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Causa Análisis y solución de rotura y caída del cilindro Parte inferior de la máquina dobladora Cilindro

Número Navegar:21     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2018-11-13      Origen:motorizado Su mensaje

  Después de usar una cierta máquina dobladora durante varios meses, se encontró que el fondo del cilindro se rompió, y el fondo del cilindro se cayó, y la válvula de llenado también se rompió. La parte inferior del cilindro se muestra en la Figura 1, y el daño de la válvula de llenado se muestra en la Figura 2. La vibración de impacto y el sonido metálico de la válvula de llenado se pueden sentir claramente durante el trabajo de la máquina dobladora.

Análisis de Causa (1)

(1) positivo (2) negativo

Figura 1 —— Rotura de la parte inferior del cilindro de la máquina dobladora

Análisis de Causa (2)

Figura 2 —— Rotura del asiento de la válvula de llenado

  1. Análisis de la resistencia del fondo del cilindro.

  La figura 3 muestra la estructura y las dimensiones principales de la parte inferior del cilindro de la máquina dobladora. La figura 4 muestra la estructura y las dimensiones principales de la válvula de llenado. La válvula de llenado se instala en el orificio de φ105H8 en la parte inferior del cilindro, y es presionada por la placa de cubierta. La placa de cubierta y la parte inferior del cilindro se conectan mediante tornillos, y el orificio de entrada de aceite se abre en la placa de cubierta. La válvula de llenado es de una estructura de tipo normalmente abierta, en la que el puerto A es un orificio de llenado de líquido (agujero φ63), y el espacio anular del anillo exterior del asiento de la válvula se comunica con el orificio de llenado de líquido del cilindro de aceite, y el puerto B se comunica con el cilindro de aceite a través del orificio de la parte inferior del cilindro. El puerto X es el puerto de control hidráulico, y el aceite de presión del puerto X empuja el núcleo de la válvula para moverse, de modo que la superficie del cono del núcleo de la válvula coopera con la superficie cónica del asiento de la válvula para lograr el sellado. Dado que el diámetro del núcleo de la válvula es mayor que el diámetro de la cara del cono, el núcleo de la válvula se cierra bajo la presión del aceite de control, su relación de control de presión: i = 662/622 = 1.133

Análisis de Causa (3)

Figura 3 —— Estructura y tamaño de la parte inferior del cilindro de la máquina dobladora

Análisis de Causa (4)

Figura 4 —— Estructura de la válvula de llenado y dimensiones principales.

  1.1 Fuerza de corte en la parte inferior del cilindro.

  Para eliminar completamente la parte inferior del cilindro, se puede calcular de acuerdo con la fuerza de corte:

F = πDtRm (1)

  D ——— el diámetro del orificio de llenado de la válvula de llenado;

  t ——— el grosor de la parte inferior del cilindro,

  Rm ——— La resistencia a la tracción del material del cilindro, Rm ≈ 450MPa

  Por lo tanto: F ≈ 1780KN

  Por lo tanto, para eliminar completamente la parte inferior del cilindro, se requiere una fuerza de 1780 KN.

  Calcule la carga estática del carrete de acuerdo con el diámetro del tapón de la válvula:

F1 = PA = Pπd2 / 4 (2)

  P ——— Presión máxima del sistema hidráulico, P = 20MPa

  d ——— diámetro de la válvula, d = φ66mm

Datos de sustitución: F1 = 68kN

  Es decir, la fuerza de carga estática F1 ≤ F del núcleo de la válvula no es la causa principal de la parte inferior del cilindro.

  1.2 Teorema del impulso

F2 * △ t = M * △ V (3)

  Tiempo de colisión entre cuerpos rígidos: △ t = 0.01 ~ 0.1s

  Calidad del carrete: M = 1kg.

  Velocidad de movimiento de la bobina:

V = 10 * qn / 60 / π * [(D1 / 20) 2 - (d1 / 20) 2] (4)

  q ——— desplazamiento de la bomba, q = 80ml / r;

  n ——— velocidad del motor, n = 1750r / min;

  D1 ——— diámetro de la bobina;

  d1 ——— Diámetro de la varilla de resorte.

  Datos de sustitución: V = 682mm / s

  El número de válvulas de llenado de líquido es 2, porque la resistencia al movimiento del cuerpo de la válvula de llenado es grande, el movimiento de la válvula de llenado de los dos cilindros tiene una secuencia, por lo que el núcleo de bombeo de una válvula de llenado se calcula de acuerdo con El caudal total de la bomba, V = 682mm / s.

  Entonces de acuerdo con la fórmula (3):

F2 = M · △ V / △ t ≈ 6.8 ~ 68N

  Se puede saber que F2 ≤ F, es decir, la calidad de la bobina no es la causa de la fractura del fondo del cilindro.

  1.3 Impacto de la presión hidráulica.

  Después de que el líquido empuja el carrete, cierre la presión hidráulica del carrete:

F3 = PπD2 / 4 (5)

  La presión hidráulica se transmite a la parte inferior del cilindro a través del asiento de la válvula de llenado. Una vez cerrado el carrete, la superficie activa del aceite es el diámetro exterior máximo de todo el asiento, y el empuje continuo puede considerarse de manera equivalente como la masa M del objeto.

  Por lo tanto, se puede obtener: M = F3 ≈ 173KN = 17300kg

  Según la fórmula (3) teorema del impulso:

F4 = 117KN ~ 1179KN

  En condiciones severas, la fuerza de impacto F4 está cerca de la fuerza de corte F, y cuanto menor sea el tiempo de colisión entre los cuerpos rígidos, mayor será la fuerza de impacto hidráulica. Aunque la fuerza es menor que la fuerza de corte, el factor de seguridad es bajo en condiciones severas (s = 1780/1179 = 1.5).

