YH25-315E油压机溜车故障分析及处理

何 琪，魏 阳，张卫昌

（陕西重型汽车有限公司车身厂，陕西西安 710200）

0 引言

YH25-315E是合肥锻压机床有限公司生产的一款3梁4柱式压力机，该压力机适用于黑色金属及有色金属薄板的弯曲、翻边、压制等工艺，广泛应用于汽车、拖拉机、家电行业的薄板覆盖零件的加工工艺。

该压力机具有独立的动力机构和电气系统，电气采用可编程控制器控制、按钮集中控制，具有单次、带送料的连续循环2种工作方式。滑块行程和工作压力在规定范围内可调，因此可满足定程成形和定压成形2种工艺方式，定压成形工艺方式还具有压制后保压延时的功能。目前该压力机在我公司作为重点设备承担着某车型车门的包边任务，工作模式为单次。

1 液压系统原理（图1）

1.1 液压系统组成

本机液压系统主要由能量转换装置（泵、油缸）、能量传送装置（油箱、管路、冲液阀）、能量调节装置（各液压阀）等组成，借助于电气系统，完成所需的工艺动作循环。其中，2台主泵为Parker压力补偿变量轴向柱塞泵，由电机直接驱动；主缸为活塞缸（可带动滑块下行及回程），2个侧缸为单作用柱塞缸（只能下压，不能回程）；液压系统主阀块采用二通插装阀集成模块，插装阀由先导控制阀、控制盖板、插装组件3部分组成，先导阀安装在控制盖板上，整个插装阀结构紧凑，安装维修方便，动作灵敏，液压冲击小，传动率高，密封性好，使用寿命长。

1.2 滑块动作过程

启动电机M1，M2，轴向柱塞泵输出的油液经插装阀流回油箱，即卸荷。按下滑块下行按钮，开始动作。

（1）滑块快速下降。滑块快降时，2Y1，2Y2a得电，2个柱塞泵同时工作，建压并提供高压油；3Y1，3Y10得电，高压油进入油缸上腔；3Y3，3Y5得电，油缸下腔接通油箱；3Y7得电，控制油液打开冲液阀对油缸上腔进行快速冲液，滑块实现快速下降（滑块快降时，控制冲液阀开启的电磁阀3Y7也可不得电，而依靠油缸上腔形成的负压将冲液阀的锥阀吸开）。

（2）慢降加压。当滑块下降到指定位置时，位移传感器发出快速转慢速的信号，此时2Y1，2Y2a，3Y1，3Y10得电，上腔进油；3Y4，3Y5得电，油缸下腔接通油箱，滑块在支撑阀的作用下进入慢降阶段。

（3）保压。当主缸上腔压力上升到压力传感器3S201调定压力值时，计时器开始计时，同时所有电磁阀失电，泵卸荷。

（4）卸压。当计时器延时时间到，电磁阀3Y6得电，主缸上腔卸压。

（5）滑块回程准备。2Y2b，3Y2，3Y6，3Y7 得电，低压油打开冲液阀，同时下腔打开，液压系统进入回程准备。

（6）滑块回程。当主缸上腔压力卸至压力继电器3S202调定值时，2Y1，2Y2a，3Y2，3Y7 得电，此时冲液阀打开，主缸下腔进油，上腔油液回油箱。

（7）回程停止。当滑块回程至限位3S101时，所有电磁阀均失电，对应插装阀关闭，滑块停止于上限位置，至此，滑块完成一个完整的工作循环。

2 故障现象

2017年6月，机台长反映YH25-315E压力机使用过程中，操作人员完成前一件车门的包边，取出上一工件并放入下一工件时，操作压力机下行无动作，而必须先按压回程按钮至回程到位后，滑块才能下行压件。现场检查后发现故障原因为操作人取件和放件的时间间隔内，滑块严重溜车导致滑块上限位信号缺失所致。滑块溜车不仅扰乱了正常的操作流程，影响车门包边效率，还带来很大的安全隐患。

3 故障分析及排查过程

滑块回程至上限位时，所有电磁阀均失电，理论上讲，此时，上腔不供油，下腔不排油，滑块应该保持在上限位位置，而溜车则说明下腔油液存在泄漏，因此宜由易到难对压力机油缸下腔泄漏可能原因进行排查验证。

3.1 排查下腔管路可能存在的泄漏

下腔管路存在的泄漏包括管道裂纹、沙眼、接头渗漏及下腔相关功能阀安装连接处密封损坏泄漏，检查过程直观简单。经过排查，确认下腔管路完好，无渗漏点。

3.2 排查油缸下腔相关液压阀故障导致的泄漏

下腔相关液压阀本身存在损伤泄漏或卡死而未能关闭到位，会导致下腔油液通过原正常的回油通道回油箱。具体表现为通过以下通道回油箱：淤通过主缸下腔安全溢流阀h回油箱；于通过3Y5，3Y3，滑块从快降回油通道回油箱；盂通过3Y5，3Y4，滑块从慢降回油通道回油箱；榆通过3Y5，3Y9，滑块从无压下行回油通道回油箱。从以上可能的回油方式可见，除了经由安全阀h可独立回油外，其余回油途径均需要2个阀同时故障，两阀同时损坏的概率较小。但不排除本次故障发生前其中一个阀已经存在关闭不严的情况，只是未表现出后果，而本次恰好另一阀也同时故障，从而将滑块溜车现象表现出来。

