器吸收冲击的作用

从前面的分析中已经知道:在推钢机动作周期内，蓄能器没有起到吸收压力脉动的作用。将蓄能器组由液压站位置移动至操作台下方，尽量靠近阀台，从而充分发挥其吸收压力脉动的功能，以达到减小液压冲击的目的。

5 结束语

通过对推钢机液压系统改造、管路优化和蓄能器搬迁等一系列措施的实施，液压推钢机振动、噪声、压力干扰等故障问题得到根本解决，大幅度提高了液压缸、密封件等备件的使用寿命，极大地降低了工人的劳动强度，效果显著。

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