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(tài)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(tǒng)中的工作性能進行對比，從而總結(jié)出填充聚四氟乙烯組合密封的優(yōu)點、特點。

關(guān)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(chǎn)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(shù)水平在當時很先進，但目前國內(nèi)、外精軋機均采用電液伺服系統(tǒng)控制，已很少采用機液伺服。現(xiàn)在國外精軋機的液壓伺服系統(tǒng)工作頻率已達到20Hz，國內(nèi)也已達到10～15Hz，而這臺軋機測試結(jié)果只能達到約2Hz（在伺服系統(tǒng)中，油缸總是在較高頻率下作往復(fù)運動的，其每分鐘的動作次數(shù)稱之為頻率）。

1 原設(shè)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(diào)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(chǎn)生很大的影響：（1）降低油缸的反應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)生泄漏現(xiàn)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(diào)整的，所以兩油缸密封松緊程度是否一致不易控制；另外調(diào)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(chǎn)，而且增加了生產(chǎn)、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(tǒng)為機液伺服，這種控制方式的缺點是反應(yīng)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(xiàn)帶材生產(chǎn)必需對冷軋機的液壓伺服系統(tǒng)進行改造，即將機液伺服改為電液伺服系統(tǒng)，使其系統(tǒng)的頻率提高到5～10Hz，以滿足帶材生產(chǎn)的需求。

在液壓伺服系統(tǒng)中，最重要的執(zhí)行元件液壓缸，它直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的動態(tài)特性。機液伺服系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(lián)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(chǎn)值的損失，能否在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，作盡可能小的改動，而又不影響生產(chǎn)呢？經(jīng)過多方調(diào)研、咨詢，決定采用一種新型密封技術(shù)——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(tài)特性差這一難題。

3 聚四氟乙烯組合密封的應(yīng)用

在液壓伺服系統(tǒng)中，對密封有較高的要求：（1）動靜態(tài)特性基本一致；（2）摩擦力小且穩(wěn)定；（3）泄漏量?。唬?）使用壽命長，性能穩(wěn)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(yōu)異的性能完全可以適應(yīng)以上要求，所以國外應(yīng)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(yīng)指出的是填充聚四氟乙烯組合密封質(zhì)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(huán)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(yīng)注意保持工作環(huán)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(jié)構(gòu)

為了盡可能小的對油缸結(jié)構(gòu)改動，工作人員在原“V”型密封的銅質(zhì)支撐環(huán)和壓緊環(huán)上加裝含油尼龍的擋環(huán)，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(huán)作為滑動環(huán)，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(huán)，最后裝上壓環(huán)，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(dǎo)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(yīng)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(jié)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(fā)現(xiàn)有“失壓”現(xiàn)象。投入生產(chǎn)后，操作手一致反映軋制過程中軋機反應(yīng)較改造前靈敏，調(diào)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(chǎn)效率，降低了工人勞動強度。

6 結(jié)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(yù)期的目的；同時還積累了經(jīng)驗，在我廠1200mm熱軋機上也運用了這項技術(shù)，改造了兩臺直徑為Φ900mm的油缸，也取得較圓滿的結(jié)果。（2）填充聚四氟乙烯組合密封結(jié)合使用了“0”型圈，所以具備了靜密封性能穩(wěn)定可靠的優(yōu)點；（3）填充聚四氟乙烯組合密封不僅具有老式密封的優(yōu)點，而且還具備自潤滑性、摩擦系數(shù)小、動態(tài)特性好、耐腐蝕、不吸水等特點，是一種可靠的密封換代產(chǎn)品；（4）此次改造后使用至今，該密封一直未出現(xiàn)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(yè)節(jié)約了資金，而且贏得了寶貴的生產(chǎn)時間。

參考文獻

[1]機械設(shè)計手冊[M].機械工業(yè)出版社.