回转窑液压挡轮油缸的改进实践

我厂氧化铝烧结法生产系统有6台Φ4.5m×110m烧结回转窑，其回转部分(含窑内物料)重达1400t，斜度2.5%，采用液压挡轮。在回转窑的运转过程中，由于油缸运行速度低，环境温度高，活塞杆上有偏心负荷，以及油缸设计不合理等原因，使油缸存在内泄大，密封失效，出现爬行现象等问题。据统计，原液压油缸在处于正常运行状态下的使用寿命短的只有几天，长的也不超过100d，故障频繁发生，需要经常检修更换密封件，严重影响了回转窑的正常运转和液压挡轮性能的发挥。  

1　原液压挡轮油缸存在的问题 

　　 
1.1　密封件结构设计及材料选择不当 
　　
我厂原选用材料为聚氨脂的Yx型密封圈，其要求使用温度一般不超过70℃，而我厂的油缸所处环境的辐射温度有时高达75℃，油缸的设计油温为35～50℃，但实际运行时油温经常在50～70℃，聚氨脂密封件在高温下软化和老化速度加剧，不耐磨，易蠕变，造成密封处的实际预压力小于设计预压力，并且由于密封件失效，引起液压系统的内部泄漏量加大，导致液压系统性能降低，甚至无法正常运行。 

1.2　活塞上未设置支承环 
　　
因为Yx型密封圈有一定的弹性，所以要求油缸的筒体内孔与活塞的配合间隙很小(通常为0.03mm左右)。当活塞杆上存在偏心负载并有弯矩作用时，活塞中心线必然与筒体内孔有相对偏转，一侧间隙变小，则另外一侧间隙变大。间隙变小的一侧，会引起活塞与筒体之间磨损严重，有可能出现拉缸现象；间隙变大的一侧会使密封圈挤入缝隙中，使密封圈出现切边损坏情况，使得密封件寿命缩短，增加检修更换次数。 

1.3　挡轮油缸上无排气装置 
　　
原油缸的进油口设置在底部的中心位置，而上部又未设置排气装置，因此，油缸中的空气无法排出，油缸出现“爬行”现象，而且一旦油缸中保持着压力，当油管接头松动或拆卸管接头时，大量的压缩空气夹杂着油液会喷射而出，不仅会引起密封件的损坏，还有可能造成人身伤害事故。 

2　油缸的改进措施 

　　 
2.1　采用新型材料和结构 
　　
用目前国内密封效果较好的阶梯型的斯特封装置代替原Yx型密封圈，它是由高弹性的氟橡胶制成O型压环和改性聚四氟乙烯(PTFE，俗称“塑料王”)制成阶梯型的滑环，按一定结构形式装配起来的往复密封装置。氟橡胶压缩变形小、弹性好，应力松弛慢，使用温度为-20～230℃，在高温下不会引起密封失效；改性聚四氟乙烯材料有很好的抗腐蚀性和不粘性，并有突出的耐高低温性能，使用温度为-100～250℃。组合密封中的滑环可保持O型压环的预应力，使其始终与油缸内孔产生接触压力来保证密封。 

2.2　在活塞和活塞杆上增设支承环 
　　
在将原油缸内表面重新滚压加工、增加密封面硬度和抗磨损性能的基础上，在活塞和活塞杆上各增设1组支承环。支承环材料为尼龙，其抗压强度可达80MPa，连续使用温度为105℃；支承环又称耐磨环，它能保持活塞与油缸内孔、活塞杆与导向套之间金属表面的分离，可承受活塞杆上的偏心负载所引起的弯矩，减少磨损，提高挡轮油缸的使用寿命。同时，采用了2个斯特封装置和2组导向环，大大增加油缸的密封效果。 

2.3　增设排气装置 
　　
在油缸上部设置排气装置，以便及时消除油缸内的气体，避免液压油缸的爬行现象，提高密封件的使用寿命和液压油缸的安全性能。 

3　改进效果 

　　改进后，在原高温条件下，基本消除了油缸的内泄现象，提高了密封性能；运行稳定，无爬行现象发生；大大减少了油缸内各零部件的机械磨损，延长了使用寿命，降低了检修和备件费用，目前每台油缸的使用周期都在1年以上。因此可以说，对液压挡轮油缸的改进是成功的，取得了明显的经济和社会效益。