轮胎厂用硫化机液压缸密封件的改造.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 9期 轮胎厂用硫化机液压缸密封件的改造 李志明 艾 志工业技术 集 团公 司 ， 江苏 南京2 1 0 0 3 6 摘要 本文介绍了我 国大部分的轮胎厂在硫化时硫化机液压密封 的故障 ， 以及针对故障对 液压缸密封件的改造 ， 并 阐述改造后 带来 的经济效益。 关键词 硫化机； 液压缸； 液压结构 ． 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 9 0 0 5 2 0 4 T h e I mp r o v e me n t o f Hy d r a u l i c Cy l i n d e r S e a l s Us e d i n Cu r i n g P r e s s o f Do me s t i c Ty r e f a c t o r y LI Z hi mi n g A I G I n d u s t r i a l G r o u p o f C o m p a n i e s L i m i t e d ，N a n j i n g 2 1 0 0 3 6 ，C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e e x p a t i a t e o n t h e f a i l u r e s o f t h e s e a l s u s i n g o n t h e c u r i n g p r e s s i n d o me s t i c t y r e f a c t o rie s ． B a s e o n t h e a n a l y s i s o f t h e f a i l u r e r e a s o n ， t h i s a r t i c l e d i s c u s s e d t o u p g r a d e t h e s e a l s s y s t e m a n d a p p l i c a t i o n s ， i n tr o d u c e d t h e e c o n o mi c b e n e fi t s o f t h e ll e w s e a l s d e s i g n s o l u t i o n s ． Ke y W o r d s c u ri n g p r e s s ； h y d r a u l i c c y l i n d e r s ； h y d r a u l i c c o n s t r u c t i o n s 1 液压硫化机的国内现状 轮胎厂里 的硫化车间的重要性是可想而知 的． 硫 化对橡胶 的处理是很重要的 ， 如果硫化不好 。 不仅影 响轮胎 的数量 ， 最 重要还是影响到 了其质量 ， 从 而影 响了公 司的经济效益 。从硫化机的故障率来说 ， 问题 最 多 的是 液压 系 统 ， 而液 压 系统 最 容 易 出现 问题 的部 位是液压缸 。基于以上的情况 ， 我们利用本公 司的液 压 密封件对我 国的部分轮胎厂的硫化机 的液压系统 进行了升级和改造 ， 并取得了一定的经济效益。 如果说 2 0世纪 5 0年代以来机械式硫化机推广应 用取代硫化罐 ， 是轮胎硫化的第一次飞跃 那么液压硫 化机替代机械式硫化机， 是轮胎硫化的第二次飞跃。现 在世界上主要轮胎公司已逐步采用液压硫化机来代替 传统的机械式硫化机 ，他们在建新厂或对老厂进行技 术改造时， 已基本上采用液压硫化机。 液压硫化机作为一种新技术 ， 经过不断改进提高 ， 在国外已成熟并批量生产， 广泛应用于轮胎硫化 中。世 界上主要轮胎公司使用液压硫化机的比重超过 6 0 ％． 并且呈递增的趋势。德国克虏伯公司作为著名橡胶机 械供应商 ， 其生产的硫化机全部为液压式 ， 日本三菱重 工在 1 9 9 7年销售的硫化机中，液压式硫化机占 4 0 ％。 收稿日期 2 0 1 0 0 6 0 3 作者简介 李志明 1 9 7 2 一 ， 男， 毕业于山西省吕梁学院化学工程系。主要从 事市场技术支持工作， 负责密封产品的推广与现场的实际应用。 5 2 国外轮胎厂对液压硫化机的青睐及广泛使用 ，应该成 为我 国橡胶机械的示范及市场消费前兆。随着全球经 济的一体化 ， 中国轮胎要参与国际竞争 ， 中国的橡胶机 械也应 该紧跟 世界 的潮流 。 硫化机的型号有很多 ， 比如进 口的有 日本的、 德 国 的、 韩 国的等， 而国产的一般 以福建 、 桂林的硫化机居 多 ， 当然也有其他厂家的， 这里就不一一叙述了。