文/萬遠(yuǎn)鋼，車盼，彭雄·武漢重工鑄鍛有限責(zé)任公司

液壓機工作缸導(dǎo)套更換方法及配合公差的研究

文/萬遠(yuǎn)鋼，車盼，彭雄·武漢重工鑄鍛有限責(zé)任公司

鍛造液壓機因工況惡劣，主工作缸導(dǎo)套4～5年就需要進(jìn)行一次更換。采用常規(guī)方法，工作量大，檢修時間長，費用較高。而且工作缸導(dǎo)套的更換是液壓機檢修中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。裝配質(zhì)量直接關(guān)系到液壓機的鍛造精度和密封的使用壽命、液壓機的利用率。我們結(jié)合多年的液壓機檢修經(jīng)驗，通過計算過盈量，對收縮補償量的控制，優(yōu)化檢修方案，提高了檢修效率，節(jié)約時間，降低費用，實踐效果良好。

萬遠(yuǎn)鋼，設(shè)備動力部副主任，長期在鍛造廠、設(shè)備動力部工作。主要從事鍛造壓機、鍛造操作機的技術(shù)、管理工作，參加過25MN、38MN壓機，16t、50t鍛造操作機的技術(shù)改造，主持過25MN、80MN壓機的大修。

液壓機是一種利用液體壓力傳遞能量以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機器。由于其廣泛的適用性，液壓機普遍用于機械、冶金、航空航天、電工、化工等國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，對這些領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步有重要作用。

工作缸是液壓機的核心零件。系統(tǒng)內(nèi)輸出的高壓液體進(jìn)入工作缸后，推動柱塞或活塞運動，接觸工件后，在工作缸高壓液體的繼續(xù)推動下對工件施壓使其變形。而導(dǎo)套又是工作缸內(nèi)最重要的配件，導(dǎo)套在工作缸柱塞運動時起導(dǎo)向作用，其裝配精度及配合公差的選取對主缸密封的壽命和液壓機的生產(chǎn)效率至關(guān)重要。如導(dǎo)套磨損或公差配合選擇不當(dāng)，會造成主缸導(dǎo)套脫落或密封頻繁損壞，引起工作介質(zhì)泄露到工作缸外部，從而造成運動不穩(wěn)定、停位不準(zhǔn)確或無法停位，不能保壓，污染環(huán)境，甚至引起設(shè)備事故。因此工作缸導(dǎo)套公差的選擇、裝配對液壓機的工作性能非常關(guān)鍵。

而液壓機工作缸導(dǎo)套經(jīng)過4～5年的使用，因偏心鍛造的磨損以及工作液體中雜質(zhì)的拉傷，導(dǎo)套需及時進(jìn)行更換。否則工作缸密封損壞加劇，漏油（水）嚴(yán)重，影響壓機使用及安全。而對其更換并非易事，按常規(guī)做法：拆除壓機上部低壓緩沖罐、充液閥以及高、低壓管，落下壓機動橫梁，吊出工作缸柱塞，拆出工作缸體，上車床或鏜床加工，去掉舊導(dǎo)套，測量缸體內(nèi)徑，按H7/k6配合公差加工新導(dǎo)套外徑，然后將半精加工導(dǎo)套壓入缸體內(nèi)，再上機床按圖紙尺寸加工導(dǎo)套內(nèi)徑，最后將缸體整體裝配。此種方法耗時、費力、費材，已不能適應(yīng)當(dāng)前檢修的要求。

鑒于此，我們參考了有關(guān)資料，結(jié)合多年的壓機檢修經(jīng)驗，摒棄了常規(guī)做法，重新選擇缸體與導(dǎo)套的配合公差以及內(nèi)徑的補償量，然后在不拆卸工作缸的情況下進(jìn)行導(dǎo)套的壓力裝配。實踐證明此方法是成功的，效果明顯。

配合公差的選擇及過溫補償量的確定

導(dǎo)套的裝配質(zhì)量對其使用壽命有著十分重要的意義，導(dǎo)套與缸體間的配合應(yīng)具備足夠的預(yù)緊力。由于導(dǎo)套表面加工中的微量不平度及使用過的缸體內(nèi)壁有不同程度的變形，對裝配中過盈有相當(dāng)?shù)挠绊?，而各種材料的彈性模量也有一個波動范圍，而武漢夏、冬季節(jié)的溫差直接影響了裝配質(zhì)量，使導(dǎo)套過早出現(xiàn)“龜裂”、“塑變”而直接報廢。

