500 t殘極破碎機柱塞油缸改進

張占軍

(中國鋁業青海分公司， 青海 西寧 810108)

500 t殘極破碎機柱塞油缸改進

張占軍

(中國鋁業青海分公司， 青海 西寧 810108)

500 t殘極破碎機是利用液壓缸的擠壓力將殘極進行破碎的設備之一。該破碎機柱塞缸存在設計尺寸大、容易泄露、拆卸困難和維修費用高的缺點。本文根據以上問題提出了具體的改進方案。

柱塞缸; 泄露; 缺陷; 改進方案

0 前言

500 t殘極破碎機(以下簡稱破碎機)屬于陽極組裝車間的設備之一。[1]它是用來將不合格的生、熟炭塊及從陽極鋼爪上壓脫下來的炭塊進行破碎使炭塊尺寸變小以便工藝回收利用的設備。[2]500 t殘極破碎機在工作過程中炭塊所需要的工作壓力最高達107N。這要求主液壓缸的活塞桿必須具有良好的力學性能，而且主液壓缸帶動齒形板擊碎陽極塊之后可以利用副液壓缸將主缸及齒形板帶回原始位置。根據以上原因500 t的主液壓缸選用單作用柱塞式液壓油缸。[1]

1 500 t殘極破碎機柱塞缸結構

目前我國各電解廠500 t殘極破碎機普遍使用單作用柱塞式液壓油缸。其按照結構特點主要分為：油缸缸壁、柱塞、導向套、密封及密封壓蓋組成。具體油缸結構圖如圖1所示。

圖1 500 t殘極破碎機主油缸結構圖

2 500 t殘極破碎機柱塞缸常見問題：

500 t殘極破碎機一方面由于設計結構尺寸大、液壓壓力高、工作環境惡劣等的原因常常出現出現液壓缸結構件損壞、液壓系統漏油的故障；另外一方面在維護過程中主油缸存在拆卸難度大、維護費用高的困難。根據以上情況本文將500 t殘極破碎機主缸的常見問題分類為以下幾點：

(1)破碎柱塞缸結構件損壞。此類故障主要包括：油缸缸壁與缸壁法蘭連接部位破裂、油缸柱塞存在裂紋及密封壓蓋損壞三個部分。

(2)破碎柱塞缸柱塞密封液壓油泄露。此類故障主要由油缸內部密封損壞造成。它們分別包括密封壓蓋防塵密封損壞和柱塞壓蓋內部V型夾織物密封損壞。

(3)破碎柱塞缸柱塞把持器損壞。此類故障主要分為把持器損壞和把持器固定螺栓斷裂。

(4)破碎柱塞缸柱塞拆卸困難。由于500 t殘極破碎機各結構件安裝次序問題，拆卸柱塞油缸或者更換柱塞時必須對齒板、格塞及沖頭等結構件全部進行拆卸。對于這些最小件都達到500 kg的各類結構件，拆卸的勞動強度是個無法忽視的問題。

3 500 t殘極破碎機柱塞缸改進方案

500 t殘極破碎機柱塞缸的各類故障導致其使用時各類問題頻繁出現。經過不斷的檢查和分析認為這些問題可以通過對柱塞缸的設計結構和連接方式進行改進來解決。以下改進措施都在筆者工作單位進行了實際應用。通過一段時間的使用后證明這些改進措施實施的效果良好。具體改進方案按照柱塞缸常見問題的次序排序如下：

(1)破碎機柱塞缸結構件改進。油缸缸壁與缸壁法蘭之間連接部位破裂主要由油缸結構不合適和缸壁材料問題導致?？紤]到油缸尺寸大的原因。首先，將油缸缸壁法蘭與油缸缸壁的連接方式從整體式連接改為法蘭式連接的分體式。其次，對油缸缸壁與法蘭間的連接螺紋重新進行車削焊接加固處理。最后，將缸壁及法蘭使用材料從鑄鋼變為35#鍛件。這樣的改進可以解決整體式加工缸壁造成的材料浪費和制造費用高的問題。具體改進圖見圖2的第3項。油缸柱塞存在裂紋主要是加工材料不合適造成。柱塞可以使用厚壁無縫鋼管為基礎材料，然后對柱塞進行調質并電鍍處理。這樣油缸柱塞的硬度和表面粗糙度都得到了有效保證。油缸泄露的問題也會有效得到緩解。針對密封壓蓋螺栓強度不夠的問題可以采用12.9級高強度螺栓的方法來解決，同時按照油缸要求安裝合適數量的密封也是螺栓出現斷裂的一個重要原因。

