液壓拉伸墊故障診斷分析

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摘要：沖壓壓力機液壓拉伸墊設備（簡稱拉伸墊）屬于典型的機電液一體化系統，其伺服液壓系統故障較多，且存在隱蔽性、多樣性、復雜性、交錯性的特點，難于判斷，導致維護維修工作上的困難。本文對某廠拉伸墊的壓力故障、流量故障、拉伸墊編碼器故障等三個方面進行相應的分析，為拉伸墊故障的快速診斷提供一種新的思路和方法。

關鍵詞：液壓拉伸墊；壓力故障；流量故障

拉伸墊設備（以下簡稱拉伸墊）屬于伺服控制的液壓系統，其液壓系統故障分為壓力、流量和方向控制三類。由于拉伸墊在生產過程中屬于被動建立工作壓力，所涉及的方向類故障較少，因此本文重點介紹拉伸墊經常出現的壓力和流量技術參數變化所引起的跟隨距離過大、擠壓力不足、系統壓力不足、蓄能器壓力不足等故障及診斷。

1壓力故障

拉伸墊壓力故障分為系統壓力故障、擠壓力故障和蓄能器壓力故障，分析如下。

1.1拉伸墊系統壓力故障

拉伸墊泵站由控制油泵、高壓油泵、低壓油泵、循環(huán)冷卻泵組成。實際工作中，除開其它原因導致的泵啟動條件不滿足的情況外，系統壓力故障主要有兩種情況，液壓泵損壞和泵出口控制閥損壞。液壓泵或電機損壞直接導致系統無壓力，這種故障查找也非常簡單：啟動液壓泵檢查電機和泵的運行狀態(tài)，如果運行正常，泵體和進出油管溫度與油箱溫度接近，說明泵沒有問題；如泵不能啟動，即可排查電機控制電路的熔斷器，如熔斷器正常，即可檢查電機繞組；若出現液壓泵能夠啟動但超負載的現象，需要拆分電機和泵的連接，分別盤車，排查故障是電機還是泵的原因造成。液壓拉伸墊泵站采用先導式溢流閥、換向閥和單向閥的組合，實現系統供油和泵無壓循環(huán)功能，如圖1所示：拉伸墊動作時系統壓力開關監(jiān)控到壓力降低至最小工作壓力，就會給出指令到控制溢流閥的換向閥；換向閥得電斷開先導閥回油，溢流閥停止無壓循環(huán)開始往系統供油；當系統壓力達到最大工作壓力后換向閥失電，系統開啟無壓循環(huán)，單向閥阻止系統油液回流。由于從供油至無壓循環(huán)交替的過程中，單向閥也會跟隨開啟關閉動作，插裝式單向閥關閉時如果進出口壓差過大，閥芯關閉就會沖擊閥體，可能導致閥體碎裂，泵出口油路與回油管直通。若拉伸墊設備在投入使用初期，可能會多次出現單向閥損壞使得系統壓力不能建立故障，這就需要調低先導式溢流閥的開啟壓力即可解決這個問題。而溢流閥的壓力調整可以根據壓力切換時的狀態(tài)來調整，可先將壓力調高至單向閥關閉時到出現嚴重撞擊閥體上限，再略微調低壓力，直到單向閥柔和關閉為止。溢流閥壓力調整太低則會導致系統達不到最高壓力而一直供油，油液一直溢流回油箱的現象[1]。

1.2擠壓力故障

拉伸墊的擠壓力是依靠滑塊壓上拉伸墊而被動產生的壓力，壓力大小的控制由伺服閥來實現。常見的壓力下超故障有缸體活塞密封泄漏、安全閥損壞、伺服閥損壞、預充油液不足等形式。首先擠壓缸上行是依靠20bar的預充壓力推動活塞桿跟隨頂冠上行至上死點，由于在該過程中每個缸的壓力和位置都沒有監(jiān)控，即使出現預充壓力不足、活塞沒有上行至上死點都不會故障報警，如圖2所示。在沖壓力下超故障出現以后，可以在操控面板的幫助界面查看擠壓缸預充壓力是否正常，排除預充壓力是否合適以后，再排查伺服閥以及伺服閥控制模塊。在長時間停機或者拉伸墊大修以后出現擠壓力下超故障，應優(yōu)先檢查插裝式安全閥。由于插裝式安全閥控制油和系統油都是來自擠壓缸的油，而正常情況下安全閥芯都不動作，閥芯活動間隙被油泥填充，在檢修或者啟動期間，如果安全閥芯被意外開啟，復位彈簧將不能使閥芯復位。閥芯沒有復位，擠壓缸下腔的就不能建立起需要的壓力，導致故障產生。

1.3拉伸墊蓄能器故障

拉伸墊蓄能器有皮囊蓄能器和活塞蓄能器兩種，皮囊蓄能器又有低壓油蓄能器、高壓油蓄能器和控制油蓄能器。皮囊蓄能器出現損壞沒有報警，在相關回路出現的故障現象與流量不足時，應該檢查蓄能器是否正常，在判斷蓄能器時需要確認氮氣壓力表是否損壞，特別是低壓油蓄能器的氮氣壓力表，注意出現顯示氮氣壓力正常，實際氮氣壓力為零的現象，見圖2。壓力表與蓄能器頂部的軟管接頭在皮囊損壞以后，油液進入接頭，由于接頭通徑較小會導致軟管堵塞，出現這種現象后更換完皮囊，充氮時顯示壓力已正常，實際氮氣沒有充入皮囊。需要在充氣前可以先將蓄能器側接頭拆卸，待氮氣暢通以后再接入充氣?；钊叫钅芷饔糜谂e升缸預加速，在此期間如果蓄能器儲油壓力下降達到系統允許的最低壓力就會報出蓄能器氮氣壓力不足故障。活塞式蓄能器不可避免的存在活塞密封老化損壞，蓄能器內部也會出現躥油現象，油液進入氮氣側后，氮氣側空間體積逐漸縮小，最后不能滿足需要的儲存流量，故障就會出現，每2年對活塞式蓄能器氮氣室進行一次排油是必要的維護措施。

