在电解铝用碳阳极生产厂中，500 t油压
破碎机是十分重要的设备，它是用来破碎不合格的生、熟阳极块的。破碎机主要由挤压装置、液压站及管路系统等三部分组成。其碎料程序是：
当起重机将需要破碎的碳块送到挤压装置后，两个侧部油缸动作，带动冲头前进，同时打开充液阀，油箱的油便被吸入主油缸一柱塞缸的后腔；当冲头触及碳块后，油压开始上升，当压力达到压力继电器设定值时，侧部油缸停止前进，延时后自动关闭充液阀并接通高压油，由主油缸加压前进；当油压达到设定值后，保压一段时间，使碳块充分破碎，同时油压开始下降；当压力低于设定值时，侧部油缸开始带动冲头后退，并自动打开充液阀，主缸内的油流回油箱；当冲头碰到限位开关后，侧部油缸停止后退；延时后，松料油缸自动前进，将破碎后的料推回挤压室中央。此时细料经格筛漏下，大块料仍留在筛上；当料油缸碰到前部限位开关后，经延时自动返回，直至碰到尾部限位开关，使计数器动作一次；计数器发出信号，两个侧部油缸再次带动冲头前进，重复上述动作，一直到破碎完成。
1、存在的主要问题
该设备自2002年投入生产以来，便陆续暴露出不少问题。其中部分问题经整改已取得不错的效果，如由于冬季环境温度过低，液压装置启动困难这一问题，通过在油箱底部增设电加热器与温控设备，已彻底解决。
但始终困扰着生产的难题为：
①主油缸动作不畅，破碎效率低。其主要表现是：当侧部油缸动作，拖动主油缸前进时，主油缸移动迟缓，甚至出现断续停顿状况；同样的情况也发生在侧部油缸带动冲头后退过程中。经多次实测，每块的破碎时间高达12～15 min，破碎效率远小于系统的要求，造成大量废块积压，影响到工艺配料。
②导轨磨损过快，严重时每月需更换一次。由此造成频繁�；�，不仅使维修费用和维修工作量大大增加，还使原本就紧张的破碎工作雪上加霜。
2、主要影响因素分析
2.1主油缸动作不畅，破碎效率低
与侧缸、冲头和充液阀等部件组合在一起的主油缸是破碎机的主要做功件，其推动冲头前进的的动力是通过充液阀获得的。充液阀的作用有二：一是当侧缸带动冲头快速前进时，活塞推动顶杆上移，由顶杆推开锥形阀芯，把充液阀打开，油箱里的油便通过A口及B口吸入主油缸内，起到快速充液，填补缸内真空的作用；二是当主油缸进行挤压破碎时，活塞下移，阀芯下部被压缩了的弹簧自动张开，拉动阀芯下降，并把充液口堵住。当打开高压油阀后，高压油便由P口沿着阀芯周围的空腔通过B口进入主油缸，以提高主油缸的压力进行破碎工作。同样，当侧缸快速返回时，带动主柱塞后退，主油缸内大量的油也是通过充液阀的A口及B口回到油箱。其B口与主油缸连接，A口与油箱连接，P口与高压管路连接。充液阀下端有一油缸腔，内有控制活塞，低压控制油通过C、D两口推动活塞上下运动，以达到开闭阀芯的目的。充液阀的结构简图见图1。
由上可知，该充液阀是一种卸载式液控单向阀，主油缸中液压油的吸入、排出，都取决于控制活塞的位置�？刂苹钊蚩缎畏�，必须克服三方面的阻力：
①锥形阀芯上腔高压油的压力；
②弹簧的向下推力；
③活塞与控制油缸内壁之间的摩擦力以及锥形阀芯下部导杆与导向套之间的摩擦力等。
如果活塞对卸载阀和锥形阀芯的推力不够大，会使阀芯无法打开或者打开不充分，从而影响主油缸的回退速度和前进速度，严重时甚至使主油缸无法动作。充液阀的卸压过程分两步，首先控制活塞上移顶开卸载阀的阀芯，使主油路卸压，然后再顶开锥形阀芯。这样可减小控制压力。由设备使用说明书可知，由P口进入冲液阀的高压油压力高达16MPa，推动活塞的控制油压力为7 MPa。经观察，两者之差形成的推力不足以充分打开充液阀。从结构上分析该阀，可以认定活塞上的两道Yx形密封产生的摩擦力不是很大，弹簧力也仅仅起到使锥形阀芯复位之作用。但是，导向套支撑环仅有一道，并且加工粗糙，与阀体的连接采用焊接方式，使阀芯的导向结构定位精度不高；加之导向套设计单薄，刚性不足，充液阀的安装方式又为卧式工作状态，使整个锥形阀芯呈悬臂结构，受力方式不合理，这势必造成摩擦阻力加大。因此，可以认为由于锥形阀芯背压较大及导向部分设计不合理造成锥形阀芯开度不足。
2.2导轨磨损严重
冲头由冲头架、齿板、导槽及压条等组成。导槽与机架内侧的导轨相配合，导轨对冲头起导向作用，使冲头沿导轨前进与后退。观察导槽及导轨，可见导向面磨损严重。造成磨损严重的可能原因有：冲头组件过重，与导轨摩擦力较大；安装不合理，存在啃轨现象；导轨与导槽形成的摩擦副异常。经分析图纸，冲头重量对磨损的影响并不突出，这在类似设备中可得到印证；通过观察分析运动轨迹，证明安装是合乎要求的；进一步研究图纸察看现场，我们认为症结在机构设计上。该导轨设计为开式，无任何防护措施，致使在破碎碳块的过程中，大量的粉状物料粘附于导轨面，恶化了摩擦面，同时，设计中存在接触面无润滑这一缺陷，这样，尽管导轨由耐磨合金制成，仍使其很快磨损。
3、改造方案
3.1改造回路
鉴于充液阀存在导向套单薄，密封环加工精度不高等设计和制造缺陷，最初方案为更换充液阀，但由于技术的进步，各生产厂家的充液阀都采用立式结构。而现有系统是按卧式结构设计的，现场已无足够的空间位置，要想使用新型充液阀，必须对液压站、管路系统等做相当大的改造，所涉及的工作量大、费用高、工期长。如果实施，将是得不偿失的。在充分分析充液阀的结构及液压系统原理图后，确定了保留原充液阀，只对控制回路进行改造的方案。其主要内容为：将控制充液阀活塞的低压油路改为高压油路，为保持恒压补充泄漏，同时吸收液压冲击，在该油路上增加一个蓄能器及相应的控制阀，改造后的控制原理图（部分）见图2。
说明：件1、2、3、4位新增元件；件1为叠加块，件2为蓄能器用安全阀组，件3为蓄能器，件4为固定组件。改造后的控制油压经过试验后设定为11MPa，蓄能器的容量按照活塞的工作腔来设计。
3.2更换已磨损导轨
沿导轨纵长方向每边新加润滑点8个，以改善导轨的润滑条件。同时在两端安装刮板，以清洁导轨表面。同时，修改维护规程，要求操作人员每班注油两次，清理导轨及冲头架内的积灰一次。
4、实施效果
自2003年冬改造完成之后，设备运行稳定，单块破碎时间基本稳定在7.5 min，超过了配料工艺要求的8.5 min/块，导轨导向面未见明显磨损，冲头动作平稳，满足了生产要求。
