装卸鹤管结构、工作原理及运用升降油缸密封圈泄漏原因及改造

鹤管小车-小车轨道、X-升降油缸水平油缸液压油管活塞杆活塞密封圈导向环/堵头"密封圈—防尘圏。

1装卸鹤管的结构及工作原理

1.1装卸鹤管结构

装卸鹤管结构见图1。

1.2工作原理五有两台装卸鹤管，分别安装在台五11道和

12道火车导轨上方，装车时，进行两道交替装升降油缸和输油缸安装在装卸鹤管筒体内，升降油缸活塞杆与输油缸连接，升降油缸活塞杆上下移动时，输油缸跟着上下移动。装卸鹤管安装在鹤管小车上,鹤管小车可以在小车轨道上水平移动。水平油缸活塞杆与鹤管小车连接，水平油缸活塞杆水平移动时，鹤管小车跟着水平移动。接油斗油缸活塞杆与接油斗连接，可以使接油斗提起和收回。升降油缸结构示意图见图2,活塞密封圈和活塞杆密封圈都是YX型密封圈，材质是氟橡胶。升降油缸长度4.8m0

装车的工作原理为装卸鹤管输油缸对准槽车口，输油缸通过升降油缸活塞杆的作用下降到槽车底部时就可装柴油。当槽车装满后，升降油缸活塞杆提起输油缸，即完成了一节槽车装车的程序。

升降油缸的液压系统工作原理见图3。

其中图3中换向阀（1UF）是三位四通电磁阀，可以把主油路与上升油路接通,下降油路与油箱接通,使活塞杆上升，又可以把主油路与下降油路接通，上升油路与油箱接通，使活塞杆下降;换向阀（4UF）是两位一通电磁阀，关闭时主油路有液压油压力，打开时主油路液压油压力为零;电接点压力表（1PK）是上升油路的压力表，设定指针指在3.0MPa,当上升实际压力指针与设定指针重合时，换向阀（1UF）关闭；电接点压力表（2PK）是下降油路的压力表，设定指针指在1.0MPa,当下降实际压力指针与设定指针重合时，换向阀（1UF）关闭。

启动油泵，电磁阀4UF处于导通，液压油直接回油箱,主油路压力表不显示压力。当接油斗提起后信号到位，按“下降”键，此时电磁阀4UF关闭，电磁换向阀1UF把主油路与升降油缸上腔油路连通,把升降油缸下腔油路与油箱连通,升降油缸活塞杆携带输油缸开始下降,输油缸一旦与槽车底部接触，升降油缸上腔油压升高，压力与电接点压力表2PK闭合（2PK设定压力一般为1.0MPa）时，电磁换向阀1UF换向，输油缸上升到一定距离（约为50~80mm）,电磁换向阀1UF失电处于中间位置，电磁阀4UF导通，输油缸停止，可以装油了。装车完毕，按“上升”键，电磁阀4UF关闭，电磁换向阀1UF把主油路与升降油缸下腔油路连通,升降油缸上腔油路与油箱连通,升降油缸活塞杆携带输油缸开始上升,上升到顶部时,升降油缸下腔液压油压力上升，液压油压力与电接点压力表1PK闭合（1PK设定压力为3.0MPa）,电磁换向阀1UF失电处于中间位置，液控单向阀关闭，电磁阀4UF导通，主油路压力表回零，压力闭合信号传递，由于时间上的差异，电接点压力表上的实际液压油压力已超过3.0MPa（约为4.0MPa）,液压油压力可以保持到下一次下降前,而且必须有压力（N3.0MPa）信号，接油斗才能收回。

2装卸鹤管运行状况

台五装卸鹤管给槽车装柴油，柴油温度一般为25~50龙，水平油缸和接油斗油缸密封圈运行周期长,一般在3a左右，而升降油缸密封圈运行周期短,一般在3个月左右，密封圈就会泄漏，有时运行时间会更短，一周就可能泄漏,尤其是冬天泄漏率高。

升降油缸密封圈更换时，由于升降油缸长4.8m,安装在输油缸和装卸鹤管内部，装卸鹤管离地面有6m多高,检修条件不好，所以必须用50t吊车把装卸鹤管、输油缸和升降油缸整体吊下,放在地面上才能进行检修,检修一次费用比较高。

3装卸鹤管原因分析

2011年4月10日，台五11道装卸鹤管升降油缸密封圈泄漏，解体检查，发现活塞杆YX密封圈内唇边磨薄,并有一段破裂，这是正常的磨损,磨损沿圆周均匀磨薄，密封圈破裂可能是受外力过大造成,密封圈唇边磨薄以后，承受外力能力降低。

