1200mm冷軋機主缸密封改造

李振華 李文濤

摘 要：文章主要論述了我廠1200mm冷軋機列Ф1000mm大型推上油缸密封的改造，將原密封由夾布橡膠“V”型組合墊片改為填充聚四氟乙烯組合密封，從密封對伺服油缸動態特性的影響入手，將“V”型密封a與四氟組合密封對油缸在液壓伺服系統中的工作性能進行對比，從而總結出填充聚四氟乙烯組合密封的優點、特點。

關鍵詞：密封；改造；填充聚四氟乙烯組合密封；“V“型組合密封

引言

我廠冷軋機為日本日立株式會社六十年代產1200毫米四輥可逆式板帶軋機，該軋機為全液壓、機液伺服軋機，其技術水平在當時很先進，但目前國內、外精軋機均采用電液伺服系統控制，已很少采用機液伺服。現在國外精軋機的液壓伺服系統工作頻率已達到20Hz，國內也已達到10～15Hz，而這臺軋機測試結果只能達到約2Hz（在伺服系統中，油缸總是在較高頻率下作往復運動的，其每分鐘的動作次數稱之為頻率）。

1 原設備狀況

該油缸原用密封為“V”型橡膠夾布組合墊片，由5片密封組合在一起，通過增加或減少缸蓋下的墊片來調整其松緊程度的。由于是5組密封，所以其密封效果很好，但其摩擦力也是所有密封中最大的，可達到油缸總出力的3%，最大可達到5%，也就是說阻力可以達到幾十噸，甚至上百噸，如此大的阻力對油缸的性能會產生很大的影響：（1）降低油缸的反應頻率；（2）僅依靠柱塞的自重（約4噸）難以返回零位，還有余下20毫米的空行程不能自行收回，因此更換支撐輥時就必須強制柱塞收回，這將大大延長換輥時間，約需2～3小時，十分影響生產效率，增加了工人的勞動強度；（3）由于摩擦力大，密封磨損較快，使用一段時間后將產生泄漏現象，在帶材軋制過程中這種泄漏是絕不允許存在的，將直接造成帶卷同板差增大，甚至報廢。因此要定期拆下一部分墊片，以補償密封的磨損部分，這給檢修、維護帶來很大的不便。（4）這種密封的松緊，是通過增加或減少油缸缸蓋下的墊片厚度來調整的，所以兩油缸密封松緊程度是否一致不易控制；另外調整時必須抽出工作輥、支撐輥并拆下缸蓋，所以耗時很長耽誤生產，而且增加了生產、維護工人的勞動強度。

2 改造的目的及改造方案選擇

前文提到我廠冷軋機的控制系統為機液伺服，這種控制方式的缺點是反應速度低、軋制精度差，單片軋制還可以維持，但是帶材軋制就很難達到工藝要求，以前試軋帶材均因同板差過大而報廢，所以要實現帶材生產必需對冷軋機的液壓伺服系統進行改造，即將機液伺服改為電液伺服系統，使其系統的頻率提高到5～10Hz，以滿足帶材生產的需求。

在液壓伺服系統中，最重要的執行元件液壓缸，它直接關系到整個系統的動態特性。機液伺服系統本身的頻率很低，一般柱塞缸就可以滿足使用要求；但電液伺服系統就不同，其工作頻率高，故對液壓缸的要求也較高，而柱塞缸的收回完全依靠外力，并且密封阻力大，動作不靈活，所以電液伺服系統中的油缸大都為活塞缸，由伺服閥控制向其上、下腔供、瀉油，動作靈活，阻力小故能夠達到較高的動作頻率。

對我廠冷軋機的這兩臺直徑為Φ1000毫米油缸的改造，曾與多家科研院所取得聯系，他們均主張為將柱塞缸改為活塞缸，這種方案不僅需投資60～80萬元，將油缸整體拆除，而且需停車4個月。這對于工廠將意味著幾千萬元產值的損失，能否在現有基礎上，作盡可能小的改動，而又不影響生產呢？經過多方調研、咨詢，決定采用一種新型密封技術——填充聚四氟乙烯組合密封，采用這種密封就可以較好地解決柱塞缸動態特性差這一難題。

