锻造机械手.doc

课题描述20T锻造机械手（如图1所示），随着锻造、锻压行业的发展，20T锻造机械手已成为该行业不可缺少的加工设备。他可以与各种自由锻锤及压机配合，能完成坯料成型的各种工序，可大幅减轻劳动强度、提高生产效率。图1 20T锻造机械手外观图由于该设备体形庞大，造成日常保养及其管理较困难，加之设备使用人员素质参差不齐，容易使设备出现异常或发生故障。本课题的研究包括了20T锻造液压机械手的常见故障与日常保养，可作为20T锻造机械手简单故障排除和日常保养的重要资料。一、20T锻造机械手的功用锻造机械手用以夹持锻坯配合水压机或锻锤完成送进、转动、调头等主要动作的辅助锻压机械。根据需要，操作机也可用于装炉、出炉，并可实现遥控和与主机联动。在模锻和大件冲压中，机械手的应用已日益普遍，这样的机械手实际上是一种自动的锻造操作机。二、20T锻造机械手的技术特点采用全液压传动，高集成阀块，超大流量通径，使系统压力损失少。密封性能高，采用进口密封元件。油温控制好,在长期大负荷情况下工作，也能轻松胜任。运动系统采用了摆线齿轮马达和渐开线减速机组合，完美地实现了大车的无级变速行走、台架回转。特殊的夹紧机构配以储能器压力补偿使夹紧有力而稳定。三级连动机构使钳口平行升降，钳杆倾斜，360度旋转，三维空间任意灵活转动。机械手造型美观，结构紧凑，动作极其灵活，能出色地完成庞大的操作机无法完成的动作，让操作工体验到人机合一、随心所欲的感觉，充分体现操作机向机械手转变的根本意义。三、20T锻造机械手液压系统的工作原理图2 20T锻造机械手液压原理图1 油箱 2 过滤器 3高压齿轮泵 4单向阀 5电磁溢流阀 6、7、8、9、10回油节流阀 11、12、13、14、15电磁换向阀 16、17、18、19、22、23、24、25、31、35单向阀 20、26先导式溢流阀 21机械手行走马达 27机械手旋转马达 28机械手松卡液压缸 29液控单向阀 30、34过载溢流阀 32、33机械手平行升降液压缸 36、37机械手倾斜液压缸(一)液压系统原理图及说明20T锻造机械手的液压原理（如图 2 所示），主要有大车行走、钳杆旋转、钳口松卡、夹钳平行升降和夹钳倾斜五部分组成。(1)大车行走系统由双向马达21，单向阀16、17、18、19，溢流阀20，电磁换向阀11，和节流阀6组成 。(2)钳杆旋转系统由双向马达27，单向阀22、23、24、25，溢流阀26，电磁换向阀12，和节流阀7组成。(3) 钳口松卡系统由钳口松卡液压缸28、液控单向阀29、电磁换向阀13、和节流阀8组成。(4) 夹钳平行升降系统由夹钳升降液压缸32、33，单向阀31，过载溢流阀30，电磁换向阀14，和溢流阀9组成。(5)夹钳倾斜系统由夹钳倾斜液压缸36、37，单向阀35，过载溢流阀34，电磁换向阀15，和溢流阀10组成。(二)各液压支路系统油路分析1、大车行走启动电动机，油液由油箱1、出来经过滤油器2、与高压齿轮泵3、单向阀4，当电磁换向阀11左（右）位得电时，油液经过管道到达并推动液压马达运转，实现打车的行进（后退）然后油液经过节流阀6回到邮箱、通过控制节流阀的油液流量可以调节大车行走的速度。单向阀组16、17、18、19、20和溢流阀20实现当压力过高或过低实现对大车行走支路的保护和补油作用。