卷取机上压辊油缸端盖螺丝断裂故障分析

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某轧钢厂平整线卷鳃上压辊安装在卷鳃的主齿轮箱上，在生产过程中，当钢卷尾部离开出口夹送辊时，由于此时卷鳃张力消失 ，这时钢卷尾部与钢卷之间不能紧压；这时需要将上压辊压下 ，将钢带尾部紧紧压靠在钢卷上，避免钢卷松卷 ，压尾辊由液压缸驱动进行压下。但是就在使用过程中，上压辊压靠钢卷，油缸端盖螺栓全部断裂，造成大量漏油并污染设备与钢卷，造成设备故障。

图 1 现场断裂螺栓买物图1 问题分析对断裂螺栓的原因分析，主要从螺栓选型是否合适，及液压系统设计是否合理两方面着手。

1)螺栓强度校核分析油缸压盖使用的是 M20 8.8级螺栓。因为螺栓上的螺纹为斜面方向，所以螺栓的有效直径小于螺栓实收稿日期：2012-ll-O8作者简介：肖矿荣(1982-)，男，陕西渭南人，工程师，本科 ，主要研究方向为连铸机设备维护工作。

56际净直径。螺栓的有效直径 D。计算方法如下：D D-昔。 t20-昔 ·3-17mm式中 D --螺栓有效直径(mm)；- 螺栓实际直径(mm)；f--螺距(mm)。

在实际工作中，螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行，如图 2所示的缸盖螺栓联接，即为承受轴向外载荷的联接。在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力 ，接合面受压力 F；工作时，在轴向工作载荷 F作用下，接合面有分离趋势，该处压力由 减为 ，称为残余预紧力，同时也作用于螺栓，因此，螺栓所受总拉力 应为轴向工作载荷 F与残余预紧力 之和，即：Fon ，但是由于此油缸工作过程中是变载荷，所以Po F.。

图 2 受轴向载荷螺栓联接工作载荷作用前后受力螺栓的强度校核与设计计算式分别为：： 孚≤堕 4式中 螺栓有效直径，这里为 17mm；DDoHydraulics Pneumatics& Seals，NO.04.2013- - 预紧力.根据手册查出8.8级螺栓预紧力为125kN；0r- 螺栓联接的许用应力 ，8.8级螺栓 [0r800MPa。

将各参数带入计算得到6rv：卫 ：716MPa<[tr]"trd42)螺栓直径选择校核分析实际中使用的油缸内径为 100mm.实际载荷最大时系统压力为 15MPa所以最大载荷：，2Sxp孚xp1.175×10 N螺栓的直径校核与计算式为：d≥/式中 螺栓直径(mm)，实际选取 M20螺栓；- - 最大载荷； --螺栓联接的许用应力选为 800MPa。

将参数带人式中计算得到：d≥、/ mm由此可见实际螺栓直径选择饮合实际需要。

3)液压控制分析根据图3分析，当上压辊压靠钢卷时，换向阀b相通电，压力油将液控单向阀打开，系统压力通过减压阀降低为 7MPa。油路进入油缸无杆腔推动液压缸动作，压靠钢卷 ，当上压辊压靠钢卷贴紧后无杆腔憋压压力不断上升，当达到压力开关设定值后换向阀回到中位，油缸保持压力压紧钢带。换向阀保持在中位时系统通王 ： )l r。

m 匪 习. 1 L. .L 几r - Xl lP bP T图3 液压原理图过安全卸荷阀来保护有杆腔，当达到 15MPa系统自动泄压。所以系统工作在 7～15MPa之间。根据现场观察，发现有些操作工存在错误的操作习惯，在压下后仍然继续转动卷筒，这时换向阀处于中位，液压缸无杆腔处于憋压状态。

F1 l- l二二[f---图 4 受力情况分析图F1为钢卷转动时对油缸的挤压力， 为无杆腔液压油背压对活塞的压力 。

根据力的平衡作用，Fl端盖螺栓能承受的最大拉力：T2×s ×t式中 [cr]--螺栓承受的应力 800MPa；d 螺栓直径为 17mm带人式中得到：，2] cr×孚 181kN叶 也就是说端盖能承受的最大力为 181kN，所以在上压辊压靠在钢卷上时，卷鳃继续转动此时上压辊油缸无杆腔相当于-个密封容器，所以此时钢卷直径增大使其受到钢卷挤压，其挤压力可以轻易超过螺栓能承受的最大拉力，最终导致螺栓断裂。

