李長連

(中車大連機車車輛有限公司，遼寧 大連 116000)

1 生產現(xiàn)狀

DCJ-2型鍛造操作機是我公司大型鍛件生產的關鍵設備，可以夾持φ120～φ510坯料完成自由鍛造的主要動作，其有五個基本動作：鉗口夾緊、鉗桿旋轉、鉗桿前升降、鉗桿后升降和大車行走。該設備鉗口夾緊系統(tǒng)主要由鉗頭、氣缸、活塞和活塞桿等組成。工作中，由壓縮空氣進入氣缸前壓縮空氣入口（或后壓縮空氣入口）作用在活塞上，由活塞桿控制鉗口夾緊過程中的夾料運作。由于該系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣，氣缸和活塞配合面磨損嚴重，工作中壓縮空氣沿著配合面縫隙前后泄壓，重則呈線狀外泄，造成氣缸內壓力降低，直接影響鉗口夾緊力不足，設備不能正常工作。為了不影響生產，維修工作人員經常每天添加氣缸桿側端蓋與活塞桿間密封油繩一次，而且設備時常處于維修狀態(tài)。

2 工作原理

DCJ-2型鍛造操作機夾緊系統(tǒng)是由鉗頭和夾緊裝置兩部分組成。夾緊裝置的作用是使拉桿上產生拉緊力，并經鉗頭機構轉變?yōu)殂Q口的夾緊力，從而夾緊鍛件。按拉緊力的生產方式，拉緊裝置有機械式、氣動式和液壓式三種。本機采用氣動式拉緊裝置鍛造操作機。圖1所示為DCJ-2型鍛造操作機鉗口夾緊系統(tǒng)工作原理。

圖1 DCJ-2型操作機鉗口夾緊系統(tǒng)工作原理

DCJ-2型鍛造操作機鉗口夾緊系統(tǒng)由氣缸、活塞、活塞桿、隔轉裝置、前拉桿、進排氣管路以及鉗頭等組成。氣缸采用的是串聯(lián)雙作用氣缸，也稱為倍力型氣缸。如圖2所示。它是由兩個單桿雙作用氣缸串聯(lián)在一起，且兩個活塞串聯(lián)在一根活塞桿上，所輸出地推力是單個氣缸的兩倍，從而達到使用小缸徑而獲得較大的輸出推理效果。缸體固定在操作機體框架內，由壓縮空氣控制閥從進、排氣管1輸入壓縮空氣時，進、排氣管2排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負載推動活塞運動，使活塞桿伸出，來操作機鉗口張開度。當壓縮空氣控制閥從進、排氣管2輸入壓縮空氣時，進、排氣管1排氣，使活塞桿縮回，操作機鉗口夾緊，以實現(xiàn)DCJ-2型鍛造操作機的鍛件夾緊工作。

圖2 DCJ-2型鍛造操作機氣動式拉緊裝置

3 故障分析

3.1 氣缸泄壓原因分析

鍛造時氣缸中的壓縮空氣為廠區(qū)風，風壓一般在0.5～0.6MPa，在進、排氣管1和進、排氣管2交替進氣或排氣，活塞實現(xiàn)往復直線運動。由于車間生產環(huán)境所限，該設備在鍛件加熱爐的高溫作業(yè)及空氣錘打擊時產生的震動等環(huán)境中生產工作。氣缸活塞密封圈因為在高溫及受震動的情況下，會與氣缸體在往復運動時出現(xiàn)相互磨損現(xiàn)象，而且會出現(xiàn)單面磨損現(xiàn)象。這時汽缸活塞在進、排氣兩腔內相互串氣，出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象，這樣就會降低了兩腔的壓差，活塞運動緩慢無力等現(xiàn)象。同時該設備在鍛件加熱爐的高溫作業(yè)及空氣錘打擊時產生的震動等環(huán)境中生產工作，氣缸桿與氣缸端蓋密封在高溫及受震動的情況下也會出現(xiàn)嚴重泄壓現(xiàn)象，無法達到密封效果。在氣缸密封不好的情況下，該設備就會出現(xiàn)鉗口夾不緊現(xiàn)象，從而使該設備不能正常運行。