(2)破碎機柱塞缸柱塞密封方式改進。密封壓蓋防塵密封損壞主要是破碎過程中的殘極和磷鐵的碎屑粘連在柱塞外壁或者柱塞表面被硬物砸傷后對密封造成間接損害形成。除了防止硬物意外砸傷意外可以給柱塞加裝帆布外罩來解決各類的碎屑進入油缸密封內部。柱塞壓蓋內部V型夾織物密封損壞主要是導向套局部磨損、柱塞表面損壞和密封形制不適合造成。如果頻繁出現V型夾織物密封損壞。首先，維護人員需要對柱塞進行檢查，有毛刺之類的需要用油石打磨處理。其次，使用周期較長的柱塞缸也容易出現導向套底部因局部承受重力過大造成磨損嚴重的現象。維修人員可以通過更換或者暫時轉動導向套磨損部位位置解決導向套磨損的問題。最后，使用質量有保證的V型夾織物密封也能提高密封使用的時間。另外在柱塞端部增加兩組軸用格萊圈密封也可以改變V型夾織物密封受液壓力過大的問題。具體見圖2第5項。

(3)破碎機柱塞缸柱塞連接方式改進。把持器是連接柱塞缸與活動沖頭的關鍵部件。如果將以上兩者的連接方式從把持器形式的螺栓連接改為由鏈條連接的軟連接方式。這樣把持器故障多的問題便能夠順利得到解決。具體改進方法如下：柱塞把持器部位加工兩個M50的螺栓孔，然后在沖頭相應部位加工兩個鏈條接頭固定點。最后將兩者用20 mm的鏈條連接起來。柱塞端把持器改造結構具體見圖2第1項。

(4)破碎機柱塞缸拆卸困難改進方法。維護中比較困難的拆卸工作主要包括：V型夾織物密封更換、導向套拆卸和柱塞及柱塞缸拆卸組成。V型夾織物密封使用太多時拆卸極其不容易，尤其是越往里面的V型密封越難拆卸。生產中V型夾織物密封的使用長度在60 mm左右為宜。這樣既可以起到防泄漏的作用，同時也可以為延長導向套的設計長度提供條件。具體如圖2第2項所示。導向套是銅質加工件。導向套長度不夠時由于柱塞質量大的原因容易出現柱塞和導向套快速磨損，最后導致柱塞密封磨損嚴重形成漏油。導向套長度增加時柱塞與導向套的接觸面增加，導向套及柱塞的磨損速度就會明顯降低。但是導向套長度過長時銅件的加工難度也會急速增加，同時加工費用會急劇增漲。另外安裝拆卸時也會造成極大的不便。為了避免以上的情況，可以采用導向套安裝使用兩個同心銅套的方式給予解決。這樣上述問題就可以得到順利解決。具體如圖2第4項。柱塞拆卸是500 t殘極破碎機維護中最繁瑣的工作。此項維護工作在破碎機的所有結構件都拆卸完成后才能對柱塞和柱塞缸進行拆卸。經過統計更換柱塞或者柱塞缸最快需要2周時間才能完成。這對生產線造成了極其嚴重的壓力。為了提高柱塞和柱塞缸拆卸的效率采用圖2第6項的結構。這樣可以在不拆卸其它齒板等的情況下完成柱塞的更換。生產中除了更換導向套及柱塞以外，除非柱塞缸損壞需要整體更換油缸，都可以通過尾部拆卸的方式得到解決。這樣大大降低了主缸拆卸的工作強度。

1.柱塞 2.密封 3.法蘭 4.銅套 5.密封 6.缸尾圖2 500 t殘極破碎機主油缸改進圖

4 結語

500 t殘極破碎機是一種在鋁電解冶金行業中普遍使用的破碎設備。生產中500 t殘極破碎機主油缸故障及維護時間明顯減少可以大大提高炭塊破碎的效率。同時該設備維修的費用也能得到有效控制。

[1] 唐敬麟.破碎與篩分機械手冊[J].北京：化學工業出版社，2001.

[2] 500 t擠壓破碎機操作維修說明書[J].貴陽：貴陽奧特機電技術發展有限公司，2010.

Improvement for Piston-cylinder of 500 t Butts Crusher

ZHANG Zhan-jun

500 t butts crusher is one of crusher equipment using pressure of hydraulic cylinder to crush the butts polar, there are some disadvantages of the piston cylinder such as large size, easily leakage, dismantling difficulty and high cost maintenance. The paper issues improving program to these problems.

piston-cylinder； leakage； defects； improving program

2015-03-06

張占軍(1984-)，男，青海西寧人，工程師，大學本科，主要從事設備檢修與維護工作。

TD451

B

1003-8884(2015)03-0049-03