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Causar análisis y solución de ruptura y caída de la parte inferior del cilindro del cilindro de la máquina de flexión

Vistas:26     Autor:Editor del sitio     Hora de publicación: 2018-11-13      Origen:Sitio Preguntar

Después de que se usó una cierta máquina de flexión durante varios meses, se descubrió que la parte inferior del cilindro se rompió y la parte inferior del cilindro del cilindro se cayó, y la válvula de relleno 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 de golpe de metal de la válvula de llenado se pueden sentir claramente durante el trabajo de la máquina de flexión.

Análisis de causa

(1) positivo (2) negativo

Figura 1— - Rompiendo la rotura inferior del cilindro de la máquina

Análisis de causa

Figura 2— - Presentar el descanso del asiento de la válvula

1. Análisis de resistencia al fondo del cilindro


La Figura 3 muestra la estructura y las dimensiones principales de la parte inferior del cilindro de la máquina de flexión. 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 la placa de tapa se presiona. La placa de cubierta y la parte inferior del cilindro están conectadas por 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 líquido (orificio 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 El puerto B se comunica con el cilindro de aceite a través del orificio del fondo 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 que se mueva, de modo que la superficie del cono del núcleo de la válvula coopera con la superficie del cónyuge 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 está cerrado bajo la presión del aceite de control, su relación de control de presión: I = 662/622 = 1.133

Análisis de causa

Figura 3— - Bendición de la estructura y tamaño de la parte inferior del cilindro de la máquina

Análisis de causa

Figura 4— - Estructura de la válvula de relleno y dimensiones principales

1.1 Fuerza de corte en la parte inferior del cilindro

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

F = πdtrm (1)

D ——— El diámetro del orificio de relleno de la válvula de relleno;

t ——— El grosor del fondo del cilindro,

RM ——— La resistencia a la tracción del material del cilindro, RM ≈ 450MPA

Entonces: f ≈ 1780kn

Por lo tanto, para eliminar completamente el fondo del cilindro, se requiere una fuerza de 1780 kN.

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

F1 = PA = PπD2/4 (2)

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

D ——— Diámetro de la válvula, d = φ66 mm

Sustituyendo datos: F1 = 68kn

Es decir, la fuerza de carga estática F1 ≤ F del núcleo de la válvula no es la causa principal del fondo 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 = 1 kg

Velocidad de movimiento del carrete:

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

Q ——— Desemplozamiento de la bomba, Q = 80ml/R;

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

D1 ——— Diámetro del carrete;

D1 ——— Diámetro de la varilla de primavera.

Sustituyendo datos: V = 682 mm/s

El número de válvulas de llenado líquido es 2, debido a que la resistencia al movimiento del cuerpo de la válvula 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 flujo completo de la bomba, v = 682 mm/ s.

Luego según la fórmula (3):

F2 = M · △ V/△ T ≈ 6.8 ~ 68n

Se puede saber que F2 ≤ F, es decir, la calidad del carrete 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 al fondo del cilindro a través del asiento de la válvula de la válvula de relleno. Después de que se cierra 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 es el tiempo de colisión entre los cuerpos rígidos, mayor es la fuerza de impacto hidráulico. 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 del fondo 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 el fondo del cilindro a alta velocidad, la parte inferior del cilindro es delgada, y la parte inferior del orificio es una estructura en ángulo recto, y hay concentración de tensión. La concentración de tensión generada por la fuerza de impacto hidráulico en el ángulo recto del fondo del orificio es mayor que la resistencia de la rotura del material y el ángulo derecho 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 por completo bajo el impacto de alta velocidad del choque hidráulico, y la forma del fondo del cilindro se cambia a la misma forma que la parte inferior del tazón, y la deformación de flexión del fondo del cilindro también es grande.


2. Análisis de condiciones de trabajo del sistema hidráulico

Se lleva a cabo un análisis adicional junto con el principio hidráulico a continuación. El principio hidráulico del bloque de la válvula de 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 válvula 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 establece la presión de trabajo del sistema a través del electromagno proporcional 1Y1.

Análisis de causa

Figura 5— - Bloque de válvula de fuente de bomba Principio hidráulico

En el programa de control de la válvula de llenado, los electromagnets 1Y1 y 1Y2 están energizados al mismo tiempo, F2 se construye alta presión y la presión de cierre de la válvula de la válvula de llenado es de alta presión. En este momento, la válvula solenoide 1Y2 se sella con una amortiguación N1 (φ1.2 mm). La velocidad de flujo de la amortiguación a 20 MPa se calcula mediante agujeros de paredes delgadas.

Análisis de causa (6)

CD ——— Coeficiente de flujo de agujeros pequeños, CD = 0.7

A ——— Área de flujo de agujeros pequeños

ρ ——— La densidad del aceite hidráulico, ρ = 900 kg/m3

△ ρ ——— Diferencia de presión, △ ρ = 20MPA

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

η ——— Eficiencia de volumen de la bomba de engranajes

Se puede saber que q> q ', es decir, bajo la alta presión de 20MPa, la salida de flujo de la bomba de engranajes puede pasar por completo a través del orificio de amortiguación de φ1.2 mm, y la velocidad de flujo es alta.

Por lo tanto, para resolver la fuerza de impacto de la válvula de llenado en el fondo del cilindro, es necesario reducir la presión de cierre y la velocidad de flujo 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 estén energizados 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 momento del tiempo de Configurar 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 se eleva a alta presión. Esto reduce el impacto hidráulico del carrete de la válvula de relleno al fondo del cilindro aproximadamente cuatro veces.

(2) Reduzca la velocidad de movimiento del tapón de la válvula de la válvula de llenado, controle a V = 80 mm/s y reduzca F4 por 8.5 veces. La distancia de movimiento del carrete es de 25 mm. Calculado a esta velocidad, el tiempo de cierre es de aproximadamente 0.31s. La amortiguación inversa se puede seleccionar de acuerdo con la ecuación (6) para seleccionar la amortiguación N1 apropiada.

Análisis de causa (7)

Se pueden obtener datos de sustitución: D '= 0.79 mm.

Por lo tanto, el diámetro de la amortiguación N1 puede seleccionarse para ser φ0.8 mm.

(3) El grosor del fondo del cilindro es pequeño, y el fondo del orificio es un ángulo recto, y hay concentración de tensión. Calcular la resistencia por la resistencia estática es suficiente, pero el diseño estructural del cilindro también debe considerar las condiciones duras bajo un impacto dinámico. Por lo tanto, el grosor del fondo del cilindro debe incrementarse adecuadamente a 20 mm, y la parte inferior del orificio de montaje de la válvula de relleno está redondeado y el asiento de la válvula de relleno está chafligida.

4. Conclusión

A través de las dos medidas anteriores (1) y (2), la fuerza de impacto hidráulico de la válvula de llenado puede reducirse 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 que la máquina de flexión se usa durante varios meses, se elimina la parte defectuosa, no se observan marcas de daño ni deformaciones, y la parte inferior del cilindro no se rompe. La medida fue mínima, pero el efecto fue bastante bueno.

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