2、钳杆旋转启动电动机，油液由油箱1、出来经过滤油器2、与高压齿轮泵3、单向阀4，当电磁换向阀12左位得电时，油液经过管道到达并推动液压马达运转，然后油液经过节流阀7回到邮箱、通过控制节流阀的油液流量可以调节钳杆旋转地速度，单向阀组22、23、24、25和溢流阀26实现当压力过高或过低实现对大车行走支路的保护和补油作用。3、钳口松卡启动电动机，油液由油箱1、出来经过滤油器2、与高压齿轮泵3、单向阀4，当电磁换向阀13左（右）位得电时，油液经过管道到达并推动液压缸实现钳口的加紧（松开），之后油液通过节流阀8由管道回到油箱，当压力过大时油液直接经过液控单向阀经溢流阀流回油箱实现对支路系统的保护。4、夹钳平行升降启动电动机，油液由油箱1、出来经过滤油器2、与高压齿轮泵3、单向阀4，当电磁换向阀14左（右）位得电，油液经过管道到达并推动液压缸实现机械手的平行上升（下降）之后油液经节流阀9流回油箱，通过调节节流阀的油液流量可以实现机械手平行升降的快慢，当机械手上升压力过大时油液经过溢流阀30流回油箱，当下降压力过大时经单向阀31后流回油箱实现对系统的保护。5、夹钳倾斜启动电动机，油液由油箱1、出来经过滤油器2、与高压齿轮泵3、单向阀4，当电磁换向阀15左（右）位得电，油液经过管道到达并推动液压缸实现机械手的左（右）倾斜，之后油液经过节流阀10流回油箱，通过控制节流阀的油液流量可以控制倾斜的速度。当机械手左倾阻力过大时，油液经过溢流阀34流回油箱；当右倾压力过大时油液经过单向阀35流回油箱，实现对系统的保护。（三）各液压元件明细表表1 各液压元件明细表序号名称规格型号数量厂家1齿轮泵CBG-20802山东青州液压装置有限公司2电磁溢流阀DBW25BG-1-30B/315.W220-50NZ5L/25北京华德液压装置有限公司3电磁换向阀WE10E20B/AW220-50NZ5L/24北京华德液压装置有限公司4电液换向阀WEH25E50B/EW220-50NETZ5L1北京华德液压装置有限公司5单向阀QA-F10-AB-110北京华德液压装置有限公司6液控单向阀DFY-F-80F1北京华德液压装置有限公司7节流阀LF-B205济南隆利液压装置有限公司8压力表Y-601济南隆利液压装置有限公司9滤油器WU631001济南隆利液压装置有限公司10油箱1四、各液压元件测试 液压元件检测工具：台钳、煤油（柴油）0.5L、矿泉水瓶二个、盆、棉布、新液压元件、待测液压元件。（一） 电磁换向阀的检测功能：利用电磁铁的通电吸合于断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向的，是电气系统与液压系统之间的信号转换元件，它的电气信号由液压设备中的按钮开关、限位开关、行程开关等电气元件发出，从而可以使系统方便地实现各种操作及自动顺序动作。检测：1、三位四通电磁换向阀将电磁换向阀从机械上拆下，将台钳张开30mm，泵的吸油口向下，当阀芯在中位时，用矿泉水瓶将煤油加在进油口P口，观察1分钟看看A、B、T口是否有油液，如果有油液，则电磁换向阀的中位是坏的。通过手动控制，将阀芯推到左位，用矿泉水瓶将煤油加在进油口P口，由于P与A、B与T相通，油液进入A口，观察1分钟看B、T口是否有油液，如果有油液，则电磁换向阀的左位是坏的。将阀芯推到右位，用矿泉水瓶将煤油加在进油口P口，由于P与B、A与T相通，观察1分钟看A、T 口是否有油液，如果有油液，则电磁换向阀的右位是坏的。