图1 YH25-315E压力机液压原理

（1）首先验证安全溢流阀h。将h完全关闭，但滑块溜车现象并未消除；此外，假设溢流阀h存在泄漏，那么滑块正常回程时压力油也会经过h泄漏，但现场滑块回程正常，这也从侧面佐证了溢流阀h完好性。

（2）验证3Y5。无论主缸下腔油液是通过快降、慢降还是无压下行通道回油，均无法绕开3Y5。先后检查并更换3Y5先导阀及插装件，故障仍未消除，因此排除了3Y5故障。事实上，排除3Y5故障其实也就排除了其他阀的故障。因为假设3Y5完好，关闭可靠，那么即使3Y3，3Y4，3Y9存在泄漏，主缸下腔也完全能够保持良好的封闭状态。

因此，通过以上验证，排除了油缸下腔相关液压阀故障导致滑块溜车的可能。

3.3 排查主缸泄漏

根据本机油缸的结构，主缸（活塞缸）决定整个滑块的回程过程，由它支撑滑块停止在任意位置，因此溜车现象只与主缸有关。通过检查，主缸端盖连接部位完好无泄漏，唯一剩下的故障原因只可能为主缸活塞密封损坏，油缸窜缸。为了确认判断，需对主缸窜缸问题进行验证，验证步骤如下。

（1）将已打压伸出的等高液压千斤顶支在移动工作台上，选择无压下行，将滑块落实在千斤顶上。

（2）滑块落实后，下腔压力表显示压力为0时，从主缸下腔油管对接法兰部位安全拆卸并封堵下腔（为了在验证主缸窜缸过程中排除其他因素的干扰，封堵位置位于整个插装阀组之前）。

（3）松开并移除液压千斤顶。如果移除千斤顶后，滑块只是轻微下溜，并且很快停止的话，则可证明活塞密封完好。而现场验证时，移出千斤顶，滑块几近以匀速下落直至落实在支撑垫块上，压力机控制面板显示滑块由移除千斤顶前的383 mm位置处溜车至712 mm，验证行程长达329 mm，排出油液体积V=仔（R2-r2）×h=6.586 L，其中，R 为活塞缸活塞半径，r为活塞缸活塞杆半径，h为验证行程，此部分油液泄漏的唯一途径即为窜缸至活塞缸上腔，这充分证实了此前油缸窜缸问题的推测。

至此，故障原因得以完全确认，即主缸密封损坏，内泄导致滑块溜车。

4 故障处理——更换主缸密封

4.1 本机主缸活塞密封概况

本机主缸活塞共有6道密封，含4件导向环（支撑环）、1件格莱圈、1件Yx型密封圈，其中导向环、格莱圈采用SKF标准产品，而使用的Yx型密封圈是由合锻委托国内密封厂家生产的一件非标准系列密封圈。

（1）导向环。导向环（支撑环）安装于活塞上，用于支撑活塞的往复运动，可防止活塞在运动过程中与缸体发生直接接触和摩擦，起到保护缸体与活塞不被损坏的作用。

（2）格莱圈。格莱圈由一个橡胶O形密封圈及聚四氟乙烯方形密封圈组合叠加而成，依靠其本身的变形对密封表面产生较高的初始接触应力，阻止无压力液体的泄漏；工作时，压力油通过O形密封圈的弹性变形最大限度地挤压聚四氟乙烯方形密封圈，使之紧贴密封表面而产生较高的随液体压力增高而增高的附加接触应力，并与初始接触应力一起共同阻止压力液体的泄漏，格莱圈为双作用活塞密封，具有摩擦力小、无爬行、启动力小、耐高压的特点。

（3）Yx型密封圈。Yx型密封圈分为孔用Yx，密封圈和轴用Yx密封，其短唇与密封面接触，摩擦阻力较小且耐磨性好，使用寿命长，而长唇的作用在于提高较大的预压缩量与非运动表面，以保证Yx型密封圈在工作中不会随意抖动。活塞上采用Yx型孔用密封圈，安装时必须注意唇口的方向，才能起到预期的密封效果。

4.2 拆卸步骤及注意事项

（1）合模。脱开模具与滑块的连接，将工作模式选择在“有压调整”上，在加压状态下，松动活塞杆与滑块连接部位连接螺栓，本机活塞杆与滑块的连接采用法兰环压扣式结构，本步骤的目的是为了便于后续拆除该螺栓。

