液压推钢机油缸内壁划伤的原因分析和改进_液压油缸泄压如何排除
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液压推钢机油缸内壁划伤的原因分析和改进
摘要：轧钢生产线加热炉液压推钢机工作油缸在使用过程中，易出现油缸内壁被大面积划伤现象，导致液压系统损坏、生产中断。针对该问题，对整个系统进行了研究分析，并实施有效改进。
关键词：液压推钢机、油缸、划伤、改进
Analysis and improvement of pusher’s cylinder inside wall
cutting open Zhang Yi-liang1，Wang Jie2，Shan Xiao-wei1，Zhao Xiang-dong1，Yang Jian-wei1，Zhang Jie1，Zhangjunfu1，Li Shu-feng1
(Shan Dong Laiwu Iron & Steel Co.Ltd, Lai Wu 271105, China)Abstract: During using of the hydraulic pusher for the reheating furnace in rolling mill line,the cylinder inside wall cut open easily in large-scale,it damaged the hydraulic system and broke the production.Aim at that problem,we analysed the whole machine system , and gave an effective improvement.Keywords: hydraulic preure pusher oil cylinder cut open improvement 1 问题的提出
莱钢特殊钢厂小型成材线生产φ12-φ50mm的棒材，年产优钢、轴承钢、齿轮钢35万吨。加热炉推钢方式采用液压推钢机，油缸的使用寿命短，每条油缸的使用寿命大约只有6个月，而且推钢机液压系统的故障率频发，常常导致液压系统瘫痪。在一次检修液压泵的时候发现了几块有0.5平方厘米左右的碎钢片，开始的时候怀疑是泵体原因造成的。将两组泵体全部打开后，没有发现泵体上有损坏之处。在又排除了液压阀块和油箱的原因之后，最终把目标锁定在了油缸上。把拆下来的油缸打开，顺着油缸头部侧壁往里观察，发现了一个长达70多厘米，宽度有7～8厘米的划伤。问题点找到了，需对问题出现的原因进行分析并加以改进避免。2
油缸活塞杆受力分析
在一般请况下，油缸在推动钢坯前进的过程中，油缸的端部密封处和活塞只受到水平作用力F1和F2，（如图1）所示：
图1
油缸活塞杆水平受力分析
但是实际工作状况则不是这样，推钢机液压缸行程较大（2.5m），同时液压缸又是水平状态工作，当活塞杆在最后行程阶段，由于活塞杆和推头的自重，就会造成活塞杆出现一定程度的下挠，受力分析（如图2）所示：
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图2
油缸活塞杆下挠后受力分析
在图3中对C点做受力分析和计算；
F2βCFc
图3 C点受力分析
由上图示可知： Fc=F2×tgβ, F2=P×A2 液压系统的压力为P=16MPa，油缸活塞无杆腔受力面积为A1=80384平方毫米（活塞直径D=320mm），油缸活塞有杆腔的受力面积为A2=37994平方毫米（活塞杆的直径d=220mm），活塞杆的最大偏角大约为 β= 1°。由此可以算得Fc=11842.1N。
对BC段活塞杆做受力分析如图4所示：
M1M2BFbCFc
图4 B点的受力分析
由力矩平衡原理：M1=M2
由此可以得知：Fb=Fc=11842.1N。
由以上受力分析结果不难发现，由于活塞杆下挠作用力Fc的存在，油缸端部的密封很容易被磨损，当磨损达到一定程度的时候，油缸的头部就会出现漏油现象。随着磨损间隙的增大，活塞位置会发生倾斜，在力Fb的作用下就会使缸壁发生严重的划伤,这就是产生几块0.5平方厘米碎钢片的原因。这将直接导致油缸在工作的时候发生内泄，使得系统中的液压油温度迅速升高，进而造成油质碳化，最终导致液压系统瘫痪。油缸整体结构形式的改进措施
通过分析得出，油缸端部密封损坏和缸壁内部划伤的原因是活塞杆下挠现象造成的，使端部密封和缸壁受到了附加径向力的作用，如何避免径向力的产生是改进的关键。具体的改进方案是在油缸推头下方安装一组支撑滑轮，滑轮的下方是一段安装在装钢架子上的导轨梁。滑轮在导轨梁上行走，从而起到支撑油缸活塞杆的作用，避免了由于活塞杆和推头自重导致活塞杆下挠现象的产生，改进后的结构如图5 所示： 2
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图5 油缸活塞杆增加防尘罩和支撑滑轮示意图
在液压推钢机的实际工作环境下，同时发现由于钢坯吊运，不时有许多氧化铁皮散落在油缸头部的活塞杆上，很容易就被带到液压系统当中，造成油液污染和活塞杆划伤。为了防止氧化铁皮不落在油缸头部，我们在油缸头部设计安装了一组防尘罩，如图5所示。罩内设置有骨架油封，在油封内装有润滑脂，这样一来不仅能够防止氧化铁皮进到系统当中，也能很好的给油缸的活塞杆以润滑。4 效果分析
油缸推头辅助支撑滑轮及活塞杆防尘保护装置设置后，液压推钢机系统再未出现类似故障，同时油缸的使用寿命从6个月提高到2年以上，液压缸维修和液压油更换等费用年节约11万元左右，较好地降低了维修成本，保证了热线生产顺行。
参考文献：
[1] 成大先.机械设计手册.化学工业出版社.2002，第4版（17）：258～273 [2] 嵇光国.液压系统故障诊断与排除.北京： 海洋出版社.1998.文章来源：中国冶金装备网
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