夾緊缸故障分析及液壓系統改進

侯強民 袁凱時 王燕妮

摘要：本文對陜西龍門鋼鐵公司西安軋鋼廠中精軋夾緊缸故障

原因進行了分析，提出了液壓系統的改進方法，取得了很好的效果，產生了一定的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：液壓夾緊系統改進

0 引言

陜西龍鋼公司西安軋鋼廠生產線連軋部分有12架軋機，中軋部分6架軋機，每架軋機裝配有3臺夾緊缸，精軋部分6架軋機，每架軋機裝配2臺夾緊缸，用來對軋機進行夾緊。

夾緊缸采用碟簧預夾緊式，夾緊力依靠碟簧預壓力提供。但在使用的過程中，常發生碟簧破碎現象，對生產的正常進行造成一定的影響。

本文通過對碟簧破碎原因進行分析，提出了對夾緊回路進行改進的方法，并在改進后取得了較好的效果，產生了較好的經濟效益和社會效益。

1 中精軋液壓系統原理

1.1 中精軋液壓系統原理

西軋廠中精軋液壓系統（圖1），是由兩臺液壓泵（一用一備）作為動力元件，控制元件由插裝式單向閥，調壓閥組成。附件由過濾器、壓力表、液位計、液位發訊器、加熱器、壓力控制器，以及一臺循環泵等組成，起到保護系統、控制油溫和過濾油液等作用。執行元件由12臺平移液壓缸和30臺夾緊缸組成，平移缸用來對軋機進行橫向移動，和在換輥時推出或移進換輥小車，夾緊缸對軋機進行夾緊，使軋機在軋鋼過程中固定不動。

1.2 中精軋夾緊缸結構

龍鋼西軋廠夾緊缸采用碟簧預夾緊結構，如圖2所示，碟簧型號為AI160*81.2*10*13.5 GB1972-80，碟簧的極限行程h0=3.5mm，工作載荷Ff=138.3kN，每臺夾緊缸裝配碟簧24片。活塞直徑為180mm，活塞桿直徑110mm。

在平時的夾緊過程中，活塞在碟簧預緊力的作用下，把活塞向前推出，使軋機處于夾緊狀態；需要松開軋機時，打開液壓閥，活塞在液壓力的作用下，會向后移動，收回活塞桿。

1.3 中精軋夾緊缸工作方式

龍鋼西軋廠中精軋夾緊缸安裝在軋機底座上（圖3），夾緊缸功能是在軋鋼的過程中對軋機進行夾緊，使軋機不能橫向移動，換槽換輥時松開軋機，利于軋機平移。

活塞桿前部斜面和軋機底部斜面接觸，活塞桿在碟簧力的作用下向前推出，在斜面上產生向下的分力，使軋機和底座之間產生很大摩擦力，使軋機不能橫向移動。

[1 23 4][1軋機 2導向套 3底座 4夾緊缸]

圖 3

2 碟簧損壞原因分析

夾緊缸在使用的過程中，逐漸就會對軋機夾不緊，軋機會在軋鋼的過程中發生跑偏現象，發生廢鋼事故，同時，用液壓力收回活塞時，不能達到最大行程，甚至出現多起活塞桿不動的現象。

對事故夾緊缸拆下解體，打開夾緊缸前端蓋，取出活塞，發現里面的碟簧幾乎全部破碎，破碎的碟簧碎片夾雜在碟簧間隙中。為保證正常使用，根據碟簧破碎周期，每6個月就需要對碟簧更換一次。

在分析碟簧損壞原因時，我們發現，當夾緊缸活塞桿收縮時，最大收縮量為80mm，而碟簧裝配數量為24片，查《機械設計手冊》，該型號碟簧單片極限行程為3.5mm，則24片碟簧總行程為84mm。據此分析，碟簧在夾緊缸松開時，幾乎被壓平，在這種工作狀態下，碟簧工作一段時間后非常容易損壞。

3 液壓系統改進方法

根據夾緊缸的工作原理，保持夾緊時，依靠碟簧的預緊力，活塞桿斜面和軋機的斜面緊密接觸，對軋機產生向下的力，則會在軋機和底座之間產生摩擦力，軋機依靠摩擦力的作用不能橫向移動。松開軋機時，活塞桿斜面脫開軋機斜面，夾緊缸產生的摩擦力消失，軋機可以橫向平移。

那么在松開時，可以不要求夾緊缸的行程達到80mm，只需脫開較小距離，就能達到松開的要求。

因此可以考慮兩種方案，第一種方案是把導向桿延長，夾緊缸處于夾緊狀態時，導向桿端面和夾緊缸底部的距離為一個較小值，那么當夾緊缸活塞桿收縮時，導向桿會接觸到夾緊缸底部，使活塞停止運動。第二種方案是減小液壓系統壓力，可以使夾緊缸松開時行程減小。

在平時的檢修過程中，需要把軋機從底座上移開，在夾緊缸行程沒有達到80mm時，由于活塞桿的阻擋，軋機不能從底座上移開。要移開軋機只能拆掉夾緊缸，費時費力，因此第一種方案不可行。

第二種方案要求松開夾緊缸時的液壓力較小，但是夾緊缸和平移缸為一個液壓系統，如果系統壓力過低，平移缸則不能移動軋機。解決的辦法是在夾緊回路上安裝一個減壓閥，可以在系統壓力較高時，把夾緊缸的壓力降下來，這種方法簡單易行。

于是西軋廠對夾緊回路進行改進，在夾緊系統回路上加裝一個板式單向減壓閥ZDR10DP1-40B/150M（圖4），當夾緊缸活塞桿收縮時，通過減壓閥減小夾緊回路的壓力，使夾緊缸活塞向后運動的行程為25mm。夾緊缸夾緊時，回油會通過單向閥回到油箱。檢修過程需要移開軋機時，調整減壓閥，使夾緊回路壓力處于最大值，則可以把軋機從底座上移開。由于這種單向減壓閥為板式結構，因此可以和電磁換向閥配合安裝，方便實用。

[y3][夾緊缸]

圖4

4 結語

龍鋼西軋廠西庫抬鋼機自2013年5月份改進以來，在使用過程中再未出現碟簧破損現象，夾緊缸由改進前每半年全部更換維修一次，到改造后一年來從未維修，經濟效益非常明顯，以每片碟簧40元價格計算，36臺夾緊缸每年節約費用近7萬元，同時不再因為夾緊缸打不開而影響生產，年綜合創效可達10萬元以上。減輕了維修工人的勞動強度，創造了較大的社會效益。

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作者簡介：

侯強民（1971-），男，陜西西安人，陜西龍門鋼鐵有限公司西安軋鋼廠，工程師，研究方向：金屬壓延加工。