李林

（廣州鋼鐵股份有限公司，廣東廣州　510381）

　　摘　要：詳細分析了精（jīng）軋機機架軸承平衡油缸漏油的三種情況及其產生（shēng）的原因，指出了這種油缸結構上存在的（de）缺陷，提出（chū）了相應的改進措施。

　　關鍵詞：精（jīng）軋機；軸承平衡油缸；漏油

　　1　前言

　　廣州鋼鐵股份有限公司煉鋼（gāng）總廠棒（bàng）材生產線是引（yǐn）進意大利達涅（niè）利公司的全連續棒材軋製生產線。該生產線的6台精軋機組使（shǐ）用達涅利公司較早開發的無牌（pái）坊短應力軋機，通過液壓馬（mǎ）達調節輥縫。輥縫調節時，液壓馬（mǎ）達轉動，帶動蝸杆軸，把動力同時傳遞到四個渦輪、四條拉杆，拉杆轉動使軸承座對（duì）稱同（tóng）步移（yí）動而起調節軋輥中心距的作用。拉杆和軸承座安裝（zhuāng）在軋（zhá）機立柱（zhù）上，8個平衡油缸安裝在立（lì）柱內，通過柱塞的（de）推力支撐軋輥軸承（chéng）座，使上下（xià）軸承座預張緊，類似彈簧作用，平衡油缸在（zài）生產過（guò）程中長期保壓，以（yǐ）保證輥縫的（de）穩定。平（píng）衡油缸中任何一（yī）個油缸泄（xiè）漏，均可引（yǐn）起輥縫變化失穩（wěn）而導致次品或堆（duī）鋼事故。

　　2　存在問題

　　投產初期，由於產量比較低（dī），精軋機（jī）機架運行比較穩定（dìng），但隨著產（chǎn）量的提高、品種規格的增加和使用年（nián）限（xiàn）長，設備磨損加劇，在生產中經常發現精軋液壓站（zhàn）油位非（fēi）正常下降的故障，經檢查，發現大都由於軸承平衡（héng）油缸漏油所致。平衡缸漏油既增加液（yè）壓油的消耗，又汙染環（huán）境，而且由於泄漏引起的輥縫變化，易（yì）造成堆鋼（gāng）或產生次品，嚴重時可導致崩孔和軋（zhá）輥斷裂事故。由於柱塞安裝在立柱內，若出現（xiàn）漏油處理比較困難，須卸下軋機，離線拆卸機架，裝輥（gǔn）也要投入大量人力和時間，對生產組（zǔ）織和工藝準備產生非常不利的影（yǐng）響。

　　3　原因分析

　　精軋機機架軸承平衡油缸（gāng）結構見圖1，其柱塞頭（tóu）密封使用唇形密封（fēng）圈，柱塞杆密封使用O形圈和P6單唇防塵圈（quān）。根據（jù）設計（jì）要求的（de）動作原理，柱塞頭密封起（qǐ）主要密封作用，柱塞杆密封（fēng）和防塵圈主要作用是防止外麵的髒物進入平衡缸（gāng）油腔內。正常情況下，如柱塞頭密封可靠（kào），有杆腔不應該有油，柱塞杆靠機架自重縮回。平衡油缸（gāng）漏油，主要有以（yǐ）下幾種情況。

圖1 精軋（zhá）機機架軸承平衡油缸結構圖

　　（1）使用進口的機架和柱塞（sāi）、柱塞頭，當更換唇形密封圈後，在機械手裝置（zhì）上試壓就開始漏油。

　　唇形密（mì）封圈是一種具有自封作用的密封圈，它依靠唇部（bù）緊貼密封偶合件表麵，阻塞（sāi）泄漏通道而獲得密封效果（其密封機理見圖2）。無內壓時，僅僅因唇尖變形而產生很小的接觸壓力（lì），在（zài）密封的情況下，與密封介質（zhì）接觸的每一點上均有與介質壓力相等的法向（xiàng）壓力，所以唇形圈底部將受到軸向壓縮，唇部受到周向（xiàng）壓縮，與密封麵接觸變（biàn）寬，同時接觸應力增大。當內壓升高時，接觸壓力（lì）的分布形式和大（dà）小進一步改變，唇部與密封麵配合更緊密，密封性能更好。在這裏，柱塞密封（fēng）使用不等高唇密封，長唇緊貼密封溝槽（這裏（lǐ）指柱塞杆）底部，與非（fēi）運動表麵接觸；短唇與運（yùn）動表麵接觸，降低動作摩（mó）擦力。拆卸檢查發現使用了杆用的Yx圈，機械手裝置壓力（lì）較低，主（zhǔ）要（yào）靠長唇產（chǎn）生的預壓力（lì）密封，短唇與活塞杆非運動表麵接觸，過盈量產生（shēng）的預壓力不足，與缸底接觸壓（yā）力過小而起不了（le）密封作用。