不管 是国产的还是进 口的， 硫化机的工作机理都是一致 的， 只是在硫 化 的配置上有 一些差 异而 已。 2 主要硫化工艺 硫化车间的工艺路线为 机械手抓胎一机械手上 升一机械手转入一机械手下降一定型 机械手爪片闭 合_ 机械手上升一 机械手转出一合模 二次定型 合 模至终点一锁模一加压 合模力 一硫化 卸压 合 模一松锁一开模一 下环升起一胶囊 收缩一卸胎臂转 进一 下环下降一卸胎机构 翻转一轮胎进入滚道架冷 却一存胎器旋转一个工位。 3 硫化机 的液压部位主要故障 一 般情况下 ， 在轮胎厂的液压一 硫化车间 ， 它的液 压缸一般情况下包括以下几种 增压缸 、 中心机构 、 活 络模液压缸等。硫化车间的液压缸一般有 以下的故障 见表 l Hvd r a u l i c s Pn e u ma t i c s＆ Se al s ／ No． 9 ． 201 0 表 1 4 硫化机液压存在 的问题 经过把液压缸解体以后分析 ，造成液压缸密封 的 失 效有 以下几 个原 因 1 由于硫化机的工作环境很恶劣 ， 防尘圈的作用 很大， 但是人们往往忽略了它的作用。因为在液压件 的 结构 中， 活塞封 、 拉杠封 以及防尘圈都 是动密封 ， 活塞 封和拉杆封都是在一种非常好的润滑的环境 中进行工 作的，只有防尘圈是在一种接近边界润滑的环境下工 作的 ， 这样 ， 就对防尘圈能否很好 的工作提 出了较 高的 要求。另一方面 ， 外界 的灰尘 ， 这些很硬的颗粒在有相 对 运动 的情 况下 ， 对 防尘 圈的损 坏是 很大 的 。所 以在 国 外的一些厂家里 ， 他们 的防尘圈的材质往往是很好 的， 有的甚至 比活塞封 和拉杠封 的材质配置上都 要好很 多。而在我们的一些 国产液压缸上 的配置往往是很差 的 ， 而且在维修时根本不去管它 ， 所以防尘圈在使用时 必须走 出误 区 。 2 忽略了导向环和支撑环的作用 。通过在现场的 调查与统计 ，在维修液压缸的过程中， 6 0 ％的人不知道 它们的作用 ，而在维修 的过程中更换此结构的人员就 更少 。实际上它 的主要作用是隔开金属 和金属之间的 直接磨损 ， 并且控制拉杠和活塞的摆动。 3 对于拉杠封和活塞封 ， 必须材质符合其实际的 工作情况 ， 密封的形式要合理 ， 并合理地控制其密封件 的配合尺寸。 4 液压密封 的使用周期与液压密封件材质有很 大的关系。 5 硫化机 的液压改造 1 在进 口的硫 化 机 中 ， 我 们往 往 会 发现 硫化 机 液 压缸在初期的使用周期是很长 的， 而我们在维修后 ， 它 的使用周期就很短了。通过我们在现场的调查 ， 发现进 口的液压缸基本上没有支撑导 向环 ，而它的活塞或者 是缸头的材质基本上使用的都是铜 ， 经过分析 ， 实际上 铜的材质相对于拉杠或者缸体 的材质来说是很 软的 ， 所 以它可 以保 证缸头或者活塞 的材质在被磨 损 的同 时 ， 拉杠或者缸体不被磨损 ， 但是随着时间的推移 ， 随 着缸头或者活塞被磨损 ，拉杠的摆动量 已经很难控制 或者基本上没有控制 ， 可想而知 ， 在更换密封件后的使 用周期又能有多长 。针对这种情况， 我们在原来的基础 上 进行 了改造 ， 在 磨 损 的活 塞上 加 装 了导 向环 ． 在 缸 头 上加工改造了支撑环 ， 材质采用了增强四氟。当然也可 以用比如聚甲醛或者 白四氟等。改造后 的液压缸原来 的使用周期为一个月 ， 现在已经使用一年 ， 还没有进行 5 3 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 9期 维 修 。 2 原液压件密封形式不合理。原液压缸活塞封的 形式 是用“ O” 圈加一档 环 。 对于动 密封来 说 ， “ 0” 圈一 般 情况下并不作动密封 ，尤其是在液压系统里面就更少 见， 只是在气缸里有一些 。 但也是很少。因为在作动密 封时 ． 实际上“ O ” 圈的压缩量是很难控制的 ， 只是有一 定的范围， 比如说 8 ％～ 1 0 ％， 但实际确实很难控制。现 将在浙江嘉兴韩态轮胎的增压缸的改进与大家一起讨 论 。 原用 的设备为韩国的硫化机，在改进之前的使用 周期为一周左右 ．将液压缸拆开后发现它的失效主要 是由于活塞封 的密封件引起 ，活塞封的结构为一个 0 圈加一档环构成 ． 经过分析后 ， 由于硫化机的硫化 的轮 胎的大小不一致 ， 所以系统的压力大小也不一样 ， 再加 上硫化机的温度较高 ，而且硫化机在此处的动作 的频 率也较高， 所以使用 O圈的效果不好也就可想而知。 