2、二位二通电磁换向阀将电磁换向阀从机械上拆下，将台钳张开30mm，泵的吸油口向下，由于电磁换向阀的中位机能为O型，用矿泉水瓶将煤油加在进油口，观察1分钟看看出油口是否有油液，如果有油液，则电磁阀是坏的。（二） 齿轮泵的检测功能：是液压系统的动力元件，将电动机的机械能转换为液体的压力能，为液压系统提供压力油。其容积效率的高低，决定其是否满足系统的使用要求。1、泄漏测试：将台钳张开30mm，泵的吸油口向下，用矿泉水瓶将煤油加在出油口，观察1分钟液面下降的数据，与同型号的新泵对应的参数对比来判断。2、测泵的压力：将泵的出油口堵死，进油口向上，把泵翻过来固定好，将钳口打开夹好，进油口加需要的油，用板子转待测泵，若转的力矩和对应新泵该数据参数对比，若接近则说明该泵是好的，反之相差很大则该泵就不是好的。3、测泵的油封：进油口堵住不得漏油，将泵体下端盖夹到台钳上，油封槽加液压油，用扳子插两根铁棒使泵轴反转，若油封槽内液压油冒泡就说明泵的油封损坏，不冒就是好的。（三） 滤油器的检测功能：滤油器用于过滤在液压油中的杂质，是进入到液压系统中的油液的污染度降低，保证系统正常的工作。检测：目测观察其外表面是否有较多的污染物，对于网式过滤器采用煤油中浸泡30分钟后，用高压空气吹即可。对于其它的滤芯，应更换同型号的新滤芯。（四） 溢流阀的检测功能：主要作用是对液压系统定压或进行安全保护，起过载保护作用。检测：用台钳将进油口向上的溢流阀夹紧，将矿泉水瓶中的液压油加到溢流阀的进油口，观察，若出油口不流，在用细铁棒稍用力顶阀芯，这时加在进油口的液压油从出油口流出，则说明该溢流阀是好的。若刚加入的液压油不用细铁棒顶阀芯就从出油口流出，则说明该溢流阀是坏的。（五）液压缸的检测功能：液压缸在液压系统中将液压能转换成机械能的执行元件。检测：拿夹钳升降液压缸32、32举例，将液压缸的缸体固定，拆掉进油口与出油口，进油口接气泵，向液压缸内缓慢的打气，若出油口有气泡冒出，则证明液压缸有问题，否则液压缸是好缸。（六）单向阀的检测功能：单向阀的主要作用是控制油液的单向流动。液压系统中对单向阀的主要性能要求是：正向流动阻力损失小，反向时密封性能好，动作灵敏。检测：用台钳将进油口向上的单向阀夹紧，将矿泉水瓶中的柴油加到单向阀的进油口，观察，若出油口不漏油，则单向阀是好的，反之则是坏的。五、液压系统中液压油的选择和清洗(一)液压油的选择液压油的选择依据液压系统的额定工作压力选择液压油的种类，依据工作环境选择液压油的牌号。由于该系统的工作压力是31.5MPa,工作环境温度变化较大，所以该系统夏季选择68#抗磨液压油，冬季使用46#抗磨液压油，严寒地区使用32#低温抗磨液压油。本液压系统建议采用46#或68#长城抗磨液压油，清洁度满足ISO4406 18/13即NAS1638 9级或更高。往油箱加油时一定要使用10过滤精度的滤油机加油，绝对禁止使用废油。(二) 液压油的更换当液压系统第一次使用开始到200小时后，应该更换液压油，第二次使用开始到800小时后，更换液压油，此后应该每使用1000小时后就更换液压油，如油箱为通气孔油箱，应该800小时间隔更换液压油。更换液压油的最多时间不得超过1年；如果液压油混入水，形成乳化状或因温度过高，油液颜色变黑并有异味，杂质超过一定限度时，都要更换液压油。更换或补充的液压油必须是同牌号的，并且需经过过滤精度10的滤油车（滤油车参见图8）过滤，液压油更换的同时也应该更换进、回油过滤器。 