圖2 阻塞泄漏通道的密封機理圖

　　（2）使用進口的機架，當更換國產的柱塞、柱塞（sāi）頭後出現漏油。一般地，國產的柱塞和柱塞頭備件是通過對進口（kǒu）機架的柱塞和柱（zhù）塞頭進行測繪，然後根據其尺寸製造的。由於機架（jià）使用年限長，柱塞、柱塞（sāi）頭都存在不同程度（dù）的變（biàn）形、磨損，需及時更換，以保證（zhèng）生產。使用進口的機（jī）架，更換國產柱塞、柱塞頭備件後，在機械手裝置上試壓，沒（méi）有出現漏油（yóu），但投入使用就開始漏油。Z初估計（jì）是（shì）因密封（fēng）件老化而引起的，但更換新的密封件後仍（réng）然漏油（yóu）。Z後檢查（chá）柱塞和柱塞（sāi）頭，重新測量，發現國產的柱塞頭（見圖3a）溝槽尺寸（cùn）和原裝（zhuāng）進口的柱塞頭對比大了1mm。本（běn）應為4mm，現在是5mm。這可能是測（cè）繪時出現偏差造成的。溝槽過深，導致和柱塞杆及（jí）活塞用唇形密封件裝（zhuāng）配後，柱塞頭緊（jǐn）緊（jǐn）壓（yā）死密封件外唇邊，液壓（yā）油不能進入張開（kāi）的唇口（kǒu）內。壓力低時，靠唇邊變形產生的預壓（yā）力還可密封，當壓（yā）力升高到一定程度時（shí），由於液壓油不能到達唇口內，產（chǎn）生不（bú）了流體壓力（lì），而密封件內唇的預壓力不足於（yú）密封高壓油，從（cóng）而引起（qǐ）泄漏。機械手裝置液壓係統壓力（lì）約7MPa，生產（chǎn）線壓力一般（bān）超過10MPa，因而試壓不漏油而（ér）投入使（shǐ）用漏（lòu）油。把活塞R0.3的圓角（見（jiàn）圖3a）改為2×45°的倒角（見圖3b）後，使壓力油可進入唇口，唇邊在壓力下張開貼緊缸體（tǐ）內（nèi）壁密封，從（cóng）而解決了漏油（yóu）問題（tí）。

圖3 柱塞頭尺寸

　　（3）使用（yòng）進（jìn）口的機架和柱塞、柱塞（sāi）頭，當更換國產Yx密封圈（quān）後，在（zài）機械手裝置上試壓不漏油，投入（rù）生產線使用出現漏油。

　　上述漏（lòu）油情況發生後，我們拆下來檢（jiǎn）查（chá）發現國產的Yx密封圈唇高為11mm，而標準為10mm，導致裝配後柱塞頭壓死外唇，壓力油不能進入密封唇口內，單（dān）純靠內唇預壓力（lì）密封，壓力超過預壓力時就出（chū）現漏油。換為標準的活塞用（yòng）Yx密封圈後，消除故障。

　　另外，軋鋼線環境比較惡（è）劣，分析平衡油缸結構和（hé）密封形式，發現還存在另外可引起泄漏（lòu）的缺陷：①由於軋機使用環境惡劣，多粉（fěn）塵和汙水，還有輻射（shè）高溫，防塵（chén）圈若為采用丁腈橡（xiàng）膠的P6型（xíng）防塵（chén）圈，氧化鐵皮容易刮傷唇口（kǒu），不能有效防治汙染物進入柱（zhù）塞缸內。②柱塞（sāi）杆密封使用O形圈，摩擦阻力大，容易發生扭曲和擠出而失效。③襯套壁厚太小（隻有（yǒu）2mm），裝入立柱容易變形，造成缸筒同心度和圓度偏差太大，影響密封件的密封效果。而且襯套和立柱（zhù）焊接時（shí）也容易產生焊接變形。④法蘭和缸筒沒有密封（fēng）。雖然有（yǒu）杆腔不應該有油，但當活塞密封失效（xiào）時，液壓油跑到有杆腔而有（yǒu）可能從法蘭密封麵泄漏。

