1、水泵軸承液壓壓裝機(jī)技術(shù)改造實(shí)踐楊孟濤1 張勇2 金紅偉3 王曉梅11重慶科技學(xué)院 2重慶工商大學(xué) 3農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定總站 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：對原有的水泵軸承液壓壓裝機(jī)進(jìn)行改造，采用了一種新型的壓裝行程精度控制的方法，設(shè)計(jì)了壓裝力檢測和報(bào)警系統(tǒng)，通過基于PLC和交互式人機(jī)界面的方式實(shí)現(xiàn)控制功能。實(shí)施后應(yīng)用效果良好。關(guān)鍵詞：水泵 軸承 液壓壓裝機(jī) 行程控制 PLC 人機(jī)界面中圖分類號：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 引言發(fā)動(dòng)機(jī)水泵是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的部

4、件。由于發(fā)動(dòng)機(jī)水泵通常使用離心式水泵，旋轉(zhuǎn)軸軸承的裝配是水泵加工中的重要工序。大多數(shù)工廠采用液壓壓裝機(jī)進(jìn)行裝配。但國內(nèi)很多工廠的相關(guān)液壓壓裝機(jī)仍存在較多問題，主要表現(xiàn)在：（1）控制系統(tǒng)原始，多采用繼電器、接觸器組成的硬件控制系統(tǒng)，存在線路復(fù)雜、系統(tǒng)體積大、耗電多，且由于繼電器觸點(diǎn)為機(jī)械觸點(diǎn)，工作頻率較低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短，系統(tǒng)故障率較高、可靠性差，當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，必須重新設(shè)計(jì)，改變硬件結(jié)構(gòu)，造成時(shí)間和資金的浪費(fèi)；1（2）控制精度不高，雖然部分設(shè)備使用了高精度的傳感器能基本達(dá)到要求，但成本很高；（3）缺乏足夠的檢測、報(bào)警功能等，不能對加工、裝配過程中的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警。 針對這

5、些問題，我們對長安馬自達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)水泵軸承液壓壓裝機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，設(shè)備改造后使用至今已有三年多，效果良好、穩(wěn)定。現(xiàn)就改造實(shí)踐過程中的經(jīng)驗(yàn)和心得與業(yè)界同仁分享，大家共同提高。2 壓裝機(jī)液壓系統(tǒng)6 6 1、保壓溢流閥2、二位二通電磁閥 3、液壓缸 4、三位四通電磁閥5、安全溢流閥 6、調(diào)壓溢流閥圖1 液壓原理圖改造后的壓裝機(jī)液壓原理圖如圖1所示。油泵主油路壓力由調(diào)壓溢流閥控制，它可以安裝在液壓壓裝機(jī)操作面板上，方便操作人員調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力。安全溢流閥調(diào)定壓力高于調(diào)壓溢流閥，主要起保護(hù)作用，保證液壓機(jī)的壓力不過載。保壓溢流閥調(diào)定壓力要足夠低，使工件壓裝到位后進(jìn)入保壓狀態(tài)時(shí)，僅提供較小的保壓壓力，確保

6、液壓壓裝機(jī)的下壓動(dòng)作停止。三位四通電磁閥控制壓裝動(dòng)作的上升和下降，二位二通電磁閥控制系統(tǒng)是否進(jìn)入保壓。系統(tǒng)對回程過程作了處理，先讓調(diào)壓壓力閥起作用，這時(shí)壓力較大，回程較快，然后讓保壓調(diào)壓閥起作用，一直到上限位。這時(shí)壓力較小，避免了回程沖擊。3 壓裝行程精度控制原有設(shè)備采用的方法是在液壓壓裝機(jī)上設(shè)置限位柱等硬限位。如圖2中的軸承壓裝機(jī)通過限位柱限制液壓油缸的行程來保證裝配精度。但如果壓裝件本身的精度不高時(shí)，由于限位柱的高度是恒定的，可能造成較大的裝配誤差。圖2 限位柱控制壓裝行程其它控制壓裝精度的方法有：（1）機(jī)械式行程開關(guān)、無觸點(diǎn)式的接近開關(guān)等，這種方法簡單、可靠、操作方便，但其控制精度低，無

7、法滿足高精度壓裝加工的要求；（2）使用直線位移傳感器等高精度測試器件（如：電阻式、電磁感應(yīng)式、光電式、磁致伸縮式、超聲測距式、磁柵式等）【2】，雖然可以滿足精確檢測控制的要求，但傳感器和相應(yīng)控制系統(tǒng)的成本較高，而且在壓裝件本身精度不高的情況下，仍不能滿足壓裝精度要求，限制了應(yīng)用的范圍。我們在改裝的液壓壓裝機(jī)上使用新型的行程控制裝置，如圖3所示。發(fā)訊彈片是其中最關(guān)鍵的部件，當(dāng)壓裝到位后，發(fā)訊彈片向PLC輸入一個(gè)開關(guān)量的信號，精確控制液壓系統(tǒng)的上、下動(dòng)作，保證軸承壓入水泵殼的深度。1、 油缸活塞桿 2、壓機(jī)上模 3、軸承 4、水泵殼體 5、壓機(jī)下模 6、絕緣塊 7、發(fā)訊彈片 8、信號線圖3 裝置原