图3 滤油车 （三) 液压系统的清洗 1 油箱的清洗方法本液压设备采用的是封闭的油箱以减少污染的进入并在油箱设置一个排油口。当油液受污染时，因更换液压油并对油箱进行彻底清洗，其方法为：打开油箱的排油口将系统回路中的废油排净，将油箱的出油口和回油口的管接头拆下，分别与高精度过滤车连接，高精度过滤车外观图参见图3。如果油箱污染严重则需更换新的油箱，油箱清洗后要同时更换吸、回油和加油口的过滤芯。2 液压系统的清洗方法当液压油受到污染时就要更换新的液压油，同时也要清洗整个液压系统，防止有废油存在管路中污染新的油液。其清洗的方法是：打开各液压泵和马达的上端的泄油口，向壳体内注入灌满经过10高精度的滤油车过滤的液压油。将补油泵的吸油管路与另外一个干净油箱的出油口相连，然后启动系统进行大车行走、夹钳倾斜、夹钳升降、夹钳倾斜、和钳口松卡反复进行三次以上，顺便要用橡胶锤敲打油液管道，之后排除费油，并将同牌号的液压油过滤后注入此油箱，完成调试，系统可再次投入使用。3 液压系统清洗时需注意的事项(1)一般液压系统清洗时，多采用工作用的液压油或试车油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸气或其它液体，防止液压元件、管路、油箱和密封件等受腐蚀。(2)清洗过程中，液压泵运转和清洗介质加热同时进行。清洗油液的温度为（50-65）时，系统内的橡胶渣是容易除掉的。(3)清洗过程中，可用非金属锤、棒敲击油管，可连续地敲击，也可不连续地敲击，以利于清除管路内的附着物。(4)液压泵采用间歇运转方式，有利于提高清洗效果，间歇时间一般为（10-30）min。(5)在清洗系统回路上，应加装过滤器或滤网。刚开始清洗时，因杂质较多，可采用80目滤网，清洗后期改用150目以上的滤网。(6)清洗时间一般为（48-60）小时，要根据系统的复杂程度、过滤精度要求和污染程度等因素决定。(7)为了防止外界潮气引起锈蚀，清洗结束时，液压泵还要连续运转，直到温度恢复正常为止。(8)清洗后要将回路内的清洗油排除干净。六、液压系统中故障的产生及排除方法故障是设备在寿命周期过程中必然要发生的现象，它使设备暂时或永久的丧失其功能。液压系统的故障往往是系统中某个元件产生故障所造成的，因此，需要找出发生故障的元件，就能排除液压故障。（一） 常见液压故障的产生及排除方法 1、大车行走时无法调速大车行走时无法调速，节流阀有问题，拆下节流阀检测，若有问题更换节流阀。2、夹钳无法倾斜出现夹钳无法倾斜时应该先检查夹钳是否卡住，如没卡住但仍无法倾斜需检查是否时溢流阀或单向阀的故障导致油液直接回油箱不经过液压缸，再者就是电磁换向阀损坏，及时更换受损元件可排除该故障。（二）其他故障排除：表2 其他故障排除表序号故障产生原因排除措施2调速阀转动时，平行升降上升速度不受控调速阀进出油管接错调换进出油管位置3停机时，机械手下降1. 电磁阀阻塞未复位2. 油缸活塞磨损间隙大拆下清洗，更换密封圈4油泵不供油压力低或压力不稳1. 漏油网堵塞2. 泵的间隙大，密封损坏或管道漏气1. 清洗滤油网，使之通油顺畅2. 更换零件或密封圈3. 拧紧接头或更换油管序号故障产生原因排除措施5调速范围小或不起作用阀芯弹簧力不够，阀芯磨损或节流孔堵塞1. 拆下调速阀清洗，更换相应零件2. 更换或过滤液压油6油泵不出油油泵旋转方向不对3. 校对电源线的相序7元件、管接头及油缸漏油密封圈老化或损坏4. 更换密封圈8管道或机床产生颤抖油箱油量不足或油网堵塞使油管吸空5. 