解决连铸机大包回转台漏油的案例分析

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。

液压缸的主要结构性能指标见表4-1。

表4-1 液压缸的主要结构性能指标

（1）问题分析 液压缸活塞杆严重划伤的主要原因是：

1）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。

2）支持面的面积过小，压强过大，活塞杆表面硬度和屈服点不够，导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，引起严重摩擦与磨损。

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，需着重解决以下技术问题：

1）柱塞杆与导向套支持面摩擦及活塞杆表面严重划伤，液压缸寿命短的问题。

2）柱塞杆内置球杆与球座之间严重烧伤磨损的问题。

（2）解决对策

1）增大缸头导向支持面，使径向压力下降。

2）缸头与密封件支持台肩内圆孔（ϕ600m）倒角，防柱塞倾斜时锐边划伤运动的柱塞表面。

3）在缸头外端增加一道软支承环，克服初始径向力并降低密封件及支持件的压力。

4）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。

5）改进球座的润滑流道，增大润滑面积。

6）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

1）降低柱塞与导向套摩擦副摩擦因数。在原设计中，柱塞与导向套采用钢青铜配对，改进后采用钢球墨铸铁，摩擦因数由0.125降至0.1，下降约20%。(www.xing528.com)

2）提高柱塞与导向套摩擦副表面硬度及抗磨损能力。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70HB变为197HB（17HRC），抗磨损能力显著提高。

柱塞与导向套之间压力的降低按下式计算：

最大压力p的计算

由

得p=G/2RL

式中 G——侧向力；

L——导向套长度；

R——活塞杆半径。

设备用户手册指出，负载质量为250t，当液压缸活塞杆伸出至最高位置（700mm行程）时，侧向力最大，G=72×10³kg，R=300mm。

原设计中，L=135rmm，p₁=72×10³MPa/13.5×2×30=8.9MPa。

改进后，L=210mm，p₂=72×10³MPa/21×2×30=5.7MPa。

正压力下降了36%。

球头半径为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）加工制造工艺 液压缸有关加工工艺参数见表4-2。

表4-2 主要零部件工艺数据

（5）实际使用效果 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。