2拉伸墊流量故障

拉伸墊的流量由計算機發(fā)出指令給伺服閥，通過改變伺服閥開口控制進、排油的流量，實現拉伸墊的速度及擠壓力控制。一般拉伸墊的流量故障都與伺服控制系統和伺服閥有關[2]。

2.1拉伸墊上行故障

如圖3所示，拉伸墊上行有兩種回路。第一條回路用于脫模行程，由伺服閥YH19進油，回油經YH14、YH15安全閥流回油箱，如果兩個安全閥存在故障不能開啟或開啟緩慢會導致回油故障，出現拉伸墊上行不動作或上行時報跟隨距離過大故障提示。安全閥常見故障為換向閥損壞、先導閥板阻尼孔脫落、安全閥間的阻尼孔串動。排查該故障可以在拉伸墊操作界面手動開啟YH19和YH14、YH15，觀察SD4壓力和安全閥閥芯位置監(jiān)控判斷故障原因。圖3中，第二條回路用于拉伸墊快速上行。由YH19啟動上行，YH9、YH10進油，回油經插裝閥YH8后由伺服閥YH17控制上行速度。該回路常見故障為伺服閥YH17開口不準確，出現上行速度偏離設定軌跡，若超出5mm就報跟隨距離過大警示。需要指出的是，回油插裝閥控制的YH8出現故障沒有開啟，拉伸墊將不能夠上行，插裝閥芯位置監(jiān)控的SE5在YH8接通后沒有得到信號，伺服閥YH17不會有開口，但系統不會報故障。這是一個系統漏洞，因而在故障排查時需要特別注意監(jiān)控SE5狀態(tài)。

2.2拉伸墊下行故障

拉伸墊生產過程中的下行都是從預加速控制閥進油，從伺服閥YH18回油。同樣需要注意的是，伺服閥前端YH12出現故障不能開啟時，系統不會報出故障，于是回油壓力會增高，達到舉升缸下腔安全閥開啟壓力后，才從安全閥回油，這是（萬家頓）拉伸墊的另一個漏洞。這種現象出現以后拉伸墊預加速和壓力建立期間沖壓噪音會很大，舉升缸的排油不暢，增加了模具的擠壓力，制件質量也會出現不穩(wěn)定。如果出現上訴現象，可以利用SCOPEVIEW系統監(jiān)控閥開口、拉伸墊位移、各部位壓力等變化情況，判斷故障原因，如圖4所示。即使拉伸墊回路正常，但進油路YH9、YH10關閉不嚴也會導致預加速期間曲線異常，噪音增大。這是因為伺服閥按照理論計算的開口不能滿足回油需求，會不斷的調整開口，出現拉伸墊下行爬行的現象，拉伸墊運行至下死點以后由于下腔還是處于較高壓力狀態(tài)，滑塊開始上行，拉伸墊會在下腔壓力作用下跟隨滑塊上行一定距離。當上行超過5mm就會報拉伸墊跟隨距離過大故障。

3編碼器故障

拉伸墊編碼器有滑塊角度編碼器、滑塊實際位置編碼、拉伸墊實際位置編碼以及拉伸墊調整編碼器等。拉伸墊實際位置編碼器聯軸器松動，或者傳動系統間隙過大都會導致編碼器采集到的位置與拉伸墊實際位置發(fā)生偏差，影響控制拉伸墊運行的伺服閥開口量，使伺服閥處在不斷的調整狀態(tài)，拉伸墊也出現爬行現象[3]。拉伸墊在試教行程過程中，滑塊角度到達試教設定角度時，程序讀取當前線型編碼器的數值并記錄下死點位置，通過模具數據給出的行程，計算出預加速開始控制的位置，改變主軸編碼器角度的標定位置，從而可以改變預加速開始的位置，該方法可以優(yōu)化預加速曲線異常的現象。總結：拉伸墊故障是多種多樣的，不同的故障有不同的故障現象，需要根據具體故障現象分析故障類型（是屬于壓力類的故障還是流量類故障），再根據相關的應用控制回路，按照控制邏輯從易到難排查閥、傳感器、編碼器、液壓缸等元件，采用液壓故障常用的，比如截堵閥、假設驗證法、互換法等有效解決故障的方法，就一定能排除故障。拉伸墊故障的排除方法還需要不斷的總結歸納，隨著對不同故障類型分析和排除，經驗和方法掌握和積累，各類拉伸墊設備或系統中一系列的故障和排除問題就會迎刃而解。

參考文獻：

[1]蔡喜.機械壓力機中數控液壓墊的應用與分析[J].一重技術,2011(4):32-34.

[2]李玉琳.液壓元件與系統設計[M].北京：航空航天大學出版社,1989.

[3]李碩本.沖壓工藝學[M].北京:機械工業(yè)出版社,1982.

作者：萬志能 方安勇 單位：一汽大眾汽車有限公司成都分公司