臥式活塞推料離心機液壓系統(tǒng)分析和改進

摘要：介紹了臥式活塞推料離心機推料液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，針對其運行中存在的推料桿顫抖、停滯等問題，分析了可能的原因，提出了改進措施。實踐證明，改進后的液壓系統(tǒng)工作正常，性能穩(wěn)定可靠。
　　關(guān)鍵詞：離心機；液壓系統(tǒng)；分析；改進
　　中圖分類號：　ＴＱ０５１．８　　文獻標(biāo)識碼：?。?BR>　　１　前言
　　臥式活塞推料離心機（已廣泛應(yīng)用于冶金、制糖、化工等行業(yè)）可以在全速下完成進料、分離、濾餅洗滌、甩干和卸料；并可實現(xiàn)自動操作、連續(xù)運轉(zhuǎn)。目前傳統(tǒng)的臥式活塞推料離心機的推料機構(gòu)液壓系統(tǒng)（即復(fù)合油卸部分），活塞的往復(fù)運動是通過徑向換向閥桿移動來控制的，在高速回轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)不平衡力矩，從而產(chǎn)生換向不靈活、活塞運動不正常等現(xiàn)象。近年來ＨＲ系列臥式活塞推料離心機采用軸向換向滑閥，避免了不平衡力矩的產(chǎn)生，在原理上保證了推料機構(gòu)的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。然而，在實際使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)推料活塞工作不正常現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其運行效率，其液壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性有待進一步完善與提高。
　?。病∫簤合到y(tǒng)組成與工作原理
　　臥式離心機推料盤位于其分離轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，連接推料盤的推料活塞借助于液壓系統(tǒng)控制作往復(fù)運動，轉(zhuǎn)鼓壁上的濾餅層被推料盤不斷地沿轉(zhuǎn)鼓軸向前推移，最后被推出轉(zhuǎn)鼓。
　　臥式活塞推料離心機推料液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。Ａ腔為高壓油入口，油壓一般≤４．０ＭＰａ。Ｂ、Ｃ腔通過油路與Ａ腔常通，傳力板將主活塞與推料桿（虛線）連為一體，通過推料桿內(nèi)中心孔回油。如圖，主活塞左端油路通過Ｄ、Ｅ、Ｆ與回油路溝通，處于卸荷狀態(tài)，Ａ腔中的高壓油通過主活塞左端的缺口進入主滑閥左端，在油壓力作用下，主滑閥右移，當(dāng)滑移到Ｂ腔與Ｄ溝通時，壓力油進入主活塞左端，推動活塞帶動推料桿右移；而此時主滑閥右端進油道被導(dǎo)向活塞右端臺階封閉、切斷，其右端與回油路溝通；當(dāng)主活塞繼續(xù)右移至導(dǎo)向活塞右端碰上油缸壁時，導(dǎo)向活塞開始相對于活塞左移（實際上導(dǎo)向活塞不動，而活塞繼續(xù)右移），當(dāng)導(dǎo)向活塞左端臺階將活塞盤中的油孔封閉時，右端的臺階從孔中退出，此時Ａ腔中的壓力油進入主滑閥右端，而左端卸荷，主滑閥開始換向，此時主活塞繼續(xù)在壓力油作用下右移；當(dāng)主滑閥中間臺階將主活塞左端進油口Ｄ關(guān)閉后，主活塞左端卸荷，右端進油，開始制動，然后換向。
　?。场⊥屏弦簤合到y(tǒng)存在的問題及原因分析
　?。常薄』钊屏弦簤合到y(tǒng)存在的問題
　　臥式活塞推料離心機液壓系統(tǒng)存在的主要問題是液壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性不高，當(dāng)遇到：（１）轉(zhuǎn)鼓中布料不勻；（２）物料發(fā)生變化而引起推料力變化時，離心機推料系統(tǒng)出現(xiàn)顫抖、瞬間停滯甚至停止推料等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機器的運行效率。
　?。常病‘a(chǎn)生問題的原因分析
　　從問題的現(xiàn)象分析，主要是推料系統(tǒng)的推料力不夠，當(dāng)推料阻力增加時，活塞推力小于推料阻力，從而導(dǎo)致活塞停滯及停止。根據(jù)液壓流體力學(xué)，活塞推料力為：
    Ｆ＝ΔＰＡ（１）
    式中　ΔＰ———推料活塞右、左兩端壓力差，
          ＰａＡ———推料活塞面積，ｍ２
