劉峰

（重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠卷包車間，重慶408102）

0 引言

YJ29接裝機傳動系統(tǒng)主要分為人工潤滑和強制潤滑2種方式，其中齒輪傳動鏈采用的是集中強制潤滑。該系統(tǒng)由油池、潤滑泵、油壓檢測開關(guān)、壓力表、配油管路和定量閥組成。在設(shè)備實際運行過程中，負責(zé)檢測管路實際油壓的隔膜式壓力檢測開關(guān)，由于隔膜損壞或變形，造成壓力檢測開關(guān)工作異常，造成設(shè)備頻繁出現(xiàn)“油壓低”的故障提示，嚴重的甚至導(dǎo)致壓力檢測開關(guān)失效，傳動齒輪鏈長時間得不到潤滑，從而導(dǎo)致齒輪燒壞的嚴重設(shè)備故障。

1 YJ29接裝機強制潤滑系統(tǒng)工作原理及故障分析

圖1 YJ29 強制潤滑系統(tǒng)圖

如圖1所示，YJ29微處理機每隔9 min啟動電磁閥[1]，將壓縮空氣通過潤滑泵使其工作10 s，由潤滑泵控制潤滑油進入油管，經(jīng)定量閥將潤滑油噴滴到傳動齒輪系中。潤滑泵每完成一個10 s操作過程后，油壓恢復(fù)到0，完成一個潤滑工作循環(huán)。在潤滑泵的每一個工作循環(huán)中，油壓總是由壓力表和油壓檢測開關(guān)控制著，當(dāng)達到設(shè)定油壓時，油壓檢測開關(guān)向微處理機發(fā)出信號。當(dāng)經(jīng)過兩個工作循環(huán)結(jié)束后，油壓未滿足設(shè)定值，出現(xiàn)“油壓低”故障信號顯示，則微處理機就會發(fā)信號控制設(shè)備停機。

1.1 原油壓檢測開關(guān)的工作原理

當(dāng)潤滑泵工作時，潤滑油順著供油管路一分為二，一路前往定量閥，進入各潤滑分油路，另一路進入油壓檢測開關(guān)進行油壓檢測。如圖2所示，潤滑油順著油管1，進入檢測開關(guān)的壓力腔殼體2內(nèi)，作用力實施在隔膜3上，隔膜在油壓的作用下發(fā)生彈性變形，呈拱形向內(nèi)凸起。當(dāng)油壓達到設(shè)定值（1.5 MPa），在油壓的持續(xù)作用下，隔膜形變作用在電氣微動開關(guān)檢測頂針使其閉合，向微處理機發(fā)出“油壓正常”的信號。當(dāng)設(shè)定的潤滑工作脈沖10 s結(jié)束后，潤滑泵停止工作，系統(tǒng)壓力變?yōu)?，油壓檢測開關(guān)的隔膜3恢復(fù)原位，微動開關(guān)的檢測頂針5在回位彈簧6的作用下，恢復(fù)到初始工作位，等待下一個工作循環(huán)。

圖2 原油壓檢測電路圖

圖3 油壓檢測開關(guān)工作示意圖

當(dāng)潤滑泵工作中，實際油壓低于1.5 MPa時，檢測開關(guān)壓力腔殼體內(nèi)的油壓，不能使隔膜充分發(fā)生形變，其工作面形成的拱形中心點，設(shè)定的10 s工作脈沖內(nèi)無法碰觸到微動開關(guān)的檢測頂針，油壓檢測開關(guān)向微處理機反饋該工作循環(huán)油壓不足的信號，在兩個工作循環(huán)中，油壓檢測開關(guān)連續(xù)向微處理機反饋油壓不足，則微處理機發(fā)出信號，通知設(shè)備停機，同時操作屏上顯示“油壓低”的故障提示。

1.2 原油壓檢測開關(guān)的故障情況統(tǒng)計

2018年1—12月對車間10組YJ29接裝機齒輪傳動系統(tǒng)油壓檢測故障進行了統(tǒng)計，如表1所示。

表1 YJ29油壓檢測開關(guān)故障次數(shù)統(tǒng)計表

1.3 原油壓檢測開關(guān)的故障原因分析

通過對表1所示的故障統(tǒng)計進行系統(tǒng)分析，YJ29接裝機齒輪傳動系統(tǒng)油壓檢測故障產(chǎn)生原因如下。

1.3.1 油壓檢測開關(guān)隔膜破損

原YJ29油壓檢測開關(guān)的工作原理，決定了隔膜片在每個工作循環(huán)中都要進行一次彈性形變，工作一段時間后，隔膜片容易發(fā)生變形甚至破裂，潤滑油浸透進電氣檢測元件部位，導(dǎo)致油壓檢測開關(guān)失效。

1.3.2 微動開關(guān)頂針回位彈簧故障

微動開關(guān)的檢測頂針回位彈簧的作用是保證檢測頂針及時恢復(fù)初始位置，在實際過程中發(fā)現(xiàn)，回位彈簧在執(zhí)行檢測頂針回位動作的過程中，簧徑僅為0.4 mm的回位彈簧彈力持續(xù)衰減，甚至產(chǎn)生彈簧斷裂，導(dǎo)致檢測頂針無法復(fù)位，造成微動開關(guān)誤判斷。

1.3.3 電氣故障

在設(shè)備實際運行過程中，影響油壓開關(guān)出現(xiàn)故障的電氣故障主要集中在微動開關(guān)的觸點上，觸點的接觸不良，造成回饋微處理機的信號錯誤，也會造成油壓檢測功能的異常情況出現(xiàn)。