清洗滤油网或油箱加油至油标中心9油路建立不起压力电磁阀不换向或电磁阀、液控单向阀、溢流阀阀芯卡住6. 电磁阀的电器插头插好防止松动，拆下各阀清洗七、液压设备的管理设备管理的好坏关系到产品的质量、成本，关系到安全生产，关系到企业生产资金的合理利用。设备的维护是设备管理中的一个重要环节，对液压设备进行定期保养、预防性维护，进行有计划的检修，可以使液压设备经常处于良好的性能状态，并发挥应有效能。(一) 对液压系统中液压油的保养液压系统的故障有70%是有液压油的污染造成的。液压油受到污染就会影响机械手的正常工作，并影响液压件（泵、马达）的使用寿命，严重时会损坏泵和马达。所以要定期检测液压油的品质，检查液压油是否受到空气污染、磨料污染、氧化变质、进水变质的影响，如有就要对液压油进行更换，对零件进行清洗。防止液压油变质要经常定期检测：液压系统油液的污染度，密封装置的的磨损或损坏，管路接头连接处是否有松动或漏油，系统的工作温度、压力，还要注意液压油物理性能的变化，保持液压油的物理性能的稳定性。这样可延长液压系统的寿命和防止故障发生。(二) 液压设备的管理液压设备维修，必须遵循5S管理制度，只有这样，才能保证安全、有序、保质保量的完成液压设备修复任务。1 整理彻底将用与不用的东西（备件和工具）区分清楚，并将不用的东西加以处理，它是改善作业现场环境的第一步，其目的在于：改善和增加作业面积，作业现场无杂物，通行道路畅通无阻，从而提高工作效率，消除工具和备件等混放不安全因素。2 整顿将拆卸的零件经过整理出来后加以定量、定位。整顿就是物品的放置方法的标准化管理，其关键在于做到定位、定品、定量，从而研究出正确的物品放置方法，进而使该法标准化。3 清扫就是修复作业人员完成一段工作后，要彻底将工作环境四周清扫干净，在清扫过程中注意是否有丢漏的零件，清扫工作应遵循以下原则：(1) 自己使用的物品如设备、工具等各工位要自己清扫而不依赖别人。(2) 对设备的清扫着眼于对设备的维护保养，清扫设备要同设备的检查和保养结合起来，清扫过程中如发现有油少、漏油等异常现象时必须查明原因并采取措施加以改进，而不能听之任之。4 清洁是指对整理、整顿、清扫之后的工作成果要加以维护使现场保持完善最佳状态。实施清洁作业时，要坚持三要三不要原则。(1) 三要原则：物品要清洁；现场作业人员的形象要清洁；现场作业人员的精神要清洁。(2) 三不要原则：不要放置不用的东西（与作业无关的物品）；不要弄乱现场摆放的物品；不要弄脏现场摆放的物品。5 素养要努力提高人员的素质，养成严格遵守维修管理制度的习惯和作风。素养是5S活动的核心，没有人员素质的提高修复的各项工作就不能顺利安全的开展，修复的质量也不能很好的保证。八、毕业总结两个多月的时间转眼过去了，在我自身的努力和杨老师的细心指导下，我的毕业论文也终于圆满的完成了。通过该课题的研究，我真切的感觉到学知识的重要性，也发现自己实际运用知识的能力还差得很远，但通过完成这次毕业论文有了很大程度的进步，也在处理实际问题上有了提高，同时也巩固了所学的知识和技能，为今后参加工作及进一步学习奠定了基础。我毕业论文的课题是20T锻造机械手的液压系统综述和故障测试与排除，通过此次毕业论文，不仅仅让我了解了20T锻造机械手的工作原理、维修和保养方法，还给了我一个学习并检验液压方面的知识的机会，使得我的知识体系更有条理。更重要的是此次毕业论文锻炼了我独立思考的能力，树立了