轮对轴承压装机液压系统改造

轮对轴承压装机液压系统改造

李斌

中车常州车辆有限公司

摘 要：公司自行设计的轮对轴承液压压装机设备，在工作时出现橡胶软管爆破的不良现象，影响了设备的正常使用。经分析确认是液压系统的设计不合理造成的，经过对系统进行全面的分析和改造后，使该设备能正常安全地使用。

关键词：压装机；液压系统；橡胶软管；改造

一、概述

公司自行设计的轮对轴承液压压装机设备，主要用于轮对轴承的压装，在压装过程中，需要有三种不同的工作压力。压装机实物如图1所示。其改造前的工作原理图如图2所示，其液压系统工作原理是：由电磁换向阀3控制液压缸缸体的前进、后退和在任意位置停止三种工况，当1DT得电时，液压缸的左腔进油，右腔的液压油回油箱，油缸完成向左运动的动作；当2DT得电时，液压缸的右腔进油，左腔的液压油回油箱，油缸完成向右运动的动作；当1DT和2DT都不得电时，液压缸可在任意位置停止。由电磁换向阀4来控制系统的三种压力：当3DT和4DT都不得电时，液压泵输出的液压油直接回到油箱，系统处于卸荷状态，压力为零；当3DT得电时，系统压力由溢流阀1来调节，系统设定压力为5MPa；当4DT得电时，系统压力由溢流阀2来调节，系统设定压力为10MPa。

图1  压装机实物图

由于该设备是活塞杆固定，缸体来输出运动，来压退轴承。所以在缸体和电磁换向阀3之间采用两根橡胶软管连接，保证了缸体和活

图2  改进前的液压系统工作原理图

塞杆之间的相对运动。软管连接如图3所示，该设备在经过设计、生产、安装、调试后，在正常的生产条件下，系统工作不久，出现了软管爆破的现象。

图3  软管连接图

二、对系统出现的故障进行分析

    对该液压系统进行分析，只有找到系统出现故障的真正原因，才能找到解决方法，也才能使该设备正常安全地工作。下面从几方面查找系统出现故障的原因：

1）检查橡胶软管的选型和质量：根据系统的压力和流量参数，更换橡胶软管，重新使用该设备，但使用一段时间后，橡胶软管爆破的故障又发生了，结论是橡胶软管的选型和质量不存在问题，能够满足系统压力和流量的要求。

2）检查系统中的两个溢流阀：首先采用压力表来测量溢流阀1和2调定的压力大小，发现这两个溢流阀调定的压力在系统设计的范围内；其次在液压试验台上检测溢流阀的启闭特性，发现这两个溢流阀的启闭特性都是很好的，完全能满足系统的设计要求，结论是两个溢流阀的选型、调压大小、启闭特性不存在问题。

3）检查两个电磁换向阀：表面上看，两个电磁换向阀的型号、规格和中位机能特性满足系统的需要，另外两个电磁换向阀中滑阀的阀芯在磁场力的作用下运动自如，没有卡滞现象，不会影响系统的正常工作。但对电磁换向阀4的结构、中位机能进行综合分析和在液压实验台上检测后可知：M型中位机能的电磁换向阀4，当左边（或右边）电磁铁得电时，其阀芯的过渡状态如图4所示：不难看出，当换向阀4由一个阀位向另一个阀位切换时的过渡过程中，由于此时液压泵输出的液压油堵在管路中，而管路中也因无溢流阀起安全保护作用，从而造成回路压力瞬时升高，经用测压接头设备监测，换向阀阀位切换时回路压力瞬间高达38MPa。根据规定，试验压力与设计工作压力的比率为2；最小爆破压力与设计工作压力的比率为4。实际使用中由于橡胶软管的质量不同，橡胶软管的最小爆破压力一般是工作压力的3到4倍。该系统的瞬间压力达到了橡胶软管所能承受的压力冲击，并经反复使用，最终使橡胶软管产生了爆破故障，这是橡胶软管产生爆破的根本原因。

三、对该压装机液压系统进行改造

根据对系统出现故障原因的分析，发现不是该设备在工作中由于使用、维护不当引起，而是由于系统设计不周所造成的。所以必须对该液压设备进行改造，以便满足设备的使用要求。图5为改进后的液压系统工作原理图，它将原回路中的溢流阀2安装在电磁换向阀4的上游，以确保系统在各种工况下均正常工作，包括电磁换向阀4的阀位由一阀位转换到另一阀位的所有过渡状态，回路的调压特性见表1。此时溢流阀2在系统中起调节压力和安全保护的作用，不论系统的冲击压力达到多少，也不会超过溢流阀2所调定的压力。这样就保证了系统的正常安全工作，从而保护了橡胶软管不会因为压力过大而爆破。

表1  回路调压特性

图4  电磁阀阀芯的过渡状态

图5  改进后的液压系统工作原理图

四、改造后的效果

通过对液压系统的改造、重新安装和调试后，该设备能正常地工作，和油缸两个接口相连接的橡胶软管在经过较长一段时间的使用后，也没有出现爆破的现象，保证了该设备的正常使用，降低了设备的停机率，保证公司生产的正常进行。

五、结束语

从对该设备的改造中我们可以得出，针对这种缸动式的液压系

统，油缸与系统连接要采用橡胶软管连接，系统设计时可参考该方案。也提醒我们在今后的液压系统设计中要考虑周全，全面设计好系统的各种参数，以减少设备的维护、改造成本。