3 聚四氟乙烯組合密封的應用

在液壓伺服系統中，對密封有較高的要求：（1）動靜態特性基本一致；（2）摩擦力小且穩定；（3）泄漏量小；（4）使用壽命長，性能穩定；（5）檢修、維護方便等特點。

在目前所有的密封材料中，以填充聚四氟乙烯為主體材料的新型組合密封以其優異的性能完全可以適應以上要求，所以國外應用的密封已逐步淘汰了老式密封而采用了這種組合密封。

下面，對填充聚四氟乙稀組合密封和夾布橡膠“V”型組合墊片的綜合性能加以對比（見表1）。

由表1中可以直觀的比較出兩種密封的性能差別。

應指出的是填充聚四氟乙烯組合密封質地很軟，易于加工成形，但是也易受損，所以它對工作表面的光潔度、工作環境及塵封要求較高，工作時一個很小的硬點就可能將其表面劃傷，造成泄漏。因此在清洗、安裝過程中應注意保持工作環境的清潔，并將各零件表面的尖角、飛邊清理干凈，防止密封表面劃傷。最后安裝好塵封及防塵罩。

4 改造后的密封結構

為了盡可能小的對油缸結構改動，工作人員在原“V”型密封的銅質支撐環和壓緊環上加裝含油尼龍的擋環，這樣就形成安裝組合密封的溝槽。其中“O”型圈作為彈性體，聚四氟乙烯環作為滑動環，在直徑方向的密封予壓縮量是保證密封效果的基本條件，一般取W（予壓縮量）=15%～25%。為保證密封高壓端有足夠的進油空間和“O”型圈壓縮變形空間，因此在密封溝槽寬度方向還要保留一定的間隙量B=H+0.5～1.0mm，其中B=溝槽寬度，H=密封寬度。

在密封安裝時首先要保證其溝槽的空間，溝槽的寬度為14毫米，與密封間保留1毫米的間隙，并依此確定缸蓋下的墊片厚度，然后分別裝好“O”型圈、密封、上擋環，最后裝上壓環，此時就可以吊入活塞。由于活塞的下部有一段300的倒角，而且將尖角導鈍，所以不用擔心活塞將密封的表面劃傷，但是當密封即將與活塞相接觸時，還應注意以較小的下落速度并盡可能克服活塞的擺動以保護密封，活塞安裝到位后，就可以蓋上缸蓋，至此密封安裝過程結束。

5 使用效果

該密封安裝完成后，工作人員進行了保壓實驗，在軋制合壓200噸、400噸、500噸、800噸、1000噸各保壓10分鐘，未發現有“失壓”現象。投入生產后，操作手一致反映軋制過程中軋機反應較改造前靈敏，調整速度快，板材同板差減小，軋制精度提高；另外換輥時再也不用鉆到軋機下面用千斤頂強制柱塞收回，并且大大縮短了支撐輥換輥時間，由原來的2～3小時縮短為45分鐘，有效提高了生產效率，降低了工人勞動強度。

6 結束語

（1）此次改造不僅解決了油缸密封問題，而且提高了軋機的性能及控制精度，達到了預期的目的；同時還積累了經驗，在我廠1200mm熱軋機上也運用了這項技術，改造了兩臺直徑為Φ900mm的油缸，也取得較圓滿的結果。（2）填充聚四氟乙烯組合密封結合使用了“0”型圈，所以具備了靜密封性能穩定可靠的優點；（3）填充聚四氟乙烯組合密封不僅具有老式密封的優點，而且還具備自潤滑性、摩擦系數小、動態特性好、耐腐蝕、不吸水等特點，是一種可靠的密封換代產品；（4）此次改造后使用至今，該密封一直未出現滲漏，軋機運行正常；（5）此次改造投資小，而且對軋機的改動也很小，不僅為企業節約了資金，而且贏得了寶貴的生產時間。

參考文獻

[1]機械設計手冊[M].機械工業出版社.