水泥窑用液压缸结构分析与改进

　　水泥窑的筒体与水平面呈2% ~5%的斜度,为了限制水泥窑筒体下滑,在水泥窑上均要设置挡轮装置。液压挡轮的作用是由液压缸产生的液压力通过挡轮作用于滚圈,滚圈带动水泥窑筒体沿其轴线作上下往复运动,达到使滚圈与托轮、大齿圈和小齿轮在全宽度上均匀磨损的目的,以保持水泥窑的直线性,为水泥窑长期安全运转创造条件[1]。然而,液压挡轮能否正常发挥作用,其关键因素取决于液压缸使用性能的好坏。

　　1　结构分析与存在的问题

　　水泥窑用液压缸的工作特点是运行速度低、活塞杆上有偏心负载、水泥窑辐射温度高、污染大、运行环境恶劣。目前,国内许多水泥窑用液压缸的结构型式如图1所示[2]。图1所示的液压缸为单作用液压缸,活塞杆4的伸出由液压力驱动,依靠水泥窑的下滑力回程。液压缸的缸径为200mm,活塞杆径为110mm,工作行程为80 mm,额定工作压力为6·3MPa。图1中活塞6与缸筒3的内表面采用Yx形圈5密封;活塞杆4与缸盖2之间采用V形圈1密封; Yx形圈的材料为聚氨脂;为了减小活塞杆4作用在端盖2上的径向力,在液压缸的两侧挡轮装置上安装了两根导向杆(图1中未示出),以此来引导挡轮的运动,减小作用在活塞杆上的径向力。实践表明,这种结构型式的液压缸使用效果不佳。所存在的问题是端盖上与活塞杆相配合的内孔磨损严重,密封失效,内泄大,液压缸端盖处有外泄等。据统计,该液压缸的使用寿命短的只几天时间,长的也不超过3个月。由于要经常维修且维修不便,造成了人力和物力的大量浪费。造成该液压缸寿命低的原因,归纳起来有如下4种情况。

　　(1)端盖上与活塞杆相配合的内孔磨损严重。如果液压缸两侧挡轮装置上两根导向杆的安装误差小,且工作状况良好,是能够保证活塞杆上所受的径向力小,避免造成端盖上与活塞杆相配合的内孔过快和过度磨损。实际上,由于导向杆的装配是靠人的经验来完成的,导向杆又较长,其安装精度不易保证,安装误差也不易测量;同时,挡轮装置经过多年运行,已磨损严重,间隙大。因此,挡轮装置上的导向杆不能起到正确的导向作用,使得挡轮作用在活塞杆上的径向力过大。过大的径向力使端盖上与活塞杆相配合的内孔不能形成油膜,从而造成端盖上与活塞杆相配合的内孔磨损严重,此外,图1中液压缸中的无杆缸无油压, V形圈的唇边无法张开贴紧在与之相配合的端盖内孔上,不能形成可靠的密封,因而出现外泄现象。同时,环境辐射温度高以及外界的污染等因素,都会使内泄和外泄现象更加严重。

　　(2)密封件选择不当。密封件的选择应根据液压缸的使用环境、负载情况、工作压力、工作速度的大小和变化情况等具体要求,正确选择与之相匹配的密封件结构形式。目前,国内水泥窑用液压缸大多选用Yx形圈。由于液压缸输入流量小(不超过15 mL/min),运行速度低(不超过0·3~0·5 mm/min),因此,要求所选择的密封件内泄漏极小,最好为无泄漏,而Yx形圈的泄漏量较大,其结构型式不能满足使用要求。此外,液压挡轮液压缸所选Yx形圈材料为聚氨脂,其使用温度不超过70℃,而液压缸所处环境的辐射温度就已接近70℃,在此温度下, Yx形圈必然发生一定程度的“软化”,不耐磨,易蠕变,使密封处的实际预压力小于设计预压力,从而使液压缸的内泄漏量更大^[3] 。