隨著我國鐵礦山選礦技術(shù)的不斷發(fā)展，“多碎少磨”正日益成為眾多選礦廠追求的目標(biāo)。近幾年來，HP系列圓錐破碎機(jī)在國內(nèi)應(yīng)用發(fā)展速度較快，己在眾多選礦廠中得到了很好的應(yīng)用，顯著地縮小了破碎產(chǎn)品的粒度，改善了粒度結(jié)構(gòu)，提高了球磨機(jī)的臺時(shí)效率。同時(shí)，由于HP系列圓錐破碎機(jī)是進(jìn)口設(shè)備，備件需要進(jìn)口，造成運(yùn)行成本相對較高，備件儲備周期長。因此，加快其破碎機(jī)備件國產(chǎn)化進(jìn)程顯得十分重要。鞍鋼集團(tuán)鞍山礦業(yè)公司研究所圍繞HP圓錐破碎機(jī)備件國產(chǎn)化進(jìn)行了大量的工作，在許多方面取得了一定的成效。其中對鞍鋼齊大山鐵礦選礦分廠和鞍鋼齊大山選礦廠HP圓錐破碎機(jī)皮囊式鎖緊缸的研制及應(yīng)用不僅提高了其使用壽命，還提高了該機(jī)的作業(yè)率，并降低了其作業(yè)成本，使得皮囊式鎖緊缸的壽命由8個(gè)月提高到17個(gè)月以上。鞍鋼齊大山鐵礦選礦分廠的年運(yùn)行成本由81. 34萬元降低到32. 52萬元；鞍鋼齊大山選礦廠的年運(yùn)行成本由40. 67萬元降低到4.8萬元，效果非常明顯，己獲國家專利。
1、HP圓錐破碎機(jī)鎖緊缸的基本情況
    目前，鞍鋼齊大山鐵礦選礦分廠破碎車間有一臺HP800和7臺HP700圓錐破碎機(jī)，鞍鋼齊大山選礦廠破碎車間目前有4臺HP800圓錐破碎機(jī)。每臺HP圓錐破碎機(jī)均裝有16支液壓鎖緊缸，起到鎖定排礦口的作用。
1.1  鎖緊缸組成
    進(jìn)口的HP系列圓錐破碎機(jī)的液壓鎖緊缸由缸
筒、柱塞和密封圈組成見圖1。
1.2  工作原理、技術(shù)參數(shù)
    鎖緊缸工作依靠液壓系統(tǒng)來完成。液壓系統(tǒng)的壓力油通過鎖緊缸進(jìn)油口進(jìn)入鎖緊缸缸體內(nèi)，推動(dòng)柱塞移動(dòng)，使每個(gè)柱塞產(chǎn)生鎖緊力。當(dāng)破碎機(jī)正常工作時(shí)，液壓系統(tǒng)始終向鎖緊缸提供21 MPa的油壓來產(chǎn)生足夠的鎖緊力以確保破碎機(jī)正常工作。HP圓錐破碎機(jī)鎖緊缸的技術(shù)參數(shù)見表1。
1.3使用情況
    進(jìn)口的HP圓錐破碎機(jī)鎖緊缸加工精度較高，缸內(nèi)密封組件性能較好，使用前5個(gè)月內(nèi)基本無任何滲漏油現(xiàn)象。之后，鎖緊缸普遍出現(xiàn)輕微滲油現(xiàn)象。由于液壓系統(tǒng)的鎖緊部分向鎖緊缸提供油壓，從使用的角度來看并無太大的影響，仍能起到令人滿意的鎖緊效果。但從現(xiàn)場設(shè)備管理和環(huán)境治理角度來講，影響了設(shè)備及環(huán)境的清潔程度。隨著使用時(shí)間推移，鎖緊缸密封磨損程度加劇，滲漏油現(xiàn)象進(jìn)一步明顯，己不能保證鎖緊效果，此時(shí)必須更換鎖緊缸的密封件。
    造成進(jìn)口鎖緊缸使用壽命低的根本原因是鎖緊缸結(jié)構(gòu)不合理。曾經(jīng)通過測繪制造出同類型鎖緊缸進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)制造的鎖緊缸壽命更短。為此，進(jìn)行了皮囊式鎖緊缸的開發(fā)研究。
2、實(shí)驗(yàn)室研究
2.1HP圓錐破碎機(jī)皮囊式鎖緊缸的選擇
    為了克服老式鎖緊缸易出現(xiàn)滲漏油的現(xiàn)象，從兩方面進(jìn)行探索：1)研究新型材料制成的密封件，提高其使用壽命或研究新類型的密封結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善密封效果的目的；2)采用和傳統(tǒng)密封方式完全不同的方法，如密封件與被密封的相關(guān)件之間不存在相對位移，也就是說密封件是隨著被密封的相關(guān)件移動(dòng)，使被密封的流體永遠(yuǎn)密閉在密封件內(nèi)。
    通過反復(fù)研究，認(rèn)為第二種方案是可行的。具體方案是將鎖緊缸（即單向柱塞缸）的無桿腔內(nèi)置入一皮囊，壓力油進(jìn)入皮囊后使得皮囊膨起，膨脹而推動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)，柱塞伸出一定長度后對設(shè)備部件起到鎖緊作用，這時(shí)皮囊內(nèi)的油壓可達(dá)到額定工作壓力(見圖2)。
