隨著我國鐵礦山選礦技術的不斷發展，“多碎少磨”正日益成為眾多選礦廠追求的目標。近幾年來，HP系列圓錐破碎機在國內應用發展速度較快，己在眾多選礦廠中得到了很好的應用，顯著地縮小了破碎產品的粒度，改善了粒度結構，提高了球磨機的臺時效率。同時，由于HP系列圓錐破碎機是進口設備，備件需要進口，造成運行成本相對較高，備件儲備周期長。因此，加快其破碎機備件國產化進程顯得十分重要。鞍鋼集團鞍山礦業公司研究所圍繞HP圓錐破碎機備件國產化進行了大量的工作，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圓錐破碎機皮囊式鎖緊缸的研制及應用不僅提高了其使用壽命，還提高了該機的作業率，并降低了其作業成本，使得皮囊式鎖緊缸的壽命由8個月提高到17個月以上。鞍鋼齊大山鐵礦選礦分廠的年運行成本由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，鞍鋼齊大山選礦廠破碎車間目前有4臺HP800圓錐破碎機。每臺HP圓錐破碎機均裝有16支液壓鎖緊缸，起到鎖定排礦口的作用。
1.1  鎖緊缸組成
    進口的HP系列圓錐破碎機的液壓鎖緊缸由缸
筒、柱塞和密封圈組成見圖1。
1.2  工作原理、技術參數
    鎖緊缸工作依靠液壓系統來完成。液壓系統的壓力油通過鎖緊缸進油口進入鎖緊缸缸體內，推動柱塞移動，使每個柱塞產生鎖緊力。當破碎機正常工作時，液壓系統始終向鎖緊缸提供21 MPa的油壓來產生足夠的鎖緊力以確保破碎機正常工作。HP圓錐破碎機鎖緊缸的技術參數見表1。
1.3使用情況
    進口的HP圓錐破碎機鎖緊缸加工精度較高，缸內密封組件性能較好，使用前5個月內基本無任何滲漏油現象。之后，鎖緊缸普遍出現輕微滲油現象。由于液壓系統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。但從現場設備管理和環境治理角度來講，影響了設備及環境的清潔程度。隨著使用時間推移，鎖緊缸密封磨損程度加劇，滲漏油現象進一步明顯，己不能保證鎖緊效果，此時必須更換鎖緊缸的密封件。
    造成進口鎖緊缸使用壽命低的根本原因是鎖緊缸結構不合理。曾經通過測繪制造出同類型鎖緊缸進行試驗發現，國內制造的鎖緊缸壽命更短。為此，進行了皮囊式鎖緊缸的開發研究。
2、實驗室研究
2.1HP圓錐破碎機皮囊式鎖緊缸的選擇
    為了克服老式鎖緊缸易出現滲漏油的現象，從兩方面進行探索：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構，達到改善密封效果的目的；2)采用和傳統密封方式完全不同的方法，如密封件與被密封的相關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件移動，使被密封的流體永遠密閉在密封件內。
    通過反復研究，認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）的無桿腔內置入一皮囊，壓力油進入皮囊后使得皮囊膨起，膨脹而推動柱塞運動，柱塞伸出一定長度后對設備部件起到鎖緊作用，這時皮囊內的油壓可達到額定工作壓力(見圖2)。
    此結構的液壓油缸對相關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度等特性。
2.2HP圓錐破碎機皮囊式鎖緊缸實驗室研究
    從2002年10月開始，對液壓系統用的皮囊式蓄能器中的皮囊進行了實驗室試驗。被選用的皮囊材料為丁腈橡膠，外徑77 mm，單側皮囊厚度2.2 mm，其外徑與HP破碎機所用鎖緊缸內徑3英寸（1英寸= 25.4 mm）相近。研制組將一原鎖緊缸進行了改制，鋼筒內徑擴大至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的系統進行耐壓和鎖緊力的試驗。
    要得出鎖緊缸的鎖緊力，可通過下式進行計算：
3.3HP圓錐破碎機鎖緊缸皮囊的研制
    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，同時該皮囊應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液壓系統蓄能器皮囊的本溪市橡膠廠來承擔研制工作。所研制的新型皮囊經檢測，其物理性能完全符合要求。
3.4HP圓錐破碎機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現，如果皮囊破損漏油，應當立即更換。每臺破碎機共有16支鎖緊缸，采用并聯方式，如果有一支缸漏油，所有的鎖緊缸都無法鎖緊，整個鎖緊系統將失效。為了防止此現象發生，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個月以上。
4、HP圓錐破碎機皮囊鎖緊缸工業試驗及應用
4.1  第一個階段使用情況
    2002年10月，根據鞍鋼齊大山鐵礦選礦分廠破碎車間對HP700破碎機鎖緊缸解決滲漏油的要求，研制組對進口破碎機原鎖緊缸進行了改造，用皮囊式鎖緊缸替代了原結構的鎖緊缸，并于當年12月投入使用。使用6個月后，未發現任何滲漏油現象，完全滿足生產要求。該組鎖緊缸到2004午4月下機更換皮囊，共使用17個月。2003年5—9月，陸續為鞍鋼齊大山鐵礦提供鎖緊缸6臺套，基本上該礦HP系列破碎機均已采用皮囊式鎖緊缸，并運行正常。
4.2  第二個階段使用情況
    2004年4月，鞍鋼集團鞍山礦業公司科技部下達了研制HP800圓錐破碎機皮囊式鎖緊缸的科研計劃。在原有的基礎上進行完善，重點進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細破機上機試驗，第二臺套于9月10日在齊選廠破碎車間1#細破機上機試驗，目前運行狀況良好。
5、結語
    ——該鎖緊缸具有足夠的鎖緊力，在液壓系統額定工作壓力條件下完全滿足破碎機對鎖定排礦口的工作需求。實踐結果表明，該鎖緊缸密封性能良好，沒有滲漏油現象發生。
    ——該鎖緊缸外形及連接尺寸與原進口件一致，安裝拆卸方便，可與原件進行互換，易于現場更換。
    ——該皮囊式鎖緊缸由于置入了耐壓耐油皮囊，將工作介質（液壓油）完全密閉在皮囊內，因此可達到較為理想的密封效果，容積效率可達100%。
    ——為了進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，還有密封圈繼續工作，可適當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備上應用。