更换密封圈后，安装调试，空负荷运行几次,液压油压力和油缸活塞杆动作正常。升降油缸活塞杆上升到顶部时,电接点压力表1PK实际压力显示4.0MPa,在没有下降以前，一直保持恒定值4.0MPao

当台五装柴油时，升降油缸活塞杆上升到顶部，油压达到4.0MPa,电接点压力表1PK实际压力指针不是指在4.0MPa上不动，而是不断上升，油压越来越高。在下一节槽车粗对位、水平油缸精对位到输油缸下降前这段时间内，油压可以上升到8.0MPa,若升降油缸活塞杆不下降，油压还会继续上升，两道装卸鹤管都发生同样现象。当装车完毕后，升降油缸活塞杆上升到顶部，升降油缸下腔油压达到4.0MPa,液控单向阀关闭，下腔油压继续上升到10.0MPa,是工作压力(4.0MPa)的2.5倍。油压过高将缩短密封圈的使用寿命。

升降油缸活塞杆上升到顶部时，电磁阀4UF导通，电磁换向阀1UF处于中间位置，液控单向阀也关闭，将不会再有液压油进入上升油路，所以上升油路和升降油缸下腔内的液压油数量也是恒定的。

在装车过程中,活塞杆完全处于柴油中,升降油缸和上升油路油管部分处于柴油中，由于柴油温度高，所以升降油缸和活塞杆温度逐渐上升,高可达到50乜。当油箱内常温的液压油进入升降油缸内时，油缸和活塞杆把热量传递液压油，油温逐渐上升。

油温升高必然产生体积膨胀，膨胀式(1):V=V°(l+aAt) (1)式中：V 膨胀后的体积,m，；椿——起始体积,m'；温度差(«-z0),t；a——温度膨胀系数,Y",一般取(8.5~9.0)xl0_4o若=10Y,a=8.5x10"/乞时，V=1.0085V0活塞杆上升到顶部后,液控单向阀关闭，液压油所占的空间一定，那么温度引起的膨胀必然使液压油压力上升。假设在油压P压力下把体积压缩到原来的体积此，由压力P时的体积公式(2):岭=叩1-伙P-P" (2)式中渦——压缩率,MPa'1,ig常取5~7x10"；-——压缩前体积,m'；Po——初压力,MPa；V2——P压力下把体积压缩到原来的体积椿，即矿2=此。匕=V=1.0085椿 (3)取6=6x10"MPa-/=4.0MPa贝Fo=1.0085FO[1-j8(P-Po)](4)P=(1-1/1.0085)/(6xlO-4)+4.0=18MPa (5)

实际上，在此压力下不可能把体积压缩到原来的此，因为油压升高，升降油缸、液压油钢管和液压油软管都会产生变形,体积会变化，所以升降油缸内压力不会升到18MPa,而是比它小，但比4.0MPa大，与实际值10.0MPa相符。升降油缸YX氟橡胶密封圈使用一段时间后,唇边磨损变薄，耐压能力降低。升降油缸内压力可以增加到10.0MPa,远远超过了工作压力4.0MPa,这就会使密封圈唇边过早破裂,起不到密封的作用,所以升降油缸密封圈泄漏的主要原因是油缸内油压过高造成的。

4装卸鹤管改进措施

升降油缸密封圈损坏是油压过高造成的，油压过高是温度变化大造成，应想办法改变这种条件。工作温度是工艺需要，无法改变,但可以控制升降油缸内液压油压力，只要能满足油压4.0MPa0

在上升油路上安装一个溢流阀，把升降油缸内液压油压力调节到4.0MPa,若压力超过4.0MPa时，溢流阀打开，液压油直接回油箱，若压力等于4.0MPa时,溢流阀关闭。在图3中,增加的溢流阀安装在单向节流阀的上升油路管线上。5效果

2011年4月，台五两道装卸鹤管上升油路都增加一个溢流阀，升降油缸密封圈都更换成新的，调试后，装卸鹤管运行正常。投用后，装卸鹤管升降油缸活塞密封圈和活塞杆密封圈运行良好，至今未出现泄漏。改进成功后，不仅消除了升降油缸密封圈泄漏问题，而且每年节约检修费用4x104RMB¥以上;既减轻了劳动强度，又保护了环境;确保了台五两道装卸鹤管。