油缸改进性修复技术探讨

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液压技术已是成熟的工业技术，在当今冶金设备上应用广泛。特别是在轧钢生产线上 ，液压设备已成为不可缺少的重要组成部分。油缸是液压系统的执行元件，是液压系统中工作最频繁、最容易失效的液压件。油缸维修是液压设备维修的重要组成部分。

设备维修的基本任务就是保持和恢复设备的原有性能，但在实际维修中常因设计缺陷、环境改变及维修条件限制，不能做到修旧如新，维修后的设备往往达不到原有性能。通过对维修设备进行局部的技术改进，恢复或提高其原有的技术性能，这种维修方法被称为改进性维修 (Improvement Maintenance，IM)，有别于常规的修复性维修(Corrective Maintenance，CM)。

笔者从事液压系统的技术管理工作已有 2O多年，日常工作中修复了大大小小油缸数千只↑年来，又不断尝试采用改进性维修技术修复油缸，其不仅能恢复油缸的使用性能，且可大大延长油缸的使用寿命 ，从而收到了事半功倍之效。

1 油缸的结构和失效形式1.1 油缸的结构和组成图 1是最常见的油缸结构形式，-般都由前缸盖、导向套、活塞、活塞杆、缸体、后端盖、密封圈、螺栓等组成 。有时活塞和活塞杆可以是-体的，通常称为柱塞，这样的油缸称为柱塞缸。

后端盖 活塞密封什 活寒 缸体活采杆 前缸盖 导向套 密封什/ / / /r / ，l 图 1 油缸结构图1.2 油缸失效的形式和原因1.2.1 密封件失效活塞和活塞杆上的密封件破损或磨损，这是最常见的油缸失效形式。主要原因有：(1)由于油液不净，污物卡在密封件和缸体之间，在往复运动时产生摩擦力 ，造成密封件非正常的机械磨损而损坏；(2)密封件大多采用橡胶材料，其有-定的寿命和适用温度范围，在高温环境下，橡胶材料极易老化(剥落或粉碎)，致使密封件失效；(3)安装时密封件没完全安装到位，造成运动中受力不均被挤破而失效。

1.2.2 缸体磨损缸体磨损的主要原因有：(1)油液中存在杂质，运动时产生摩擦力，频繁的运动导致缸体磨损；(2)油缸的安装不平行或不120垂直 ，使油缸始终有外力存在，受力不均而导致缸体磨损 ；(3)导向环等密封件损坏未及时更换，从而引起缸体磨损。

1.2.3 活塞杆失效活塞杆失效的主要原因有：(1)油缸与执行机构在安装时不平行或不垂直 ，频繁运 动导致 活塞杆 弯曲、断裂而失效 ；(2)工作环境差，活塞伸出时有异物碰擦导致活塞杆弯曲、破损、断裂；(3)工作在高温或浊循环水冲击等恶劣环境中，活塞杆表面被腐蚀而失效。

1.2.4 其他附件失效包括油缸附件如耳环由于安装欠佳、冲击力大或维护不当失油等原因而失效；底座安装欠妥或材料的选用不当，销轴、铜套配合过松，从而产生冲击力造成销孔变形、破损而失效。

2 轧机平衡油缸改进性维修平衡缸(图 2)是小型棒材轧机必配的部件，分别安装在轧机 2个下轴承座(图 2序号 1)上，主要作用是托起上轧辊，消除压下螺母和丝杆之间的间隙，保证上、下轧辊问的间隙恒定，从而保证轧件的尺寸公差。

- 41 32、t、， - /图 2 平衡缸结构 图1-轴承座 2-缸套 3-导向套 4-0形圈 5-Yc密封圈6- 防尘圉 7～ 螺栓 8-端盖 9- 柱塞在日常使用过程中，发现平衡缸经常性漏油，平均使用寿命只有 1个多月，而1对轧辊的工作寿命往往要超过 1个月，为减少漏油，只好将油管拔除，造成轧机在缺少或没有平衡缸的情况下工作，轧辊失稳，轧辊问冲击很大，对轧机压下装置也有很大的损害，同时也不能保证轧件的尺寸公差。

2.1 平衡缸频繁失效原因分析通过对多只失效平衡缸的拆检分析，发现多数情况下是密封圈失效，而造成密封圈失效的直接原因是柱塞(图2序号9)表面涂铬层剥落并有许多屑坑。根据观察，平衡缸长期处于1 000℃的钢坯附近，不仅长期受钢坯热流和剥落的高温氧化铁皮的侵蚀，而且要不断地受轧机冷却水的侵蚀，忽热忽冷，外部工作环境十分恶劣，柱塞外露部分的表面出现此种状况，也就不足为奇。

