蓄能器使系統運行更加平穩；
蓄能器使系統運行更加安全；
蓄能器使系統運行效率提高；
蓄能器使系統運行能耗降低。

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軋機鎖緊油缸泄漏原因分析及系統改進

孫冠功，黃福敏，李 磊，王建賓

（濟南鋼鐵集團總公司 第一小型軋鋼廠，山東 濟南 250101）

摘 要：濟鋼第一小型軋鋼廠軋機液壓換槽系統因工作壓力增高，蓄能器壓力油長期作用于鎖緊缸，引起密封圈擊穿、泄漏和機架不穩。通過增設定值減壓閥控制油壓，改進鎖緊油缸結構，解決了鎖緊油缸的泄漏問題，保證了軋制線的穩定，軋機作業率由85%提高到87%。
關鍵詞：軋機；液壓系統；鎖緊油缸；泄漏；減壓閥
中圖分類號：TG333.15   文獻標識碼：B   文章編號：1004-4620(2003)03-0011-02

Cause Analysis of Lock Oil Cylinder's Leakage on Mill
 and the Improving Method

SUN Guan-gong,HUANG Fu-min, LI Lei, WANG Jian-bin

(No.1 Small Section Rolling Plant of Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250101,China)

Abstract：Because of the high pressure of the hydraulic system of stand transversing and accumulator's pressure in locked oil cylinder in No.1 Small Section Rolling Plant of Jinan Iron and Steel Group,joint rings were staved, leaking oil and causing the mills unstabilized.By adding pressure reducer to control oil pressure and improving the structure of the locked oil cylinder, leakage was avoided and the stability of stand was improved,the mill's production rate was increased from 85% to 87%.
Key words：mill;hydraulic system;locked oil cylinder;leaking;pressure reducer

    1999年濟南鋼鐵集團總公司第一小型軋鋼廠(簡稱濟鋼第一小型軋鋼廠)進行了半連軋改造，提高了設備能力，生產水平由1998年的23.4萬t達到了2001年的51萬t。其中2^#～7^#軋機換槽系統由機械換槽改為液壓換槽，由液壓缸拖動軋機橫向移動，鎖緊缸對軋機進行鎖緊。

1 軋機換槽機構液壓系統工作原理

  軋機液壓換槽系統設計為2臺泵組，用一備一。電機型號為Y132－4，功率7.5kW，額定轉速1470r/min；油泵型號10SCY14-1B,額定壓力31.5MPa,公稱排量10mL/r，額定轉速1500r/min。系統采用進、回油過濾，設計壓力10MPa。系統方向、流量控制閥全部采用疊加閥，結構緊湊，安裝維護方便。其工作原理見圖1。

圖1 改造前液壓系統原理 
1 過濾器 2 柱塞泵 3 電機 4 溢流閥 5 單向閥 6 蓄能器 7 二位四通電磁閥 
8 鎖緊缸 9 三位四通電磁閥 10 單向節流閥 11 拖動缸 12 油箱

  軋機換槽時，首先松開機架鎖緊缸，然后橫移。先是DT1得電，系統升壓，然后DT2得電，壓力油通過單向閥5.1、5.3及二位四通閥7進入鎖緊油缸前端油腔，同時后端油腔的油通過二位四通電磁換向閥8及單向閥5.2、5.4和過濾器1.3回油箱，鎖緊缸縮回，前端楔軸與機架脫離，然后DT3得電，壓力油通過單向閥5.2、5.4、三位四通電磁換向閥9及單向節流閥10進入拖動油缸左腔，拖動油缸右腔的油通過單向節流閥10、三位四通電磁換向閥9、單向閥5.4、5.2、過濾器1.3回油箱，拖動油缸右移；同理，在DT1、DT2得電以后，DT4得電，會使拖動油缸左移。軋槽線對齊后，DT3(DT4)、DT2、DT1失電，蓄能器的壓力油通過二位四通電磁換向閥8進入鎖緊油缸后端油腔，活塞桿伸出，通過前端楔軸壓緊軋機動滑道，從而鎖緊軋機，換槽工作結束。
 當蓄能器內油壓達到設定值下限時，電機自動啟動，DT1得電，對蓄能器進行補油；壓力達到設定值上限時，DT1失電，電機自動停止。