8、理圖具體控制原理：（1）下模、水泵殼體、液壓機(jī)機(jī)身應(yīng)是導(dǎo)電材料，它們應(yīng)可靠接地；（2）發(fā)訊彈片選用錳鋼等彈性導(dǎo)電材料，厚度保持在0.5mm左右，這樣保證其既有足夠的彈性又不易變形；（3）絕緣塊可采用絕緣膠木等材料經(jīng)機(jī)械加工而成。在軸承沒壓裝到位前，保證發(fā)訊彈片懸空；（4）當(dāng)液壓機(jī)上模向下運(yùn)動(dòng)把軸承壓裝到位后，發(fā)訊彈片與水泵殼體接觸，如下圖4，相當(dāng)于發(fā)訊彈片接地，這樣通過信號線輸入到PLC的信號為低電平， PLC輸出控制信號使液壓機(jī)上模下壓動(dòng)作停止。圖4 工件壓裝到位的狀態(tài)該裝置能滿足液壓機(jī)行程精確控制的要求，精度可達(dá)到20m以下。具體應(yīng)用在壓裝加工時(shí)，特別適合于裝配部件本身的重復(fù)尺寸精度不高的

9、情況。該裝置控制精度高、簡單耐用、成本低、安裝調(diào)試方便。該技術(shù)已獲得實(shí)用新型專利證書（專利號：ZL 2008 2 0098323.9）【3】。4 壓裝力檢測系統(tǒng)如圖5所示改造后的液壓壓裝機(jī)的效果圖。我們采用S型拉壓力傳感器作壓裝力的檢測。把傳感器安裝在油缸活塞和上模具之間。由于初始時(shí)，傳感器承受上模具的重力，需要預(yù)先調(diào)零。在把軸承壓入水泵殼體的過程中，傳感器實(shí)時(shí)檢測壓裝力，并通過人機(jī)界面顯示出來。如果壓力超出上、下限，將及時(shí)報(bào)警，并停止壓裝。在壓機(jī)床身上設(shè)置了兩個(gè)接近開關(guān)，如圖5所示。上限位接近開關(guān)控制油缸活塞上升的上限位。壓裝力檢測點(diǎn)接近開關(guān)安裝在相對上模具下限位稍高的位置，作用是當(dāng)活塞帶動(dòng)

10、上模具下行，到達(dá)該接近開關(guān)位置時(shí)，停止壓裝力的檢測。這是因?yàn)槿绻麤]有該接近開關(guān)，系統(tǒng)將一直檢測和比較壓裝力，由于上模具上升過程中，沒有壓力，如果仍作檢測、判斷，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)警。圖5 壓裝力機(jī)械結(jié)構(gòu)效果圖5 電氣控制系統(tǒng)5.1 控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖6、7所示是系統(tǒng)的電氣原理圖和PLC的I/O電氣接口圖，PLC采用臺達(dá)DVP32ES00R24，人機(jī)界面采用TD220小型交互式人機(jī)界面。人機(jī)界面和PLC采用RS-232通信。圖6 電氣原理圖圖7 PLC的I/O電氣接口圖5.2 交互式人機(jī)界面的功能 圖8 壓裝力顯示界面圖8是人機(jī)界面的壓裝力顯示界面，它可以顯示壓裝機(jī)的實(shí)時(shí)壓裝力，通過上面的“SET”鍵

11、可以進(jìn)入相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定界面。圖9 壓裝力上下限設(shè)定界面圖9是壓裝力上下限設(shè)定界面，通過該界面設(shè)定壓裝力的上下限，當(dāng)檢測的實(shí)時(shí)壓裝力超限，PLC發(fā)出聲光報(bào)警指令，并停止壓裝動(dòng)作。圖10 壓裝時(shí)間設(shè)定界面圖10是壓裝時(shí)間設(shè)定界面，分別設(shè)定壓裝過程中的下壓、保壓，以及回程時(shí)的壓力切換時(shí)間。參數(shù)的設(shè)定以實(shí)際的工藝要求而定。5人機(jī)界面上用于設(shè)定和顯示的各參數(shù)命名為數(shù)據(jù)寄存器（D），從而與PLC控制程序建立聯(lián)系。6 結(jié)論針對原有水泵軸承液壓壓裝機(jī)的不足之處，提出了新型的行程精度控制方法，采用了基于PLC的電氣系統(tǒng)和交互式人機(jī)界面控制方法實(shí)現(xiàn)了壓裝行程的精確測量、壓裝力的自動(dòng)檢測、報(bào)警等功能。對于相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造具有很好的指導(dǎo)和借鑒作用，能有效的縮短開發(fā)周期和成本，快速提升設(shè)備的自動(dòng)化水平、運(yùn)行精度和效率等。參考文獻(xiàn)1 郁漢琪