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HP圆锥破碎机皮囊式锁紧缸的研制及应用
发布时间：2013-05-14 07:49 来源：未知
随着我国铁矿山选矿技术的不断发展，“多碎少磨”正日益成为众多选矿厂追求的目标。近几年来，HP系列圆锥破碎机在国内应用发展速度较快，己在众多选矿厂中得到了很好的应用，显著地缩小了破碎产品的粒度，改善了粒度结构，提高了球磨机的台时效率。同时，由于HP系列圆锥破碎机是进口设备，备件需要进口，造成运行成本相对较高，备件储备周期长。因此，加快其破碎机备件国产化进程显得十分重要。鞍钢集团鞍山矿业公司研究所围绕HP圆锥破碎机备件国产化进行了大量的工作，在许多方面取得了一定的成效。其中对鞍钢齐大山铁矿选矿分厂和鞍钢齐大山选矿厂HP圆锥破碎机皮囊式锁紧缸的研制及应用不仅提高了其使用寿命，还提高了该机的作业率，并降低了其作业成本，使得皮囊式锁紧缸的寿命由8个月提高到17个月以上。鞍钢齐大山铁矿选矿分厂的年运行成本由81. 34万元降低到32. 52万元；鞍钢齐大山选矿厂的年运行成本由40. 67万元降低到4.8万元，效果非常明显，己获国家专利。
1、HP圆锥破碎机锁紧缸的基本情况
目前，鞍钢齐大山铁矿选矿分厂破碎车间有一台HP800和7台HP700圆锥破碎机，鞍钢齐大山选矿厂破碎车间目前有4台HP800圆锥破碎机。每台HP圆锥破碎机均装有16支液压锁紧缸，起到锁定排矿口的作用。
1.1 锁紧缸组成
进口的HP系列圆锥破碎机的液压锁紧缸由缸
筒、柱塞和密封圈组成见图1。
1.2 工作原理、技术参数
锁紧缸工作依靠液压系统来完成。液压系统的压力油通过锁紧缸进油口进入锁紧缸缸体内，推动柱塞移动，使每个柱塞产生锁紧力。当破碎机正常工作时，液压系统始终向锁紧缸提供21 MPa的油压来产生足够的锁紧力以确保破碎机正常工作。HP圆锥破碎机锁紧缸的技术参数见表1。
1.3使用情况
进口的HP圆锥破碎机锁紧缸加工精度较高，缸内密封组件性能较好，使用前5个月内基本无任何渗漏油现象。之后，锁紧缸普遍出现轻微渗油现象。由于液压系统的锁紧部分向锁紧缸提供油压，从使用的角度来看并无太大的影响，仍能起到令人满意的锁紧效果。但从现场设备管理和环境治理角度来讲，影响了设备及环境的清洁程度。随着使用时间推移，锁紧缸密封磨损程度加剧，渗漏油现象进一步明显，己不能保证锁紧效果，此时必须更换锁紧缸的密封件。
造成进口锁紧缸使用寿命低的根本原因是锁紧缸结构不合理。曾经通过测绘制造出同类型锁紧缸进行试验发现，国内制造的锁紧缸寿命更短。为此，进行了皮囊式锁紧缸的开发研究。
2、实验室研究
2.1HP圆锥破碎机皮囊式锁紧缸的选择
为了克服老式锁紧缸易出现渗漏油的现象，从两方面进行探索：1)研究新型材料制成的密封件，提高其使用寿命或研究新类型的密封结构，达到改善密封效果的目的；2)采用和传统密封方式完全不同的方法，如密封件与被密封的相关件之间不存在相对位移，也就是说密封件是随着被密封的相关件移动，使被密封的流体永远密闭在密封件内。
通过反复研究，认为第二种方案是可行的。具体方案是将锁紧缸（即单向柱塞缸）的无杆腔内置入一皮囊，压力油进入皮囊后使得皮囊膨起，膨胀而推动柱塞运动，柱塞伸出一定长度后对设备部件起到锁紧作用，这时皮囊内的油压可达到额定工作压力(见图2)。