  Por lo tanto, la causa principal de la parte inferior del cilindro es el control de la presión del aceite y la velocidad del movimiento del carrete. Dado que la presión hidráulica del núcleo de la válvula golpea continuamente la parte inferior del cilindro a una velocidad alta, la parte inferior del cilindro es delgada, y la parte inferior del orificio es una estructura en ángulo recto, y existe una concentración de tensión. La concentración de tensión generada por la fuerza de impacto hidráulica en el ángulo recto de la parte inferior del orificio es mayor que la resistencia a la rotura del material y el ángulo recto en la parte inferior del cilindro. Las grietas se generan hasta que están completamente rotas.

  También se puede ver desde la parte inferior del cilindro que la parte inferior del cilindro se ha deformado completamente bajo el impacto de alta velocidad del choque hidráulico, y que la forma de la parte inferior del cilindro se cambia a la misma forma que la parte inferior. del tazón, y la deformación de flexión de la parte inferior del cilindro también es grande.

  2. Análisis de las condiciones de trabajo del sistema hidráulico.

El análisis adicional se lleva a cabo junto con el principio hidráulico a continuación. El principio hidráulico del bloque de válvulas de la fuente de la bomba se muestra en la Figura 5. El puerto P es el puerto de entrada de aceite, el puerto T es el puerto de retorno de aceite, el puerto P2 está conectado al bloque de válvulas del cilindro principal, el puerto E1 está conectado al puerto de control de la válvula de llenado X, y F1 es la válvula de presión. Establezca la presión de trabajo máxima del puerto de la bomba a 20MPa, F2 es la válvula de presión proporcional y configure la presión de trabajo del sistema a través del electroimán proporcional 1Y1.

Análisis de Causa (5)

Figura 5 —— Principio hidráulico del bloque de válvulas de la fuente de la bomba.

  En el programa de control de la válvula de llenado, los electroimanes 1Y1 y 1Y2 se activan al mismo tiempo, F2 se construye a alta presión y la presión de cierre de la válvula de llenado es alta presión. En este momento, la válvula solenoide 1Y2 está sellada con una amortiguación n1 (φ1.2 mm). El caudal de la amortiguación a 20 MPa se calcula mediante agujeros de paredes delgadas.

Análisis de Causa (6)

  Cd ——— coeficiente de flujo de agujero pequeño, Cd = 0.7

  A ——— área de flujo de agujero pequeño

  ρ ——— la densidad del aceite hidráulico, ρ = 900Kg / m3

  △ Ρ ——— diferencia de presión, △ Ρ = 20MPa

  Caudal de la bomba: Q '= ηqn = 0.9 × 80 × 1.75 = 126L / min

  η ——— Eficacia del volumen de la bomba de engranajes

  Se puede saber que Q > Q ', es decir, bajo la alta presión de 20 MPa, la salida de flujo de la bomba de engranajes puede pasar completamente a través del orificio de amortiguación de .21.2 mm, y el caudal es alto.

  Por lo tanto, para resolver la fuerza de impacto de la válvula de llenado en la parte inferior del cilindro, es necesario reducir la presión de cierre y el caudal de la válvula de llenado.

  3. Solución

  (1) Modifique el programa de control del PLC para que la válvula solenoide proporcional 1Y1 y el electroimán 1Y2 se activen al mismo tiempo, pero la presión de la válvula de presión proporcional de control 1Y1 no se establece en 20 MPa a la vez, sino el tiempo de el ajuste de aproximadamente 5 MPa es de aproximadamente 0,4 s, de modo que después de que la válvula de llenado esté completamente cerrada a baja presión, la presión del sistema aumenta a alta presión. Esto reduce aproximadamente cuatro veces el impacto hidráulico del carrete de la válvula de llenado en la parte inferior del cilindro.

  (2) Reduzca la velocidad de movimiento del tapón de la válvula de llenado, control en v = 80 mm / s, y reduzca F4 en 8.5 veces. La distancia de movimiento del carrete es de 25 mm. Calculado a esta velocidad, el tiempo de cierre es de aproximadamente 0.31 s. La amortiguación inversa se puede seleccionar de acuerdo con la ecuación (6) para seleccionar la amortiguación apropiada n1.

Análisis de Causa (7)

  Se pueden obtener datos de sustitución: d '= 0,79 mm.

  Por lo tanto, el diámetro de la amortiguación n1 se puede seleccionar para que sea φ0.8 mm.

(3) El grosor de la parte inferior del cilindro es pequeño, y la parte inferior del orificio es un ángulo recto, y hay concentración de tensión. El cálculo de la resistencia por resistencia estática es suficiente, pero el diseño estructural del cilindro también debe considerar las condiciones difíciles bajo impacto dinámico. Por lo tanto, el grosor de la parte inferior del cilindro debe aumentarse adecuadamente a 20 mm, y la parte inferior del orificio de montaje de la válvula de llenado está redondeada, y el asiento de la válvula de llenado está achaflanado.

  4. Conclusión

  A través de las dos medidas anteriores (1) y (2), la fuerza de impacto hidráulica de la válvula de llenado se puede reducir aproximadamente 34 veces. Después de modificar el programa de control, la vibración de choque de la válvula de llenado se cierra después de la amortiguación, se reemplazan el cilindro y la válvula de llenado. El sonido se reduce significativamente. Después de usar la máquina dobladora durante varios meses, se retira la pieza defectuosa, no se observan marcas de daños ni deformaciones, y el fondo del cilindro no se rompe. La medida fue mínima, pero el efecto fue bastante bueno.

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