2 建议与实施(1)由于存在不正确的操作方式，所以在程序中加入连锁条件，即当上压辊下压后压力开关触发。不允许转动卷鳃，避免人为错误。当压力开关失压后此时可以转动卷鳃但当压力超过设定值后(见图5)，发出上压辊抬起命令确保上压辊不被钢卷挤压。

检测I并且图 5 连锁 程序示意 图(2)在无杆腔也加入-个安全卸荷阀，确保上压辊超压时能对其起到保护作用。

3 嗅在电气与液压系统双重保护下 ，再没有出现过上压辊螺丝断裂的情况，彻底杜绝了此类事故的发生。为安全生产提供了保证，确保了设备的稳定运行，大大降57液压 气动 与密 封，2013年 第 04期航空救援绞车电液伺服系统仿真研究朱武峰，李旭东，丁文勇，孙文胜(海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 266041)摘 要：分析了航空救援绞车系统的特点及电液伺服控制工作原理。利用 AMESim软件，建立了航空救援绞车电液伺服系统的仿真模型，并进行了仿真研究 ，表明该系统具有较高的提升速度控制精度和良好的速度跟随特性；超载对系统的工作影响显著，在使用中，应避免超载运行。

关键词 ：液压马达；仿真；航空救援绞车；AMESim中图分类号 ：TH137.86 文献标识码：A 文章编号：1008-0813(2013)04-0058-03Simulation Research of Electro--hydrauhc Servo Systemfor Aviation Rescue W inchZHU Wu-feng，LI Xu-dong，DING Wen-yong，SUN Wen-sheng(Naval Aeronautical engineering Institute QingDao Campus，Qingdao 266041，China)Abstract： The character of aviation winch system for rescue and working principle of electro-hydraulic servo control are analyzed。

Based on the AMESim software， a simulation model of electro-hydraulic servo system of aviation winch system for rescue isestablished.Using this model， simulation has been performed and shows that this system has high speed control accuracy and good speedtracking characteristics.And overload make a bad efect on this system，it wil be avoided in using。

Key words： hydraulic motor； simulation； aviation rescue winch； AMESimO 引言直升机在海上救生、自然灾害救援中发挥着越来越重要的作用。救援绞车-般分为手动、液动和电动等几种类型，其中液压绞车是利用液压马达直接或通过减速齿轮来拖动滚筒的-种提升机械，其输出功率大，占用体积小，工作可靠有效，目前已广泛应用于直升机救援领域。但是现有液压救援绞车存在着靠人工手动操纵，控制水平低，调速精度不高的问题，影响着航空救生提升系统效率。本文把电液伺服技术应用于绞车泵控马达容积调速系统，对现有的航空绞车电液伺服系统进行改收稿 日期 ：2012-11-27作者简介：朱武峰(1971-)，男，湖北黄石人，讲师，硕士，从事飞机工程及应用领域的教学与研究工作。

进设计。并对系统进行基于AMESIM进行仿真研究分析，以提高航空救援绞车的控制精度和自动控制水平。

1 航空救援绞车系统工作原理液压救援绞车能够在直升机悬停的情况下，吊起、放下人员或货物。其工作原理如图 l所示。电液伺服阀通过控制液压缸 ，改变双向变量泵斜盘角度，以调节泵源的输出流量及流动方向。由变量泵和液压马达组成的液压系统完成航空救援绞车的提升和下降动作。液压马达通过两级减速机构驱动鼓轮；在向上的方向，马达驱动刹车和自由轮盘；-停下来 自由轮盘就在它的锁紧装置里被固定，刹车轮盘锁紧，货物保持不动；在向下的方向，马达就松开刹车轮盘(只要马达不停)，货物下降；在行程的上终点，和缆绳连在-起的可动制动片使行程上