（2）锁紧滑块。将载有模具的移动工作台开出，将提前准备好的固定垫块放置在下横梁上平面（受车间空间所限，本压力机工位无天车或其他吊装设备，因此无法移除模具，将移动工作台单独开入作为固定垫块的支撑台面）。固定垫块的高度应根据活塞缸尺寸提前进行核算，不能过高，除了满足活塞杆脱开缸体所必须的刚性尺寸外，还需要预留千斤顶和可调垫块的高度尺寸，否则滑块即使落实在垫块上，活塞杆将仍无法脱开缸体。

（3）在固定垫块上放置适当高度的可调垫块，然后预支一组已打压顶起的等高千斤顶，并交错布置另一组等高千斤顶。

（4）将滑块解锁，然后关闭3个油缸冲液阀前方的截止阀，拆卸3个油缸上腔加压油管，并松开下腔直动式溢流阀使下腔泄油，将滑块落至第一组等高千斤顶上。

截止阀关闭后，系统出于保护，泵会停止工作，不再提供动力，因此必须提前将滑块解锁，然后才能关闭截止阀。随后的步骤中也已不能依靠电气来控制滑块动作，所以本步骤完成后，关闭压力机主电源。

关闭截止阀并打开上腔加压油管的目的是为了在滑块下行时，上腔不进油，只进空气，待3个油缸在活塞杆及柱塞杆脱开的时候，缸体内部只有空气，而不会出现大量油液流出，但是窜缸使得活塞缸下腔油液并不能全部通过直动溢流阀回油箱，活塞缸下腔部分油液会翻至活塞缸上腔，因此在拆开的时候，活塞缸上腔会有油液流出，但柱塞缸不受影响，柱塞缸脱开时流出的油液仅为滑块回程至上限位后柱塞缸内的残余的油液。

松开该直动溢流阀h目的是为了在已关闭压力机主电源的前提下，手动使滑块在自重作用下下行，将活塞缸下腔油液排回油箱。

（5）拆卸活塞缸下端盖螺栓，使油缸下端盖与油缸脱开。必要时，需在端盖下方支撑，防止端盖拆卸后滑落磕伤（如果端盖密封件状态良好，则端盖仍可因密封件产生的摩擦力而抱紧在活塞杆上）。

（6）松开第一组等高千斤顶，使滑块落在第二组等高千斤顶上。通过移除千斤顶下方调整垫块，使2组等高千斤顶反复交互使用，使滑块慢慢下降，直至柱塞杆、活塞杆与其缸体完全脱开。

（7）拆掉活塞杆与滑块之间的连接螺栓（“4.2拆卸步骤及注意事项（1）合模”中已经卸力），将整个活塞杆移至开阔地方，拆除旧密封（图2）。本机在拆卸后发现Yx型密封损坏严重（图3），甚至缸体内部可见条状、块状密封碎屑。碎屑夹杂在活塞与缸体之间伴随活塞而运动，导致油缸内壁也出现刮痕，鉴于刮痕并不严重，本次维修中暂时未予处理。

4.3 安装步骤及注意事项

（1）更换新密封。待整套新密封更换完成后，将活塞杆组件托举到滑块上相应位置，利用螺栓将活塞杆与滑块通过法兰重新相连。

密封更换过程中，应特别关注格莱圈的装配。格莱圈中的O形圈一般可直接套入沟槽。为了防止外侧聚四氟乙烯方形密封圈安装时发生损伤，小尺寸格莱圈外侧的聚四氟乙烯方形密封圈可以用水或者油进行加热（加热温度约80～120℃），聚四氟乙烯密封件加热后很容易被扩张并恢复原状；而大尺寸的格莱圈则需要采用专门制作的锥形套筒，从套筒的小头逐渐推向大头，并最终推到沟槽内，为了促使被扩张后的聚四氟乙烯方形密封迅速复原，有时还需使用内径与缸体内径相符的校准套进行调教。本次更换过程中，采用100℃热水对其进行加热安装。

（2）与活塞杆脱开时的打压方式相反，2组千斤顶依然反复交互使用，使滑块慢慢上升。在打压千斤顶顶升滑块的过程中，必要时须在两个对角测量滑块距下横梁的尺寸，避免单侧起升过快造成立柱及防尘圈损伤。

（3）活塞杆顺利导入缸体后，安装活塞缸下端盖。然后安装此前所有已拆卸管路，并调整直动溢流阀h至正确的溢流压力。

（4）加压紧固活塞杆与滑块连接螺栓，并大行程往复试运行，逐渐排除油缸内空气后交付使用，溜车显现消除。

图2 拆下后的活塞头

图3 损坏严重的Yx型密封

5 结语

面对液压传动设备故障，通过分析液压原理，利用排除法，从易至难进行排查验证，最终找出故障原因，是液压传动设备修理中一个重要方法。