液壓支架立柱故障分析及修復工藝

孫建明 楊銀帥 胡振南

（兗礦集團 機電設備制造廠，山東 鄒城 273500）

立柱是煤礦綜采工作面液壓支架的主要承載部件，起著調節支架高度、維持支架平衡、緩沖過載沖擊等作用，是液壓支架所有油缸缸徑最大、承載作用力最強，同時也是維修率最高、最不易更換的油缸。本文就大修過程中典型的零部件故障進行分析、找出癥結所在，并對修復工藝進行研究。

1 故障分析

立柱大修之前先進行故障分析，從而能夠找出故障的本質，綜合統計出故障出解決問題的方法。

1.1 故障分析方法

1.1.1 目測法

目測法是一種初步判斷方法，能夠有效發現一些外部癥狀，對進一步的分析提供幫助。該方法雖然簡便易行，但對分析人員的業務水平要求較高，并且只能發現一些損壞、變形嚴重的故障，所以該方法多數用于故障初步判斷。

圖1 典型立柱結構及液壓連接圖Fig.1 Typical column structure and hydraulic connection diagram

1.1.2 空載行程試驗法

空載行程試驗是故障分析過程中應用的最多的一種方法，該方法借助于專用試驗臺，對立柱進行空載行程試驗、往復動作幾次，觀察立柱有無漏滲液、阻滯、爬行、雙伸縮動作錯亂、運動停止等現象。

1.1.3 加載保壓試驗法

加載保壓試驗法通過立柱加載試驗臺對立柱各行程區段進行加載保壓，看有無壓降。試驗臺主要由液壓試驗臺和立柱加載框架組成，利用加載框架與被試立柱共同調節行程，控制加載油缸對指定行程區段加載保壓。通過計算機采集型液壓試驗臺的壓力傳感器測量立柱的上下腔壓力變化，以數據曲線的形式顯示在電腦控制軟件界面上。

1.1.4 量具檢測法

量具檢測法通過量具對零部件的尺寸、公差、形狀進行測量，看有無發生變形。常用的量具有外徑千分尺、內徑千分尺、游標卡尺等傳統量具，此外基于超聲波、激光技術的測量工具也得到了快速發展。

1.1.5 支架檢驗法

支架檢驗法是指立柱裝配到液壓支架上之后，通過動作試驗、壓架試驗來測試立柱的一種方法。此法多用于多批量液壓支架檢修完成后的出廠驗收。

1.2 主要故障分析

圖1所示為一典型雙伸縮立柱結構及外部液壓系統連接圖。操縱閥位于下位時，立柱下腔供液，立柱升起；操縱閥位于上位時，立柱上腔供液，立柱收回;操縱閥位于中位時，立柱停止運動，同時在單向閥的作用下，下腔封閉、保持壓力。當立柱承載力大于額定工作阻力時，安全閥卸壓。

根據立柱基本結構和工作原理，分析以下五條典型故障。

1.2.1 鍍層脫落

立柱在綜采支架使用過程中，暴露于空氣中的鍍鉻表面遇到潮濕空氣中的水分和腐蝕性氣體會通過孔隙、微裂紋直接作用到基體，使鉻鍍層與鐵基體形成一個化學的原電池反應，導致鐵銹的產生，隨著時間的延續，腐蝕界面擴大而致腐蝕速度加快，銹蝕點不斷擴大、增多，使鍍鉻表面出現大銹斑、鼓泡、成塊起皮脫落等現象。

1.2.2 外部漏液

外部漏液是指立柱內部液壓介質滲漏到外部的一種故障。外漏主要表現為缸口導向套滲液、中缸活柱帶液，接口處滴液，焊縫處滲液，安全閥漏液等。

導向套滲液的原因主要有導向套與缸口配合處靜密封失效；導向套密封溝槽銹蝕、有凹坑或變形等缺陷；缸口變形、橢圓、拉傷、銹蝕。

中缸、活柱帶液主要原因：中缸、活柱尺寸偏小，達不到f9公差要求；中缸、活柱變形、有凹陷、局部尺寸變細；鍍層損壞。

接口處滴液主要由于O形圈密封失效、接頭座接口變形、接頭或膠管頭變形造成。

焊縫處滲液多是由于焊接時存在氣泡、沙眼等缺陷造成的，常出現在缸體供液管、接頭座、缸底焊接處。

安全閥漏液主要由于調定壓力不合適或閥內部故障造成。

1.2.3 內部竄液

內部竄液是指立柱使用過程中下腔液壓介質竄入上腔或上腔液壓介質竄入下腔的一種常見故障形式。竄液可造成立柱承載力下降、自降、不動作等現象。竄液可通過加載保壓試驗法檢測。