根 据这种情况 ，我们决定用艾志集团生产的 A I G 4 1 0 A进 行取代 ， 但是由于 AI G 4 1 0 A的使用的沟槽和 0圈使用 的沟槽并不一致 ， 这样如果要改造活塞的话 ， 费用将大 大提高 ，这样如何减少费用又可以采用格莱圈就成为 了解决问题的关键。在这种情况下 ， 我们将格莱圈的结 构 进 行 了 改 造 ，即 将 0 圈 改 为 方 形 圈 ，也 就 是 用 A I G 4 1 0 F取代 A I G 4 1 0 A， 因为从理论上讲 ， 作为密封的 外圈材质 ， O圈的作用 只是给它一个弹性补偿的作用 ， 只要求弹性合理。所以我们将沟槽的体积计算好以后 ， 把弹性体的压缩量算好 ，然后将橡胶密封件在初期在 数控制加工进行加工 以后 ， 进行安装 ， 使用的结果还是 很满意的 。 现在的增压缸的使用时间已有两年 ， 都没有 出现一 点 问题 ．现在 的这 个项 目已在韩 态轮 胎 的所有 的硫化机上改进， 取的了很好的经济效益。但是该项 目 也有 不满 意 的地方 ，那 就是 由于原 沟槽 的尺 寸并没 有 改动 ， 造成了改进的外 圈的密封面很宽 ， 由于外圈的材 质为增强四氟， 给安装上造成了一定的困难 ， 而且也加 大 了一些 能量 的损 耗 ，建议 以后 制 造液压 缸 的厂 家在 这方面给予注意。具体的改造前的结构和改造后的结 构如 图 1 所示 。 改造前 图 1 3 在国内密封件的材质 ， 主要有聚氨酯以及丁晴 橡胶、 氟橡胶和夹布橡胶。就聚氨酯来说 ， 其材质较软， 5 4 摩擦系数高 可达 0 ． 9 ， 不耐高温 ， 材料的记忆性差 ， 加 上不耐水解 ， 所 以在初期 由于其本身的易于得到， 有一 定的使用空问，随着时间的发展 ，由于从使用的周期 上 。 它已经不能够满足要求 ， 尤其是在一些重要部位的 液压 密封上 更是 如此 。 夹布橡胶是在 丁晴橡胶或者是氟橡胶的基础上提 高了撑压的能力 ， 虽然在耐压方面有了很大的提高 ， 但 是其材质本身的性能并没有提高 ，比如说其摩擦系数 较高 ，材质本身的恢复性和记忆性差的性能并没有很 大的提高 ， 所 以使用周期只是提高了一些。 所以如何采用适合工况的材质就成为了液压密封 升级的一个必要条件。现在大部分生产密封件的厂家 已经在提高材质的性能 ，比如艾志公司采用 聚醚聚氨 酯取代国产的聚氨酯 ， 它的性能的具体参数 比较如表 2 所示 。 表 2 4 另外 ， 液压密封件的性能是否能够达到预期的 使用效果 ， 在它的生产工艺上也很重要 ． 在一些大的生 产厂家， 一般情况下采用模具进行生产， 模具生产的量 是 比较大的， 但是其生产的精度不是很高。以艾志工业 技术集团公 司为代表 的少数企业 已经采用 了数控加 工 ， 采用数控加工后 ， 在加工的精度 以及尺寸的控制上 有很好 的效果 ， 而且交货周期可以很快 ， 但是它在加工 很大量的橡胶件上是没有优势的。而且在加工单件时 的成本 是较 高的 。 6 结束语 液 压 硫 化机 是 在 机 械式 硫 化 机 的基 础 上 发展 的 ． 它吸收机械式硫化机的优点 ．克服机械式硫化机固有 的弱点。液压硫化机具有精度和 自动化程度高 、 硫化的 轮胎均匀质优 、适合于子午线轮胎尤其是高等级子午 Hv dr a u l i c s Pn eu ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 9． 2 01 0 液力偶合器的新发展 杨 乃乔 北 京起 重运输 机 械设计 研 究 院 ， 北京 1 0 0 0 0 7 摘要 近年液力传 动技 术有新突破 ． 自动 同步 型液力偶合器 、 阀控调速 型液力偶合器等新 品种新技 术相继问世 ， 使液力行业 面貌一 新 ， 必将有力地促进我 国液力偶合器行业技术迅猛发展和拓宽应用领域。 关键词 液力偶合器 节能 新品种 中 图分 类 号 T H1 3 7 ． 5 文 献标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 01 0 0 9 0 0 5 5 ～ 0 4 Th e Ne w De v e l o p me n t o f Hy d r a ul i c Co u p l i n g Co mp o n e n t Y ANG Na i q i a o B e i j i n g Ha n d l i n g E n g i n e e r i n g R e s e r c h I n s t i t u t e ， B e i j i n g 1 0 0 0 0 7 C h i n a Abs t r a c t I n r e c e n t y e a r s ， h y dr a u l i c t