连铸机大包回转台托臂液压缸密封改进实例

     （1）问题的提出。某CSP连铸机大包回转台有两个对称分布的液压缸，用于托举钢包与钢液（约250t）。在托举的过程中，随着托臂的升高，液压缸与托臂之间的夹角发生变化。在液压缸活塞杆内部，有一球杆，用于调整托臂与液压缸的角度。
     液压缸承受一定的径向力。在径向力的作用下，活塞杆与缸筒支持面摩擦加剧，引起活塞杆表面严重划伤，进而导致严重漏油、控制不稳。
     由SMS公司供应的德国洪格尔液压缸频繁出现活塞杆划伤与外漏问题，一般中能运行6个月，寿命远低于设计水平。德国SMS公司来人检查，既未查出根本原因，也未提出任何改进措施，显然这不符合整机设计使用要求。从国外采购订货周期长，手续繁琐，售后服务得不到保证。另外，从国外采购价格昂贵，一个液压缸要花费245万元人民币，使生产成本大大增加。
     为有效解决上述技术经济问题，该公司决定与国内液压缸公司合作研制开发连铸机大型摆动液压缸。

     （2）主要技术性能指标
     液压缸的主要结构性能指标如下：
     尺寸：650/600mm；
     行程：700mm；
     压力：25MPa；
     最低起动压力：0.5MPa；
     外泄漏：无；
     活寒摆角：±＞7°；
     使用寿命：2年（保质期）。

     （3）问题的分析与解决
     1）问题的分析。经过反复勘察、调研、校核，对液压缸磨损加速及漏油严重的问题得出了以下结论。液压缸活塞杆严重划伤的主要原因是：其一，压杆球头润滑脂流道不畅，引起润滑不良，造成球头烧伤，摩擦阻力增大，克服径向力的能力降低；其二它的支持面的面积过小，压强过大，活塞杆表面硬度和屈服强度不够，以致在径向力的作用下，密封件变形，活塞杆直接压在导向套的金属件上，引起严重的摩擦与磨损。
     2）解决问题的对策。由上述分析，解决问题的基本对策是改进其薄弱环节，使其有足够的承载能力与抗磨损能力。根据企业的实际情况，须着重解决以下技术问题：柱塞杆与导向套支持面摩擦及活塞杆表面严重划伤、油缸寿命短的问题；柱塞杆内置球杆与球座之间严重烧伤磨损的问题。由此，确定了以下主要的解决对策：增大缸头导向支持面，使径向压力下降；缸头与密封件支持台肩内圆孔（φ600）倒角，以防柱塞倾斜时锐边划伤运动的柱塞的表面；在缸头外端再增加一道软支撑环，以克服初始径向力并降低密封件及其支持件的压力；缸头导向部分开润滑槽提供良好的润滑，减小相互间的摩擦；改时球座的润滑流道，增大润滑面积；使用优质钢材及良好的热处理方式，改善摩擦副，增强抗磨损的能力。
     3）设计计算。柱塞与导向套摩擦副摩擦系数的降低。在原设计中，柱塞与导向套采用钢-表铜配对，改进后采用钢-球墨铸铁，摩擦系数由0.125降至0.1，下降约20%。柱塞与导向套摩擦副表面硬度及抗磨损能力的提高。原柱塞的表面硬度是35HRC，改进后达45HRC，由此柱塞表面不易被划伤。导向套的材料由青铜改为球墨铸铁（QT400-17）后，硬度由70HBW变为197HBW（17HRC），抗磨损能力显著提高。
     球头半径R为160mm，其支持面原高度100mm，改进后达120mm，此举使这一配合面的接触面增大，压强得以显著减小。
     通过采取以上措施，大幅度改善液压缸的受力状况，使液压缸的设计寿命由4个月提高到2年以上。

     （4）实际使用效果
     改进的CSP连铸机大型摆动液压缸于2001年9月开始在生产线上使用，效果一直良好，未出现国外备件所出现的外漏，受到了用户的好评。
     国产液压缸55万元/台（使用寿命24个月以上），进口液压缸245万元/台（使用寿命6个月），每年减少液压缸油泄漏与污染所造成的损失10万元。此项改进经济效益显著。