水泵轴承液压压装机改造实践

1、水泵轴承液压压装机技术改造实践杨孟涛1 张勇2 金红伟3 王晓梅11重庆科技学院 2重庆工商大学 3农业部农业机械试验鉴定总站 Improvement of Water Pump Bearing Hydraulic Assembler Yang mengtao1 Zhangyong2 Jin hongwei3 Wang xiaomei11 Chongqing University of Science and Technology2Chongqing Technology and Business University3China Agricultural Machinery Testing

2、Center摘要：对原有的水泵轴承液压压装机进行改造，采用了一种新型的压装行程精度控制的方法，设计了压装力检测和报警系统，通过基于PLC和交互式人机界面的方式实现控制功能。实施后应用效果良好。关键词：水泵 轴承 液压压装机 行程控制 PLC 人机界面中图分类号：TP271Abstract：According to reforming of the original water pump bearing hydraulic assembler, a new type of hydraulic stroke precision control method is adopted. The pres

3、s-fit force detection and alarm function are analyzed. Achieves the control function based on PLC and interactive human-machine interface. The assembler works well After the improvement.Key words：Water pump Bearing Hydraulic assembler Stroke control PLC Man-machine interface 1 引言发动机水泵是发动机冷却系统中非常关键的部

4、件。由于发动机水泵通常使用离心式水泵，旋转轴轴承的装配是水泵加工中的重要工序。大多数工厂采用液压压装机进行装配。但国内很多工厂的相关液压压装机仍存在较多问题，主要表现在：（1）控制系统原始，多采用继电器、接触器组成的硬件控制系统，存在线路复杂、系统体积大、耗电多，且由于继电器触点为机械触点，工作频率较低，在频繁动作情况下寿命较短，系统故障率较高、可靠性差，当生产工艺发生变化，必须重新设计，改变硬件结构，造成时间和资金的浪费；1（2）控制精度不高，虽然部分设备使用了高精度的传感器能基本达到要求，但成本很高；（3）缺乏足够的检测、报警功能等，不能对加工、装配过程中的故障进行实时监控、报警。 针对这

5、些问题，我们对长安马自达发动机水泵轴承液压压装机进行了技术改造，设备改造后使用至今已有三年多，效果良好、稳定。现就改造实践过程中的经验和心得与业界同仁分享，大家共同提高。2 压装机液压系统6 6 1、保压溢流阀2、二位二通电磁阀 3、液压缸 4、三位四通电磁阀5、安全溢流阀 6、调压溢流阀图1 液压原理图改造后的压装机液压原理图如图1所示。油泵主油路压力由调压溢流阀控制，它可以安装在液压压装机操作面板上，方便操作人员调整液压系统的压力。安全溢流阀调定压力高于调压溢流阀，主要起保护作用，保证液压机的压力不过载。保压溢流阀调定压力要足够低，使工件压装到位后进入保压状态时，仅提供较小的保压压力，确保

6、液压压装机的下压动作停止。三位四通电磁阀控制压装动作的上升和下降，二位二通电磁阀控制系统是否进入保压。系统对回程过程作了处理，先让调压压力阀起作用，这时压力较大，回程较快，然后让保压调压阀起作用，一直到上限位。这时压力较小，避免了回程冲击。3 压装行程精度控制原有设备采用的方法是在液压压装机上设置限位柱等硬限位。如图2中的轴承压装机通过限位柱限制液压油缸的行程来保证装配精度。但如果压装件本身的精度不高时，由于限位柱的高度是恒定的，可能造成较大的装配误差。图2 限位柱控制压装行程其它控制压装精度的方法有：（1）机械式行程开关、无触点式的接近开关等，这种方法简单、可靠、操作方便，但其控制精度低，无