    此結(jié)構(gòu)的液壓油缸對相關(guān)各件提出了新的要求：皮囊必須具有耐油、耐高壓，具有良好的拉伸和撕裂強(qiáng)度等特性。
2.2HP圓錐破碎機(jī)皮囊式鎖緊缸實(shí)驗(yàn)室研究
    從2002年10月開始，對液壓系統(tǒng)用的皮囊式蓄能器中的皮囊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。被選用的皮囊材料為丁腈橡膠，外徑77 mm，單側(cè)皮囊厚度2.2 mm，其外徑與HP破碎機(jī)所用鎖緊缸內(nèi)徑3英寸（1英寸= 25.4 mm）相近。研制組將一原鎖緊缸進(jìn)行了改制，鋼筒內(nèi)徑擴(kuò)大至77.5 mm，柱塞端部改成圖2中的形式，目的是能完全托住皮囊底部，然后按圖3的系統(tǒng)進(jìn)行耐壓和鎖緊力的試驗(yàn)。
    要得出鎖緊缸的鎖緊力，可通過下式進(jìn)行計(jì)算：
3.3HP圓錐破碎機(jī)鎖緊缸皮囊的研制
    為了使皮囊式鎖緊缸在額定工作壓力條件下達(dá)到所需的鎖緊力，必須研制一種適合該鎖緊缸幾何尺寸的耐油耐壓皮囊，同時(shí)該皮囊應(yīng)具有蓄能器皮囊的其它物理性能。為此，研制組委托專門生產(chǎn)液壓系統(tǒng)蓄能器皮囊的本溪市橡膠廠來承擔(dān)研制工作。所研制的新型皮囊經(jīng)檢測，其物理性能完全符合要求。
3.4HP圓錐破碎機(jī)皮囊鎖緊缸的第二道密封
    皮囊式鎖緊缸的密封主要靠皮囊來實(shí)現(xiàn)，如果皮囊破損漏油，應(yīng)當(dāng)立即更換。每臺破碎機(jī)共有16支鎖緊缸，采用并聯(lián)方式，如果有一支缸漏油，所有的鎖緊缸都無法鎖緊，整個(gè)鎖緊系統(tǒng)將失效。為了防止此現(xiàn)象發(fā)生，在鎖緊缸的柱塞上，仍保留原有密封溝槽，裝有YX密封圈進(jìn)行雙重密封。這樣，既使皮囊破損漏油也可通過密封圈密封，并能延長工作3個(gè)月以上。
4、HP圓錐破碎機(jī)皮囊鎖緊缸工業(yè)試驗(yàn)及應(yīng)用
4.1  第一個(gè)階段使用情況
    2002年10月，根據(jù)鞍鋼齊大山鐵礦選礦分廠破碎車間對HP700破碎機(jī)鎖緊缸解決滲漏油的要求，研制組對進(jìn)口破碎機(jī)原鎖緊缸進(jìn)行了改造，用皮囊式鎖緊缸替代了原結(jié)構(gòu)的鎖緊缸，并于當(dāng)年12月投入使用。使用6個(gè)月后，未發(fā)現(xiàn)任何滲漏油現(xiàn)象，完全滿足生產(chǎn)要求。該組鎖緊缸到2004午4月下機(jī)更換皮囊，共使用17個(gè)月。2003年5—9月，陸續(xù)為鞍鋼齊大山鐵礦提供鎖緊缸6臺套，基本上該礦HP系列破碎機(jī)均已采用皮囊式鎖緊缸，并運(yùn)行正常。
4.2  第二個(gè)階段使用情況
    2004年4月，鞍鋼集團(tuán)鞍山礦業(yè)公司科技部下達(dá)了研制HP800圓錐破碎機(jī)皮囊式鎖緊缸的科研計(jì)劃。在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，重點(diǎn)進(jìn)行了新型皮囊的研制和與該型號皮囊配用的缸筒的研制。在齊大山選礦廠的大力支持和協(xié)作下，2004年8月12日第一臺套新型皮囊式鎖緊缸在齊選廠破碎車間28細(xì)破機(jī)上機(jī)試驗(yàn)，第二臺套于9月10日在齊選廠破碎車間1#細(xì)破機(jī)上機(jī)試驗(yàn)，目前運(yùn)行狀況良好。
5、結(jié)語
    ——該鎖緊缸具有足夠的鎖緊力，在液壓系統(tǒng)額定工作壓力條件下完全滿足破碎機(jī)對鎖定排礦口的工作需求。實(shí)踐結(jié)果表明，該鎖緊缸密封性能良好，沒有滲漏油現(xiàn)象發(fā)生。
    ——該鎖緊缸外形及連接尺寸與原進(jìn)口件一致，安裝拆卸方便，可與原件進(jìn)行互換，易于現(xiàn)場更換。
    ——該皮囊式鎖緊缸由于置入了耐壓耐油皮囊，將工作介質(zhì)（液壓油）完全密閉在皮囊內(nèi)，因此可達(dá)到較為理想的密封效果，容積效率可達(dá)100%。
    ——為了進(jìn)一步增加皮囊式鎖緊缸的工作可靠性，該鎖緊缸的柱塞上保留了原有的密封總成，印皮囊式鎖緊缸具有雙重密封功能，一旦皮囊使用到限而破損，還有密封圈繼續(xù)工作，可適當(dāng)延長鎖緊缸的使用壽命。
    ——該鎖緊缸的皮囊密封形式適用于其它單作用液壓缸，可推廣到其它液壓設(shè)備上應(yīng)用。