3.2 鍛造操作機的夾持量分析

DCJ-2型鍛造操作機的夾持范圍為φ120～φ510mm，而夾持量的大小主要取決于鉗口的張開度。在維修過程中，氣缸活塞桿徑法蘭盤與鉗口拉桿連接時，由于在鍛件的過程中所產生的振動力，使得活塞桿法蘭盤緊固螺絲有擼絲現(xiàn)象，更換新活塞桿的情況下，鉗口的張開度不變，但是為保生產而快速搶修時，將會縮短活塞桿尺寸，這時會導致鉗口張開度減小。通過上述分析可知，鍛造操作機加持量大小取決于鉗口的張開度，而鉗口張開度的大小主要取決于氣缸活塞桿的長短。因此鍛造操作機加持量大小直接取決于氣缸活塞桿的長度。

4 改進措施

4.1 改進密封結構

根據(jù)上述分析，提高氣缸和活塞的密封性和提高氣缸桿與氣缸端蓋的密封性是保證鍛造操作機鉗口夾緊力和對大型鍛件夾持進行生產工作必要改進項目。

氣缸和活塞的密封性改進項目為加大活塞密封圈與氣缸的接觸面積，從而延長氣缸的工作時間。將活塞密封圈槽從11mm加寬至12.5mm，由原來11mm的O型密封圈換成12.5mm的O型密封圈。這樣增加了O型密封圈與缸體的接觸面積，使得缸體與O型密封圈之間耐磨性增加，密封效果更顯著。在鍛件加熱爐的高溫作業(yè)及空氣錘打擊時產生的震動等環(huán)境中，因為缸體與O型密封圈接觸面積的增大，可以起到很好減震效果，避免了活塞與缸體之間硬碰硬現(xiàn)象發(fā)生。從而使得該設備能夠長時間連續(xù)工作，減少維修次數(shù)。如圖3所示。

圖3 氣缸活塞密封槽尺寸

氣缸桿與氣缸端蓋的密封性改進項目為重新設計加工擋蓋，使得擋蓋與氣缸端蓋之間尺寸由7mm增加到21mm。以前在擋蓋與氣缸端蓋之間加一道密封油繩，改進后可以加3道密封油繩，再用6個M10mm內六角螺絲將擋蓋固定在氣缸端蓋上。在鍛件加熱爐的高溫作業(yè)及空氣錘打擊時產生的震動等環(huán)境中，通過增加密封油繩的圈數(shù)，由原來的一道密封油繩增加到現(xiàn)在的三道密封油繩，可以使得隔熱與減震效果更明顯，同時能夠達到更好的密封效果。通過改進后，將不會出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象，減少維修人員的維修次數(shù)。如圖4所示。

圖4 氣缸壓蓋改進尺寸

4.2 改變活塞桿尺寸

DCJ-2型鍛造操作機的夾持范圍為φ120～φ510mm，在生產過程中，因為新工藝的要求，需要夾持φ520mm坯料，而現(xiàn)在的鍛造操作機不能滿足生產要求，因此需要增加鉗口的夾持量來完成生產任務。通過上述對鍛造操作機的夾持量分析，可知鍛造操作機夾持量的大小主要取決于氣缸活塞桿的長短，因此需要通過增加活塞桿的長度來增加鉗口的張開度，使得該設備能夠完成夾持φ520mm坯料工作。改進方案為將活塞桿長度由原先的1785mm增加至1795mm，這樣可以使鍛造操作機鉗口最大張開量增加至φ530mm，以完成對φ520mm坯料的夾持工作。

5 使用效果

通過對DCJ-2型鍛造操作機的氣缸密封系統(tǒng)以及氣缸桿的改進。經過1年的運行，氣缸缸體與活塞之間沒有出現(xiàn)因為密封原因而出現(xiàn)串氣現(xiàn)象。氣缸桿與氣缸端蓋的密封油繩磨損減少，極大的降低了更換油繩的頻率，減輕了維修負擔。在增加氣缸桿的長度后，保證了公司大型鍛件毛坯料的夾持工作。