2 改進方案探討

綜合分析YJ29原油壓檢測開關(guān)出現(xiàn)的故障原因，主要還是在頻繁工作中，其零配件出現(xiàn)磨損、變形甚至破裂，導(dǎo)致油壓檢測的不穩(wěn)定。如何通過一種結(jié)構(gòu)簡單的裝置，實現(xiàn)油壓檢測的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，成為了下一步工作的重點。

通過研究目前液壓系統(tǒng)油壓檢測元件的工作原理，發(fā)現(xiàn)一個比較顯著的共同點，通過液壓檢測元部件的位移或者形變，完成對液壓的檢測。

2.1 新型YJ29油壓檢測裝置的設(shè)計思路

微型油缸具有體積比較小、工作穩(wěn)定、故障率低的特點，適合在空間相對狹窄的YJ29齒輪傳動腔體內(nèi)安裝。在潤滑油壓的作用下，微型油缸的活塞發(fā)生相對位移，在壓縮彈簧的阻尼作用下，當(dāng)油壓滿足設(shè)備設(shè)定要求時，壓縮彈簧的變形量達到設(shè)定值，通過接近開關(guān)將信號反饋給微處理機，從而實現(xiàn)油壓檢測功能。

2.2 新型YJ29油壓檢測裝置執(zhí)行部件選擇

2.2.1 油缸尺寸的選擇

根據(jù)新型YJ29油壓檢測裝置的工作原理及設(shè)備實際安裝條件，確定微型油缸的尺寸為油缸半徑R=10 mm，活塞桿半徑r=6 mm[2]。

油缸活塞在標(biāo)準(zhǔn)油壓P0下產(chǎn)生的推力F1，其計算公式為

其中：F1為油缸推力，N；P0為標(biāo)準(zhǔn)油壓，MPa；R為油缸半徑，mm；r為活塞桿半徑，mm。

2.2.2 壓縮彈簧的選擇及壓縮量的計算

壓縮彈簧作為新型油壓檢測的關(guān)鍵部件，充分考慮其負荷和剛性的要求，選擇了自由高度H0=30 mm，簧徑d=3 mm，中徑D2=18 mm，其剛度P′=333.2 N/mm，工作極限負荷P=380.6 N[3-4]。

一般壓縮彈簧的剛度P′是常數(shù)，相同彈簧產(chǎn)生的彈力F2僅與其壓縮量X成線性正相關(guān)：

其中：F2為彈簧彈力，N；P′為彈簧剛度，N/mm；X為彈簧壓縮量，mm。

在標(biāo)準(zhǔn)油壓P0下油缸活塞產(chǎn)生推力F1，壓縮彈簧壓縮，當(dāng)油缸推力與彈簧彈力相等，即F1=F2時，彈簧與油缸活塞處于平衡狀態(tài)。此時，活塞的位移量，即壓縮彈簧的壓縮量X決定接近開關(guān)的安裝位置：

其中：X為彈簧壓縮量，mm；P0為標(biāo)準(zhǔn)油壓，MPa；R為油缸半徑，mm；r為活塞桿半徑，mm；P′為彈簧剛度，N/mm。

通過計算得出，采用選擇的油缸和壓縮彈簧，當(dāng)處于標(biāo)準(zhǔn)油壓P0≥1.5 MPa時，壓縮彈簧變形量X≥9.046 mm時，達到設(shè)備設(shè)定要求，且滿足設(shè)備安裝條件。

2.3 新型YJ29油壓檢測裝置的工作原理

如圖4所示，潤滑油通過注油口進入微型油缸1，活塞桿2向下運動，控制檢測片4對壓縮彈簧3施加壓力，當(dāng)壓縮彈簧壓縮形變量達到并超過9.046 mm，潤滑油壓達到1.5 MPa設(shè)定值，此時調(diào)整接近開關(guān)支架7，確保接近開關(guān)6距離檢測片10 mm左右（根據(jù)接近開關(guān)的感應(yīng)距離，微調(diào)實際距離）。

圖4 新型YJ29 油壓檢測裝置示意圖

圖5 新油壓檢測電路圖

在潤滑泵開始工作時，設(shè)置一個“01L Low”標(biāo)志，當(dāng)接近開關(guān)感應(yīng)到檢測片時，表明達到設(shè)定油壓值復(fù)位，如果20 min內(nèi)，接近開關(guān)未感應(yīng)到檢測片，該標(biāo)志未復(fù)位，則設(shè)置一個油壓低鎖存信號，并停機顯示PA油壓低。

3 應(yīng)用效果

2019年5月新型YJ29傳動齒輪系統(tǒng)油壓檢測裝置在2#ZJ19單機上試驗成功，隨后在2019年8月將我廠10臺套ZJ19卷接機組改為新型YJ29傳動齒輪系統(tǒng)油壓檢測裝置。對2019年8月至2020年7月對油壓檢測裝置的運行情況進行統(tǒng)計，如表2所示。

從表2可以看出，YJ29傳動齒輪系統(tǒng)油壓檢測裝置在近1 a的運行中，只出現(xiàn)一次其他故障，原因為油管接頭滲油，導(dǎo)致檢測油壓不足停機。除此之外，各機臺未發(fā)現(xiàn)因YJ29傳動齒輪系統(tǒng)油壓檢測裝置缺陷導(dǎo)致的設(shè)備故障發(fā)生。

表2 新型YJ29油壓檢測裝置故障次數(shù)統(tǒng)計表

4 結(jié)語

YJ29傳動齒輪系統(tǒng)油壓檢測裝置的成功應(yīng)用徹底解決了我廠ZJ19卷接機組因油壓檢測失效而導(dǎo)致設(shè)備問題及安全事故隱患的發(fā)生。