在檢修過程中，需要解決的是溫差對導(dǎo)套與缸體配合的影響以及導(dǎo)套過盈壓入缸體后導(dǎo)套內(nèi)徑的收縮量的數(shù)值。

配合公差的選擇

導(dǎo)套與缸體間的配合表面具有一定的過盈量，才能保證導(dǎo)套有足夠的預(yù)緊力，這是保證導(dǎo)套使用壽命較長的重要條件之一。如其配合表面存在間隙，后果顯而易見，而季節(jié)室溫變化直接影響了裝配質(zhì)量。武漢重工鑄鍛有限責(zé)任公司(以下簡稱“武重鑄鍛”）80MN鍛造壓機如圖1所示。

圖1 80MN鍛造壓機

武重鑄鍛80MN壓機導(dǎo)套材料為ZQSn6-6-3，缸體材料為20MnMo，線膨脹系數(shù)為α1=17.6×10-6/℃，α2=11× 10-6/℃，配合公差尺寸為φ1010mm，導(dǎo)套內(nèi)徑為φ960mm。武漢夏冬兩季溫差至少40℃，在此溫降下，配合過盈值變化ΔC不容忽視。80MN鍛造壓機缸體與導(dǎo)套尺寸圖如圖2、圖3所示。

圖2 80MN壓機缸體尺寸圖

圖3 80MN壓機缸體導(dǎo)套尺寸圖

而導(dǎo)套與缸體配合公差φ1010H7/k6是以室溫20℃為基準(zhǔn)，最大過盈0.066mm，最大間隙0.105mm。

如在夏季加工裝配的導(dǎo)套，則上述過盈量應(yīng)減少0.133mm，最大過盈量變?yōu)樽钚￠g隙0.067mm，最大間隙變?yōu)?.238mm，這將影響導(dǎo)套使用壽命，使導(dǎo)套易從缸體中脫落。

如果冬季加工裝配的導(dǎo)套，上述配合公差過盈量將增加0.133mm，則最大過盈變?yōu)?.199mm，最大間隙變?yōu)樽钚∵^盈0.028mm，在此情況下導(dǎo)套允許最高使用危度會降低。

從以上分析可看出：問題的關(guān)鍵在于如何解決溫差對導(dǎo)套與缸體配合的影響，尤其是大型熱加工廠在設(shè)計導(dǎo)套時要采取措施。

如室溫到t=40℃時，導(dǎo)套與缸體的理想配合可由下式計算：

式中：δmin─導(dǎo)套與缸體最小過盈量，d─導(dǎo)套與缸體配合公稱尺寸。

如室溫到t=0℃時，導(dǎo)套與缸體的理想配合可由下式計算：

則將前例按(1）(2）式計算有：

夏季加工導(dǎo)套：

冬季加工導(dǎo)套：

導(dǎo)套與缸體公差確定后，因過盈裝配而產(chǎn)生收縮是不容忽視的，確定導(dǎo)套內(nèi)徑的補償量同樣重要。

補償量的確定

導(dǎo)套過盈壓入缸體后，導(dǎo)套受缸體壓縮，內(nèi)徑會變小，必須在導(dǎo)套加工時考慮其補償量，否則會影響導(dǎo)套與柱塞H9/f7的配合。2009年在檢修25MN壓機時，我們就出現(xiàn)過對導(dǎo)套內(nèi)徑補償而使柱塞無法進(jìn)入導(dǎo)套，后用砂輪打磨一整天才將柱塞裝入的失誤。對于補償量近似計算如下：

式中：α=d1/d，d1=導(dǎo)套內(nèi)徑，d=導(dǎo)套外徑，δmax=選取配合公差的最大過盈量。

按前例計算有：

由上式可知：補償量與過盈量基本相等。

導(dǎo)套的更換及裝配

舊導(dǎo)套的拆卸

可使工作缸單獨進(jìn)高壓水沖出導(dǎo)套，也可先放下動梁，待吊出柱塞后，利用導(dǎo)套與缸體線膨脹系數(shù)的差別，對導(dǎo)套內(nèi)壁加熱后澆冷水使其急冷，再用外力即可拉出舊導(dǎo)套。

新導(dǎo)套裝配

圖4為裝配示意圖，按前過盈量與補償量檢驗新導(dǎo)套后，采用“壓力法”將導(dǎo)套裝入缸體。（利用缸體螺孔擰入四根長螺桿，螺桿下固定一托板，用千斤頂（25t即可）頂上另一托板至導(dǎo)套即可。此方法簡單易行，并可逆向?qū)⑴f導(dǎo)套從缸體內(nèi)拉出。

圖4 裝配示意圖

結(jié)束語

通過這些年的實際應(yīng)用，液壓機工作缸導(dǎo)套過盈量、補償量的選擇以及導(dǎo)套新的更換方法，在武重鑄鍛25MN、38MN、80MN壓機上使用效果良好。既縮短了檢修周期，提高了效率，又降低了費用。