    因為面積Ａ不變，則ΔＰ決定了推力Ｆ的大小。
    影響ΔＰ的因素有：
    （１）液壓系統(tǒng)工作壓力Ｐ
    根據(jù)國內(nèi)外同類機型分析，推料液壓控制系統(tǒng)工作壓力一般控制在４．５ＭＰａ左右。
    （２）系統(tǒng)內(nèi)部泄漏Ｑ１與系統(tǒng)背壓
   當(dāng)系統(tǒng)工作壓力確定后，影響主活塞壓力油端與卸荷油端壓力差的主要因素是系統(tǒng)內(nèi)部泄漏與系統(tǒng)背壓。主活塞與主油缸之間間隙內(nèi)的泄漏量為：
             
    式中　ｈ———環(huán)形間隙值，ｍｍ
          ｌ———間隙密封長度，ｍｍ
          ｄ———主活塞直徑（活塞盤５的直徑）， ｍｍ
          μ———液壓油的動力粘度，Ｐａ·ｓ
   從式（２）可知影響Ｑ１的主要因素是間隙值ｈ，其次是密封長度ｌ；間隙越大，則內(nèi)部泄漏量越大，壓力損失越大。液壓系統(tǒng)回油是通過卸荷孔Ｅ和推料桿中心孔回油箱的，而中心孔直徑較大，對系統(tǒng)背壓影響較小，可不予考慮。（３）導(dǎo)向活塞泄漏Ｑ２
    如圖１所示，當(dāng)主活塞右移，導(dǎo)向活塞右端碰上油缸壁后，相對主活塞左移，當(dāng)導(dǎo)向活塞上的Ｇ面退至Ｆ面時，Ｉ面應(yīng)已到達Ｈ面，使壓力油與回油路不溝通，但由于活塞盤５中的兩個內(nèi)孔槽加工過程中不易測量，若不采用數(shù)控機床加工，經(jīng)常出現(xiàn)導(dǎo)向活塞Ｇ面已退過Ｆ面，而Ｉ面還未進入Ｈ面孔內(nèi)，使進、回油路直接溝通，產(chǎn)生泄漏量Ｑ２，導(dǎo)致泄漏量增加。
    （４）主滑閥泄漏Ｑ３
    主滑閥產(chǎn)生的泄漏除了密封間隙間的泄漏外，還有由于主滑閥上的小孔Ｋ在主滑閥運動過程中與回油孔對合時導(dǎo)致進、回油路直接溝通而產(chǎn)生的泄漏Ｑ３。
    ４　改進措施
    由分析可知，內(nèi)部泄漏點主要有三個，這些泄漏有時會產(chǎn)生疊加，同時由于系統(tǒng)中零部件受加工精度和形位公差的影響，其泄漏量比理論計算值要高，因此必須對推料液壓系統(tǒng)進行改進：
    （１）適當(dāng)提高系統(tǒng)工作壓力系統(tǒng)工作壓力對推料力影響很大，可適當(dāng)提高系統(tǒng)工作壓力。但工作壓力不能太大，否則將增加系統(tǒng)壓力等級，提高系統(tǒng)成本。
    （２）適當(dāng)修改導(dǎo)向活塞結(jié)構(gòu)尺寸導(dǎo)向活塞與活塞盤小孔相配合，因小孔內(nèi)溝槽位置尺寸精度控制較難，可適當(dāng)修改容易加工的導(dǎo)向活塞的結(jié)構(gòu)尺寸以保證進、回油路不會直接溝通。
    （３）適當(dāng)減小密封面間的配合間隙值　　現(xiàn)有液壓系統(tǒng)零部件間隙配合表面設(shè)計精度為７級，配合間隙值也較大，應(yīng)將零部件主要配合表面的加工精度從７級提高到６級，將間隙配合面的間隙值盡可能減小，而其它表面加工精度不變，這樣既可兼顧零部件加工的經(jīng)濟性，又可減小內(nèi)部泄漏量。
    （４）修改主滑閥結(jié)構(gòu)
    主滑閥上的４個Ｋ小孔設(shè)計意圖是為滑閥與推料桿間引入潤滑油，以減小摩擦，但它導(dǎo)致了瞬間的進、回油路溝通，可以采用在小孔Ｋ位置加工幾條螺旋曲槽儲油來改善潤滑條件，而取消小孔Ｋ。此外，主滑閥兩端無制動油墊，兩端面直接與活塞盤碰撞，容易產(chǎn)生摩損與堆積，嚴(yán)重影響使用壽命，應(yīng)在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上加以改進。
    （５）減小進、回油阻力
    推料液壓系統(tǒng)進、回油道均有很多節(jié)流小孔，孔徑較小，阻力較大，為減小阻力應(yīng)將孔徑盡量增大，同時在進油孔道中設(shè)置調(diào)節(jié)螺釘，通過改變調(diào)節(jié)螺釘位置或更換不同通徑的螺釘來調(diào)節(jié)供油量，從而調(diào)節(jié)推料桿的工作頻率，以適應(yīng)分離不同物料的需要。
    ５　結(jié)語
    采用以上措施對在山東某廠運轉(zhuǎn)的三臺臥式活塞推料離心機液壓系統(tǒng)進行全面改進后，系統(tǒng)運行正常，有效地解決了推料系統(tǒng)因進料問題而出現(xiàn)停機、顫抖等現(xiàn)象，效果較好。顯然這些措施對于有同樣質(zhì)量問題的國產(chǎn)離心機的改進與完善具有一定的參考價值。