2.2 平衡缸结构形式的改进平衡缸的工作环境差，柱塞表面凹凸不平是导致平衡缸密封圈失效的直接原因，因此必须改变平衡缸的结构形式。在保持原有工作面积不变的前提下，对平衡缸的结构作如下改进 ：(1)将柱塞式改成活塞式，增设密封圈；(2)将平衡缸的端盖结构作改进，适当缩小直径。改进后的结构如图 3所示。

图3 改进后的平衡缸结构图1 轴承座 2-O形圈 3-缸套 4 0形圈 5-导向环 6-防尘圈7 螺栓 8-导向环 9 柱塞 1O 阶梯圈 ll-垫圈2.3 平衡缸结构形式改进后的主要特点(1)由于将柱塞式改成活塞式，密封圈分成两部分，活塞上的密封圈起主密封作用，活塞杆上的密封圈仅起防尘、防水和导向作用。(2)柱塞外露部分表面涂铬层的损坏不影响活塞上的密封圈，因此不会造成平衡缸的泄漏。(3)可以对平衡缸直接试压，不需要像原来那样要在上方压住柱塞，需专用装置。

G。n9Y·vu tsnu!三堇量鉴气缸内部的温度，从而大大提高气缸的使用寿命，平均寿命从 1个月延长为 1年多。改进后的结构如图 4所示。

图4 带水箱的气缸结构图3.3 气缸结构形式改进后的主要特点(1)气缸外部设水箱，水箱分上、下两体的结构可使气缸紧凑，便于加工，冷却水的下进上出形式有利于热交换。(2)对密封件的要求不高，可以不再使用价格昂贵的氟橡胶密封件，耐磨性更佳且价格便宜的普通聚氨酯材料也能满足要求。(3)由于水箱的存在，其外形尺寸比原来的略大，除缸筒和上端盖需重新设计外，其余部件和密封件与原来的通用，成本费用增加不多。

3 夹送缸改进性维修 4 结语夹送气缸处于加热炉出钢口约 1 m处，不但要长期受从加热炉炉门口出来的热流侵蚀，而且要不断地夹持近1 000℃的钢坯，工作环境十分恶劣，气缸的工作寿命很短，-般只有 1个月左右，最短只有 1O天。频繁地更换气缸不仅增加了生产成本，而且制约了生产线的正常运行。在炉区恶劣的环境下，每更换-次气缸，要消耗工人大量的体力和时间。

3.1 气缸失效原因分析通过对失效气缸进行拆检分析，发现多数情况下是密封圈失效--胶合或唇 口磨损，基本认定主要原因是工作温度过高。故对密封圈的材料作了改进 ，用耐高温的氟橡胶材料替代聚氨酯橡胶材料，气缸的工作寿命有-定提高，但效果不明显。

另外，对气缸的外表温度进行跟踪测量，发现温度长期处于150200℃之间(随钢坯温度变化)，而气缸上端盖靠红钢侧的瞬时最高温度可达 220℃以上。

查阅相关资料，比较几种常用橡胶密封圈的特性和适用温度 ，只有用硅橡胶材料(适用温度-7O～250℃)制作的密封圈才能满足夹送缸的工作温度要求。但是硅橡胶的机械强度低，并不适合用于往复运动的动密封中。

总之，环境温度过高是气缸失效的主要原因，用常温材料制作的密封圈不能满足夹送缸长期工作的要求，因此考虑从外部着手改进 。

3.2 气缸结构形式的改进在高温环境下，要延长气缸的使用寿命，必须降低密封圈的工作温度 ，满足密封圈的适用范围。为此，采取的具体措施是在气缸的密封圈附近增设冷却水箱，通过循环冷却水，降低油缸的失效有多种形式：密封件失效、缸体磨损、活塞杆失效及其他附件失效，要仔细观察和研究失效的形式，找出根本原因。关于油缸失效的原因，首先应考虑高温、多尘等恶劣环境对密封件、活塞杆的损伤，要有针对性地采取改进性维修措施 ，以取得事半功倍的效果。本文所述的几类油缸的改进维修技术，值得在高温、多尘等恶劣环境的冶金系统内推广。