液压钢缆切割器的关键技术问题及其解决措施海水液压钢缆切割器在设计时主要面临以下关键技术问题。腐蚀问题海水液压钢缆切割器中所有的零件都与海水接触,因此所采用的材料都必须具有良好的耐腐蚀性能,同时要满足强度的要求。
为解决腐蚀问题,除刀片外,其余零件均采用耐蚀合金、工程塑料等耐蚀材料。如缸体、换向阀阀体、提手等均为硬质阳极氧化的铝合金材料,以减轻重量;活塞杆、导向导轨、扳机等采用不锈钢材料;对于刀片材料,由于考虑到其强度、硬度、耐磨性、韧性的要求,再加上更换方便,因此采用了高速工具钢,每次使用后清洗,再涂润滑脂,使用一段时间后更换新刀片。
黏着磨损问题由于海水的润滑性差,相对运动的两个金属面(如活塞杆与缸体)之间直接接触,易发生黏着现象,甚至使液压缸卡死。
对液压缸中易发生的黏着磨损问题,设计时采用特殊的橡塑组合密封件和耐磨环与缸体内壁组成摩擦副,使液压缸中活塞杆与缸体隔离。由于组合密封件与耐磨环为特殊的工程塑料,其耐磨性好、摩擦系数小,能保证缸长期可靠地工作。
刀片定位问题为剪切钢缆时动刀片的受力简图。假定被剪切的钢缆直径为d,动刀片与定刀片之间的间隙为h,则动刀片受钢缆的反作用力F可分解为Fx=Fcosα(1)Fy=Fsinα(2)α=arcsinhd(3)式中Fx钢缆对动刀片(或活塞杆)的轴向力,NFy钢缆对动刀片(或活塞杆)的侧向力,N图2剪切钢缆时动刀片受力简图从式(2)、(3)可以看出,刀片间的间隙h越大,钢缆对刀片及活塞杆的侧向力Fy也越大,将会带来以下问题:(1)增大活塞(杆)与缸体内壁的摩擦力,使其磨损加剧,同时液压缸效率降低;(2)当活塞杆刚性不够时,剪切时侧向力使刀片间的间隙增大,导致剪切时出现连襟现象,即每次剪切时都有少量钢丝不能剪断,从而降低剪切效率。
为减小侧向力Fy的不良影响,必须使动刀片与定刀片之间的间隙尽可能小。在设计时设置了导轨2、14、15以解决剪切时动刀片的定位问题,如所示。导轨2和14用于动刀片在初始位置的定位,防止动刀片及活塞杆转动。导轨2和15用于动刀片在剪切及终点位置的定位,使动刀片与定刀片间接近零间隙,保证一次剪切成功,消除连襟现象。
海水液压钢缆切割器的试验试验系统为海水液压钢缆切割器试验回路原理图。它主要由海水液压泵2、溢流阀3、流量调节阀5、压力表4、6、被试钢缆切割器7、流量计8和过滤器1等元辅件组成。海水液压泵2为试验系统提供压力和流量;溢流阀3调整系统的工作压力;流量调节阀5用于调整进入液压缸的流量;压力和6分别测量海水液压泵和海水液压钢缆切割器的工作压力;流量计8测量海水液压钢缆切割器出口的流量。
试验时,调整溢流阀3,使海水液压泵2的工作压力为10MPa。调整流量调节阀5,使液压缸前进时流量计8的流量在115~2125L/min范围内,液压缸后退时流量计8的流量在217~4L/min范围内,此时对应流量调节阀的出口流量为2~3L/min.在液压缸前进和后退过程中观察液压缸动作的平稳性及有无爬行现象。
结束语通过试验表明,设计的海水液压钢缆切割器样机满足规定的技术指标要求。为了使钢缆切割器能更好地适应水下作业的要求,有必要进一步提高系统的工作压力,并对钢缆切割器的结构和材料选择进行优化,以减小工具的体积、重量,提高剪切能力。