造成竄液的原因主要有活塞密封失效、溝槽損傷；缸體漲缸、橢圓、拉傷；對于有工藝孔的活柱，工藝孔的焊縫、密封處也可能造成竄液。

1.2.4 伸縮順序錯亂

雙伸縮立柱的正常動作順序為先升中缸再升活柱、先降中缸再降活柱，如果出現不按此順序的動作則為伸縮順序錯亂。

順序錯亂的主要原因有底閥不能復位、保持常開狀態；開啟壓力調整不合適；底閥的壓桿太短或外缸底部中心凸臺太低導致中缸降到最低時不能觸發底閥開啟。

1.2.5 自降

自降是指立柱在支架上升至某段高度、操縱閥復位后出現的緩慢下移的故障形式。

該故障多由立柱竄液、閥件膠管漏液、液控單向閥竄液等原因造成。

2 零件修復工藝

2.1 激光熔覆修復

激光熔覆技術是一種新型的修復技術，通過高能激光束照射，使合金添料與基材完美融合，結合強度不低于原材料的90%。

工藝流程為：表層車削—熔覆—車削—磨削—拋光。若熔覆層需去除材料尺寸不多，可以省略熔覆后的車削；若對粗糙度要求不高，可省略拋光。

2.2 內孔低溫鍍鐵

缸體內壁修復較為成熟的修復方法為低溫鍍鐵技術。它能夠對缸體內壁的漲缸、橢圓、拉傷、銹蝕等缺陷進行修復。工藝流程為：機加工—除油—絕緣—鍍鐵—鍍后清洗—珩磨

2.3 焊補工藝

焊補工藝是一種最簡單直接的修復方法，對于局部損傷、密封性、強度要求不高的故障都能快速的進行修復。

焊接工藝常用于焊縫處開裂、有氣孔；缸體外部供液管變形損壞、接頭座滲漏；缸口非密封處的拉傷、磕碰及其它配合精度要求不高部位的修復。

2.4 鍍鉻工藝

重新鍍鉻主要針對中缸、活柱鍍鉻層起泡、脫落且銹蝕深度淺、面積區域小的一種修復方法。該工藝由于鍍層較薄，對于銹蝕嚴重的工件無能為力。同時該工藝由于存在污染環境、使用周期短等缺點，逐步被激光熔覆等技術取代。

工藝流程大體概括為：酸洗—打磨—鍍鉻—拋光

2.5 缸體內壁拋光

缸體內壁拋光主要用于清除浮銹，提高內壁光潔度。該工藝已成為立柱正常檢修過程中不可或缺的一道工序。

3 修復工件的檢驗

3.1 鍍層的檢驗

3.1.1 外觀質量檢驗

｜表面光滑、平整，無粗糙、粒子、裂紋、起泡、結晶、局部無鍍層、局部凹坑、凸起等缺陷。

3.1.2 硬度檢驗

檢測鍍層硬度，硬鉻層≥800HV。

3.1.3 粗糙度檢驗

用數字粗糙度檢測儀至少測量鍍層三處粗糙度值，Ra值≤0.4。

3.1.4 尺寸檢驗

用外徑千分尺測量鍍層直徑及公差，符合公差要求。

3.2 焊縫的檢驗

檢查焊縫高度、焊縫形狀等焊接質量要求。確保達到強度、密封要求。

4 性能試驗

進行空載行程試驗、最低啟動壓力試驗、密封性試驗、讓壓性能試驗、耐久性試驗、過載性能等標準規定的試驗。

5 結語

本文結合工作實際經驗，對液壓支架用立柱典型的故障進行梳理、分析，高度概括性的提出了各種故障分析方法及修復工藝，是對立柱檢修工作的一次新的總結和提升。

［1］李萬新.低溫鍍鐵工藝[J].電鍍與環保，1984(02)：23-25.

［2］孫建明，李飛峰，張現虎.液壓支架立柱加載試驗臺的研制及應用[J].煤礦現代化，2014(01)：69-70.

［3］GB25974.2-2010煤礦用液壓支架 第二部分：立柱和千斤頂技術條件[S].北京：中國標準出版社，2011.