r a n s mi s s i o n t e c h no l o g y ha s a n e w br e a k t h r o u g h， a ut o ma t i c s y nc h r o n o us e c o not e c hn i ca l nO I l I I S ， v a l v e c o n t r o l v e l o c i t y mo d u l a t e d h y d r a u l i c c o u p l e r n e w t e c h n o l o gy fi e l d ， h y d r a u l i c i n d u s t r y ， wi l l e f f e c t i v e l y p r o mo t e o u r h y d r a u l i c c o u p l i n g i n d u s t ry t e c h n o l o gy r a p i d d e v e l o p me n t a n d e x p a n d t h e a p p l i c a t i o n f i e l d s ． Ke y W or ds h yd r a u l i c c o up l i n g c o mp o ne n t ； e ne r gy s a v i ng； t h e ne w pr o duc t s 0 引言 近年 来 随着 液力 偶 合器 在 工程 项 目应 用 中有 着 显 著 的 节能 减排 效 果 ． 应用 领 域 日渐 扩大 ， 促成 新 结构 新 技 术 不断 涌 现 。兹将 一 些迅 速 发展 的新技 术 呈献 给 大 家， 供同行们斟酌 、 分析、 参考。 l 限矩 型液力偶合器 的新结构 大惯量难 于起动的设备 ．要求 电动机具有空载起 步 、 延 时起 动 和较 大 的起动 能力 。于是人 们在 限矩 型液 力偶合器基础上开发了各种闭锁式液力偶合器 ，但均 结构复杂 ． 故障频发。 德 国福伊特 V O I T H公 司近年研发 出 自动同步 T U Y B O S Y N 型液 力偶 合器 见 图 1 ， 是一 种新 型 闭锁 收 稿 日期 2 0 1 0 0 6 1 1 作者简介 扬乃乔 1 9 3 5 一 ， 男 ， 教授级高工 ， 一直在北京 起重 运输机械设 计研究院从事液压 、 液力的应用与研究 。 - 一 一 一一 - 一 十- - - - - 一一 一 - 一- - - 胎 的硫 化 等优 点 ， 是 轮胎 硫化 机 的发 展 方 向 。在 我 国 ， 通过各轮胎厂对液压硫化机的使用 ，积 累了一定的使 用 经验 ， 证 明液 压 硫化 机 适合 中国 国情 ； 同时通 过 各硫 化机厂的探索 ， 基本 已具备研制和批量生产的条件。随 着 我 国高 速公 路 的迅 速发 展 ．液压 硫 化机 正孕 育 着 大 发展 的 良好机 遇 ，我 们相 信 经 过橡 机 厂 和轮胎 厂 的共 同努力 ， 液压硫化机将逐渐在我 国普及 ． 成为硫化机厂 及轮胎厂新的经济增长点 ，液压橡胶件的使用将会受 到越 来越重 要 的应用 。 式液力偶合器 ，它既保 留了限矩型液力偶合器 的原有 性 能 ， 又 具有 闭 锁功 能 ， 可 在运 转 中 自动 实现 无 滑差 的 动力传递。在动压泄液式偶合器结构上 ， 将涡轮分割成 四块扇形体 ， 依然以螺栓栓结在涡轮轴法兰上。每支扇 形体外园柱面上黏结摩擦衬面，在偶合器壳体 内圆柱 面上亦黏结摩擦衬面 ， 两者构成传递动力的摩擦付 。在 起动工况 ，液力偶合器特性如常。在涡轮高转速运行 时， 离心力使扇形体 向外移动 ， 摩擦副接合而实现无滑 差 的动力传递。在液力偶合器超载或堵转而涡轮低速 运转时 ，靠液流的环流作用使 四块扇形体向中心靠拢 而使摩擦付脱开， 重新 回复偶合器工况。 ● - -一 - - - - - * 一 -- 一 十一 参 考 文 献 [ 1 】 胡国桢等． 化工密封技术【 M】 一 E 京 化学工业出版社 ， 1 9 9 0 ． 【 2 ] 黄迷梅等． 液压气动 密封 与泄漏 防治[ M I ． 北京 机械工业出版 社 ． 2 0 0 4 ． 【 3 】 厉玉 呜主编． 化工仪表 及 自动化【 M] ． 北京 化学 工业 出版社 ， 1 9 99 ． [ 4 】 聂恒凯． 橡胶材料与配方【 M 】 ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 5 ] 李苑菁． 轮胎制造工艺【 M 】 ． 北京 化学工业 出版社 ， 1 9 9 3 ． 55