7、法满足高精度压装加工的要求；（2）使用直线位移传感器等高精度测试器件（如：电阻式、电磁感应式、光电式、磁致伸缩式、超声测距式、磁栅式等）【2】，虽然可以满足精确检测控制的要求，但传感器和相应控制系统的成本较高，而且在压装件本身精度不高的情况下，仍不能满足压装精度要求，限制了应用的范围。我们在改装的液压压装机上使用新型的行程控制装置，如图3所示。发讯弹片是其中最关键的部件，当压装到位后，发讯弹片向PLC输入一个开关量的信号，精确控制液压系统的上、下动作，保证轴承压入水泵壳的深度。1、 油缸活塞杆 2、压机上模 3、轴承 4、水泵壳体 5、压机下模 6、绝缘块 7、发讯弹片 8、信号线图3 装置原

8、理图具体控制原理：（1）下模、水泵壳体、液压机机身应是导电材料，它们应可靠接地；（2）发讯弹片选用锰钢等弹性导电材料，厚度保持在0.5mm左右，这样保证其既有足够的弹性又不易变形；（3）绝缘块可采用绝缘胶木等材料经机械加工而成。在轴承没压装到位前，保证发讯弹片悬空；（4）当液压机上模向下运动把轴承压装到位后，发讯弹片与水泵壳体接触，如下图4，相当于发讯弹片接地，这样通过信号线输入到PLC的信号为低电平， PLC输出控制信号使液压机上模下压动作停止。图4 工件压装到位的状态该装置能满足液压机行程精确控制的要求，精度可达到20m以下。具体应用在压装加工时，特别适合于装配部件本身的重复尺寸精度不高的

9、情况。该装置控制精度高、简单耐用、成本低、安装调试方便。该技术已获得实用新型专利证书（专利号：ZL 2008 2 0098323.9）【3】。4 压装力检测系统如图5所示改造后的液压压装机的效果图。我们采用S型拉压力传感器作压装力的检测。把传感器安装在油缸活塞和上模具之间。由于初始时，传感器承受上模具的重力，需要预先调零。在把轴承压入水泵壳体的过程中，传感器实时检测压装力，并通过人机界面显示出来。如果压力超出上、下限，将及时报警，并停止压装。在压机床身上设置了两个接近开关，如图5所示。上限位接近开关控制油缸活塞上升的上限位。压装力检测点接近开关安装在相对上模具下限位稍高的位置，作用是当活塞带动

10、上模具下行，到达该接近开关位置时，停止压装力的检测。这是因为如果没有该接近开关，系统将一直检测和比较压装力，由于上模具上升过程中，没有压力，如果仍作检测、判断，会产生错误报警。图5 压装力机械结构效果图5 电气控制系统5.1 控制系统的构成如图6、7所示是系统的电气原理图和PLC的I/O电气接口图，PLC采用台达DVP32ES00R24，人机界面采用TD220小型交互式人机界面。人机界面和PLC采用RS-232通信。图6 电气原理图图7 PLC的I/O电气接口图5.2 交互式人机界面的功能 图8 压装力显示界面图8是人机界面的压装力显示界面，它可以显示压装机的实时压装力，通过上面的“SET”键

11、可以进入相应的参数设定界面。图9 压装力上下限设定界面图9是压装力上下限设定界面，通过该界面设定压装力的上下限，当检测的实时压装力超限，PLC发出声光报警指令，并停止压装动作。图10 压装时间设定界面图10是压装时间设定界面，分别设定压装过程中的下压、保压，以及回程时的压力切换时间。参数的设定以实际的工艺要求而定。5人机界面上用于设定和显示的各参数命名为数据寄存器（D），从而与PLC控制程序建立联系。6 结论针对原有水泵轴承液压压装机的不足之处，提出了新型的行程精度控制方法，采用了基于PLC的电气系统和交互式人机界面控制方法实现了压装行程的精确测量、压装力的自动检测、报警等功能。对于相关设备的设计和改造具有很好的指导和借鉴作用，能有效的缩短开发周期和成本，快速提升设备的自动化水平、运行精度和效率等。参考文献1 郁汉琪