活塞式双作用水缸的改进

　　1 前言

　　攀钢集团成都钢铁有限责任公司几套皮尔格轧管机组为20世纪加年代产品。在该机组中由于轧机的喂料系统、冲孔机的前进返回等等都采用流体介质作为动力，且用介质量很大；在所有的介质中水是最便宜的，且其粘度低，适于长距离输送以便集中供应；其次水的不可燃性使其在高温现场不会因为其泄漏而造成火灾；另一方面水的泄漏不会造成太大的环境污染。因此该机组在设计时采用水作介质。由于在该区域内有集中供应的高压水，因此液压缸也就都采用高压水作动力，但在实际使用中由于水的特性及密封方式使原结构双作用水缸(图1)容易失效，造成故障率高，备件消耗大。

　　2 失效原因分析

　　图1所示为一种现场普遍采用的活塞柄式双作用水缸的结构，这种结构水缸中工作面在缸体5的内表面，动作时活塞柄6带动活塞杆1前后移动，活塞柄6上的密封填料7跟刚体5内表面形成的密封面把缸体内分为工作腔和非工作腔，使其在高压水进入工作腔时活塞向非工作腔移动而带动执行机构动作。成都钢铁公司使用的是

　　1一活塞杆；2一透盖；3一小头密封填料；4一支撑铜套；5一缸体；

　　6一活塞柄；7一活塞密封填料；8一填料压盖；9一锁紧螺母；10一端盖

　　图1 活塞柄式双作用缸

　　压力达20MPa的高压水；密封填料仍然是夹布橡胶密封圈。对于20MPa的高压水每道密封的填料圈数5圈在双作用缸的活塞柄上就有l0圈填料，由于水的粘度比液压油低得多，填料在装配时要有一定预紧力，夹布橡胶密封圈比纯橡胶的(由于存在水解问题不能使用在水缸密封上)的密封圈都要硬得多，且水的自润滑性差，此填料对缸内壁的摩擦磨损严重，缸内表面很容易磨大或成条状拉伤，缸体内表面拉伤又加剧了填料的磨损，形成恶性循环而致使缸体失效。同时水的冲蚀和腐蚀作用使刚体内表面形成点状凹坑也加速了刚体的失效。刚体的内表面的失效使该结构的刚体在使用中可靠性极差，故障频繁，备件消耗量也很大。曾经发生过轧机提升水缸一月换14次，这是因为在用缸体磨损，备件未按时加工完造成。因此对使用动作频繁的部位该结构的缸体一般3～6个月要求更新，备件消耗量很大。另一方面缸体内表面很难进行表面强化和防腐处理，要获得高精度的内表面加工费用也很昂贵。另一方面该结构水缸装配困难；如图1中要装配，需把端盖10及填料、活塞柄、活塞杆取出后；必须将缸体5固定避免装配时移动；将活塞柄与活塞杆装好后喂人缸体内，并使其活塞柄6加填料压盖后与缸体5尾部平齐，否则装不了锁紧螺母或填料不能装人缸体内；然后将活塞杆固定也是为了避免装配时移动，在将密封填料用瓦状工具打人，在装锁紧螺母时一定要打紧并要防止转动，否则会退出造成失效；最后将活塞杠等整体打人才能装端盖。