此结构的液压油缸对相关各件提出了新的要求：皮囊必须具有耐油、耐高压，具有良好的拉伸和撕裂强度等特性。
2.2HP圆锥破碎机皮囊式锁紧缸实验室研究
从2002年10月开始，对液压系统用的皮囊式蓄能器中的皮囊进行了实验室试验。被选用的皮囊材料为丁腈橡胶，外径77 mm，单侧皮囊厚度2.2 mm，其外径与HP破碎机所用锁紧缸内径3英寸（1英寸= 25.4 mm）相近。研制组将一原锁紧缸进行了改制，钢筒内径扩大至77.5 mm，柱塞端部改成图2中的形式，目的是能完全托住皮囊底部，然后按图3的系统进行耐压和锁紧力的试验。
要得出锁紧缸的锁紧力，可通过下式进行计算：
3.3HP圆锥破碎机锁紧缸皮囊的研制
为了使皮囊式锁紧缸在额定工作压力条件下达到所需的锁紧力，必须研制一种适合该锁紧缸几何尺寸的耐油耐压皮囊，同时该皮囊应具有蓄能器皮囊的其它物理性能。为此，研制组委托专门生产液压系统蓄能器皮囊的本溪市橡胶厂来承担研制工作。所研制的新型皮囊经检测，其物理性能完全符合要求。
3.4HP圆锥破碎机皮囊锁紧缸的第二道密封
皮囊式锁紧缸的密封主要靠皮囊来实现，如果皮囊破损漏油，应当立即更换。每台破碎机共有16支锁紧缸，采用并联方式，如果有一支缸漏油，所有的锁紧缸都无法锁紧，整个锁紧系统将失效。为了防止此现象发生，在锁紧缸的柱塞上，仍保留原有密封沟槽，装有YX密封圈进行双重密封。这样，既使皮囊破损漏油也可通过密封圈密封，并能延长工作3个月以上。
4、HP圆锥破碎机皮囊锁紧缸工业试验及应用
4.1 第一个阶段使用情况
2002年10月，根据鞍钢齐大山铁矿选矿分厂破碎车间对HP700破碎机锁紧缸解决渗漏油的要求，研制组对进口破碎机原锁紧缸进行了改造，用皮囊式锁紧缸替代了原结构的锁紧缸，并于当年12月投入使用。使用6个月后，未发现任何渗漏油现象，完全满足生产要求。该组锁紧缸到2004午4月下机更换皮囊，共使用17个月。2003年5—9月，陆续为鞍钢齐大山铁矿提供锁紧缸6台套，基本上该矿HP系列破碎机均已采用皮囊式锁紧缸，并运行正常。
4.2 第二个阶段使用情况
2004年4月，鞍钢集团鞍山矿业公司科技部下达了研制HP800圆锥破碎机皮囊式锁紧缸的科研计划。在原有的基础上进行完善，重点进行了新型皮囊的研制和与该型号皮囊配用的缸筒的研制。在齐大山选矿厂的大力支持和协作下，2004年8月12日第一台套新型皮囊式锁紧缸在齐选厂破碎车间28细破机上机试验，第二台套于9月10日在齐选厂破碎车间1#细破机上机试验，目前运行状况良好。
5、结语
——该锁紧缸具有足够的锁紧力，在液压系统额定工作压力条件下完全满足破碎机对锁定排矿口的工作需求。实践结果表明，该锁紧缸密封性能良好，没有渗漏油现象发生。
——该锁紧缸外形及连接尺寸与原进口件一致，安装拆卸方便，可与原件进行互换，易于现场更换。
——该皮囊式锁紧缸由于置入了耐压耐油皮囊，将工作介质（液压油）完全密闭在皮囊内，因此可达到较为理想的密封效果，容积效率可达100%。
——为了进一步增加皮囊式锁紧缸的工作可靠性，该锁紧缸的柱塞上保留了原有的密封总成，印皮囊式锁紧缸具有双重密封功能，一旦皮囊使用到限而破损，还有密封圈继续工作，可适当延长锁紧缸的使用寿命。
——该锁紧缸的皮囊密封形式适用于其它单作用液压缸，可推广到其它液压设备上应用。
