液压铆钉机的结构改进与性能提高之方法探究

    广东某交通装备企业为了适应火车的生产需要，陆续配备了多台进口的液压铆钉机。这些液压铆钉机在最初的生产中运转基本正常，但在生产任务量加大后开始频繁发生故障。具体表现为连续使用时达不到额定压力。

    1、原因分析

    为了从根本上解决液压铆钉机在连续使用中性能下降达不到额定压力的问题。厂家找到我们，请求我们为其公司的铆钉机进行改进，娄星机械通过在该设备使用现场的实际观察，发现在连续使用过程中铆钉机温度明显升高，并且随着液压系统温度的升高设备性能呈下降趋势，最终因达不到额定压力而无法使用。通过对观察到的现象分析后认为:造成液压铆钉机连续使用时性能下降的原因是由于铆钉机油箱容积过小，大量连续的铆接作业使得液压系统发热导致油温升高，升高的温度使液压油黏度下降并进一步导致液压系统内部密到件的变形和间隙变化，造成内部泄漏增加，而油泵的流量偏小不足以补偿内部泄漏，因此造成了整个系统的性能下降，使达到额定压力的时间延长。达到额定压力时间延长使铆钉机处在升压工作状态的时间加长，从而使液压系统发热更加严重，并进一步导致整个系统的性能下降，形成了恶性循环，最终导致铆钉机无法使用。

    2、解决方案

   2.1增大油箱容积降低系统发热

    铆钉机的体积很小，其油箱容积只有2.5升为了增大其油箱的容积，制做容积为50升的附加油箱，用管道将附加油箱与铆钉机油箱连接并使两油箱中的油液能够循环以达到降低液压系统温度升高速度的目的。

   2.2提高液压系统流量补偿内部泄漏

    铆钉机所使用的高压径向柱塞泵的流量为1.15L/min，其最高工作压力可达100MPa，因此其价格昂贵且在国内难于购买为了提高液压系统的流量，用管道将两台铆钉机的高压径向柱塞泵并联。并联后的液压系统流量增加到原铆钉机液压泵流量的2倍，即2.3L/min为了适应二倍于原铆钉机液压泵流量的液压系统流量，使用通径更大的液压控制阀代替原铆钉机液压控制阀，并根据所选用的液压控制阀的结构和安装方式重新设计制做液压通道集成安装块以代替原铆钉机的液压集成块。

   2.3重新设计电气控制系统适应液压系统的控制要求

    对电气控制系统进行重新设计，用程序控制器代替原来的继电器控制线路，并在电气控制系统中增加电接点压力表。电接点压力表具有高压指针和低压指针，将电接点压力表安装在液压系统的高压油路上，根据实际测量将低压指针设定为20Mpa，将高压指针设定为60Mpa低压指针的常闭触点K2和高压指针的常开触点K3分别与程序控制器的I2, I3输入点连接，并通过编制程序使程序控制器在电接点压力表的低压指针的常闭触点K2断开时开始计时，并设定电接点压力表的低压指针的常闭触点K2断开时间超过8秒钟系统停机并报警，以实现高压限时保护功能。通过该功能可保证铆钉机保持正常工作压力在合理的时间范围内，防止因异常情况发生时铆钉机长时间保持较高工作压力的危险。通过编制程序使程序控制器在电接点压力表的高压指针的常开触点K3闭合时系统停机并报警，以实现超压安全保护功能_其作用是系统一旦因异常情况超过设定的最高工作压力，系统就立即报警并停机。

   24简化活塞结构，降低活塞制造的难度并延长使用寿命

    由于在新设计的控制系统中增加了超压保护功能和高压限时保护功能，不仅使得整个系统的安全性大大提高，而且可使铆钉机活塞的结构得到简化，从而提高活塞使用寿命。原铆钉机为了保障设备及工作人员的安全，活塞设有卸荷孔，并在卸荷孔内安装卸荷导杆。卸荷导杆与卸荷孔之间的配合非常精密，配合公差在0.01～0.02mm。卸荷导杆既能在卸荷孔中自由的滑动又能保证密封，不使活塞分隔的两个腔室之间发生泄漏。但由于卸荷导杆在卸荷孔内滑动时会产生摩擦，导杆或孔稍有磨损就不能满足其精密的配合要求，从而发生泄漏，使铆钉机达不到额定的工作压力，必须更换活塞。

    在新设计的控制系统中增加了超压保护功能和高压限时保护功能后，用电气控制的方法实现了铆钉机活塞上卸荷孔与卸荷导杆所实现的功能，进而可对铆钉机活塞进行改进，取消卸荷孔与卸荷导杆，这就使铆钉机活塞的结构得到简化，降低了活塞制造的技术难度并且延长了活塞的使用寿命。

    3、结论

   1)通过增大油箱容积有效的降低液压系统温升速度和提高了散热效率。经检测在长时间连续使用后系统温度维持在40℃左右，比改进前的油温80℃下降近40℃，极大的改善了液压系统中各元件的工作条件。

   2)通过将两台高压径向柱塞泵并联的方法提高液压系统流量补偿内部泄漏。有效的提高了铆钉机的工作速度，使铆钉机完成一个工作循环的时间从13秒缩短到8秒。按照每天实际需要完成1300个工作循环计算，每个工作日可缩短工作时间1.8小时。这大大的缩短了操作人员的工作时间，提高了生产效率。

   3)通过重新设计电气控制系统，用可编程序控制器代替了原来的继电器控制线路，使得电器故障率大幅圈氏;由于在新设计的控制系统增加了电接点压力表，并结合可编程序控制器的控制功能实现了超压保护功能和高压限时保护功能，使得整个系统的安全性大大提高。

   4)由于在重新设计的铆钉机控制系统中用电气控制的方法实现了铆钉机活塞上卸荷孔与卸荷导杆所实现的安全保护功能，因此使铆钉机活塞的结构得到简化，圈氏了活塞制造的技术难度并且成倍的延氏了活塞的使用寿命。通过在实际使用中测算，经改进后活塞维修成木从每次4000元下降到每次300多元，并且铆钉机维修次数大大下降，节约了大量的人力物力，取得了很好的经济效益。