2 問題的提出及分析

2.1 問題的提出
 由于軋機工作環境惡劣，污濁循環水、氧化鐵皮造成流淌不暢導致機架導軌生銹，使機架托動摩擦力增大。系統設計壓力10MPa已經不能夠進行正常的換槽工作，需不斷提高系統壓力來完成。所以液壓系統工作時對油缸使用壽命影響很大，特別是鎖緊缸，長時間承受蓄能器油壓的作用，且安裝在機架下面，平時檢查難以發現其故障。
2.2 原因分析
 根據力學原理：
F =Q ·f +F₁            (1)

     SHAPE \* MERGEFORMAT                   (2)

式中 F ——油缸負載，N;
    Q ——軋機質量，kg；
  f ——摩擦系數；
 F₁ ——其它附加力，N;
 P ——系統壓力，MPa；
 A ——活塞有效面積，cm²。
  滑道摩擦系數增加，負荷增大，并由于軋機本身質量達5t左右，所以F 增幅很大。由于氧化鐵皮堆積，附加負荷F₁相應增大，從而要求系統工作壓力P 增大，該系統工作壓力最高可達20MPa才能正常工作。系統高壓油(超過額定壓力部分)由于蓄能器的作用，直接長期作用在每個鎖緊缸上，這勢必造成鎖緊缸密封圈擊穿，進而造成鎖緊缸泄漏。
 從解體情況看，軸頭的YX型和O型密封圈被擊穿的現象很多，活塞中YX型密封圈也被擊穿，導致鎖緊缸外泄和內漏。由于采用長期工作制，如果油缸發生外泄，油泵將不斷供油，造成浪費；如果油缸發生內泄，將導致軋機機架不穩，影響生產。

3 改進措施

  因軋機工作環境決定該系統工況較復雜，應該考慮附加力和導軌之間摩擦力的增加對油缸造成的破壞，在鎖緊回路進油管增設一定值減壓閥，使鎖緊缸的油壓控制在設計范圍之內。同時將鎖緊缸后部油腔由壓力油推動鎖緊缸活塞前移改為由剛性系數較大的一組碟簧推動鎖緊缸活塞向前移動，使其前端楔軸壓緊機架動滑道，避免了由于壓力油長期作用在油缸上，導致泄漏及需要定期補油的弊端。改造后的液壓原理見圖2。改造后鎖緊油缸簡圖見圖3。

圖2 改造后液壓系統原理
1 過濾器 2 柱塞泵 3 電機 4 溢流閥 5 單向閥6 定值減壓閥(新增) 
7 二位四通電磁閥 8 鎖緊缸(改后) 9 三位四通電磁閥 10 單向節流閥 11 拖動缸 12 油箱

圖3 鎖緊油缸結構
1 活塞桿 2 碟簧 3 活塞 4 油缸外殼

    由公式：
F=K·ΔS        (3)
式中 F ——活塞桿向前的推力，N;
  K ——碟簧剛性系數；
  ΔS ——碟簧變形量，m。
 根據鎖緊油缸前端楔軸與軋機動滑道之間的受力分析，由軋機所需的鎖緊力確定力F，從而確定碟簧ΔS，即鎖緊油缸活塞桿的移動量。

3 結 語

  系統改進后，使用過程中未發現密封圈被擊穿現象，同時避免了因蓄能器壓力油長期作用于鎖緊缸而引起漏油，使機架產生位移而影響生產的現象。年節約備件費2.5萬元、液壓油20多噸，經濟效益在9萬元左右，并且保證了軋制線的穩定，軋機作業率由原來的85％提高到87％，減輕了維護工人的勞動強度，取得了較好的經濟效益。