　　4　改進措施

　　由以上分析可知，隻要對平衡油缸的密封結（jié）構（gòu）和裝配尺寸稍作改進，就可解決漏油問題。

　　（1）將（jiāng）P6型防塵圈改為P8型，此種密封帶（dài）雙唇口，對髒物的刮擦能力強、耐磨損，可有效刮掉柱塞杆（gǎn）上的氧（yǎng）化鐵皮等雜物，保（bǎo）持柱塞杆和杆（gǎn）密封，防（fáng）止汙物（wù）進入液壓係統中。

　　（2）法蘭增加一（yī）溝（gōu）槽，安裝（zhuāng）O形密封圈，裝配後O形圈和襯套（缸筒）內壁接觸而起密封作用。

　　（3）柱塞與柱塞頭配合槽深改為（wéi）4mm，外（wài）圓倒較大（dà）的角度，裝上Yx密封（fēng）圈（quān）後，Yx密封圈和活塞軸向有1mm間隙，以保證壓力油可以（yǐ）到達唇口。

　　（4）正確選用活（huó）塞用唇形（xíng）密（mì）封圈，在這裏選用MERKEL公司的NA300型U型（xíng）密封圈，尺寸為30mm×40mm×10mm，無論是原裝進口還是國產的柱塞、柱塞頭備件均可使用。

　　（5）國（guó）產（chǎn）的柱塞頭因溝槽（cáo）尺寸比較（jiào）深，互換性較差，所以必須（xū）上車床車去1mm，外圓倒角2×45°，這樣才可使（shǐ）用在原裝的柱塞上。

　　（6）國產化精軋機機架製造時，要（yào）求襯套（tào）加厚（見圖4），立柱原來的內孔由44mm加大至50mm，以（yǐ）和襯套（tào）過盈配合裝（zhuāng）配，然後焊接，表（biǎo）麵磨平。

圖4 改造後襯套（tào）的尺寸

　　5　效果分析

　　通過以上改進，漏油問題（tí）徹（chè）底解決。大幅提高了密封件的（de）密封（fēng）性能和使用（yòng）壽命，較改進前壽命（mìng）提高3倍以上。改進前密封件Z多可使用3個月，改進後正常使用壽命1年以上。大幅降低了液壓油的消耗，改進前精軋液（yè）壓站（zhàn）每個月添加20桶；改進後每個月添加不不超過8桶，平均每（měi）年可節省液壓油（yóu）96桶（tǒng），直接降低生（shēng）產成（chéng）本15萬元（yuán）。減輕了精軋機機架（jià）維修和維護勞動強度，平衡油缸漏油檢修機架須整體拆卸，耗時費力，平衡油（yóu）缸漏油處理投入人力3～4人，檢修時間需3天；改進後平衡油缸幾乎不（bú）漏油，機架漏油檢修很少，平時隻需作日常性維護。提高了設備的綜合利用效（xiào）率和設備承（chéng）載（zǎi）能力，改進前精（jīng）軋機機架平衡油缸漏油事（shì）故3次/月，每次更換機架需時45min；改進後基本不出現漏油，增加生（shēng）產時間135min。相應產量增（zēng）加按120t/h計（jì）算約270t，每（měi）月增（zēng）加利潤約2.7萬元，每年增加約30萬。若軸（zhóu）承（chéng）平衡失穩還引起堆鋼和次品事故，則無形中增加生（shēng）產成本和減少生產作業時間，改（gǎi）進（jìn）後大大提高了生產的通暢性（xìng）。另外平（píng）衡（héng）油（yóu）缸漏油（yóu）事故的減少還改善了作業環境和開（kāi）路冷（lěng）卻（què）水水質，減輕（qīng）了環境汙染和開路（lù）循環水外排引起的汙染事故。平衡油缸漏油的解決不僅具有顯著的經濟效益，而且具有節約資源（yuán）和環保等社會效益（yì）。

　　6　結束語

　　作為精軋機機架的（de）核心部件，平（píng）衡油缸泄（xiè）漏將對生產造成重大影響。我們根據密封原理，總結多次設備維修和事故處理經驗，提出了消除漏油的改進措施，並在實踐中反複（fù）檢（jiǎn）驗，收到了良好的效果。這對進口設備的國產化和維護維修、備件的國（guó）產（chǎn）化、密封結構形式（shì）的設計和選型有（yǒu）重要借鑒意義，同時也為國內大量同類型設備的技術改造提供了（le）參考性建議。

　　參考文獻

　　[1]徐灝.密封（fēng）[M].北京：冶（yě）金工業出（chū）版社，1999.

　　[2]黃迷梅.液壓氣動密封與泄漏防治[M].北京（jīng）：機械工（gōng）業出版社，2004.
 

來源：《冶金叢刊》2008年4期