改进液压破碎锤密封设计的方案及实践效果

　　液压破碎锤作为一种新型液压工程设备，广泛应用于机械施工中，由于其载体设备的多样性、工作的灵活性、对恶劣环境的适应性及其对劳动生产率的提高所发挥的有效作用，越来越受到各个建设施工部门的重视。但破碎锤在使用中经常发生泄漏、拉伤抱死等情况，一个价值20～30万元的破碎锤，在200～500h就报废了;甚至威胁人身安全，带来更大的经济损失。因此解决破碎锤的故障，延长其工作期具有现实的意义。本文以HANWOO(韩宇)RHB322破碎锤为例，分析其故障的原因，提出改进方案。

　　RHB322破碎锤(结构如图1所示)是通过活塞与高速换向阀相互控制对方的油路通断，来实现活塞在高压氮气和高压油的联合作用下在缸体中作往复冲程运动。其工作参数如下：

　　流量：130～200 L/min。

　　工作压力：16～18 MPa。

　　拍节：330～380 次/min。

　　输出功率：6100 J。

　　氮气室压力：0.6～1.2 MPa。

　　高压蓄能器压力：5～6 MPa。

　　理论基础

　　1.润滑油膜

　　为了保证密封良好的运动特性和一定的使用寿命，密封件应该设计成在充分润滑的条件下工作，如图2所示，密封件“浮”在润滑油膜上，在表面张力作用下，油膜外侧边缘形成一个曲面，如图3所示，压力与密封面间隙成反比：

　　式中P——介质压力;

　　σ——表面张力(系数);

　　h——密封面间隙。

　　依靠油膜的表面张力，润滑剂保持在一定位置上，形成一道密封屏障，这是理想的密封摩擦状态，称为油膜润滑状态。在运动时，油膜的厚度会随摩擦偶面的相对速度、流体黏度、接触面压力等许多因素影响而改变，动密封设计要综合平衡这些因素，既要保持合理的油膜厚度，保证必要的密封，又要限制摩擦阻力。

　　2.逆问题理论

　　在逆问题理论的指导下，根据压力分布求油膜厚度。用橡胶、塑料作为密封件时，密封相对运动的两表面件的缝隙内，没有因接触面的运动而带来油膜形状变化，也不会引起压力分布的变化。于是，视油膜厚度不随时间而变化。

　　由油膜中的压力分布规律得知，压力在X方向连续变化而与油膜厚度方向无关;密封件的结构形状和材料与变形有关，这一变形将影响油膜压力;在密封面的边缘油压力突变并且柱塞外伸与内缩会影响这一突变。同时可知，通过合理设计密封形状和预压力的施加位置，可以改善密封件的密封预摩擦性能。

　　故障分析