煤礦液壓支架缸體漏液原因分析及對策

李凌云

摘 要：液壓支架是重要的井下機械設備，其缸體漏液是由多方面的原因引發的。無論哪一方面的原因或綜合因素引發的漏液，危害都非常嚴重，影響正常的生產。為避免發生漏液、竄流等故障，本文首先對液壓支架缸體的漏液原因（密封設計選型、零件制造與裝配、零件使用損耗）進行了詳細分析，隨后有針對性地提出了有效的控制手段。

關鍵詞：液壓支架;漏液;原因及對策;密封圈

引言

液壓支架廣泛應用于井下工作面頂板支撐，是煤礦綜采設備的重要組成部分。連續排列的液壓支架不僅能穩定地控制頂板狀態，而且有效地隔離了采空區和工作面，為采煤作業和設備維護提供了安全的操作空間。在工作過程中若缸體的密封性不能滿足要求，輕則造成乳化液滲漏、支撐力減小，重則引起支架結構破壞、頂板局部失穩。因此，為提高液壓支架工作能力，保障采煤過程安全穩定，對液壓支架發生漏液的原因進行分析，并進一步研究解決液壓支架漏液的對策。

1. 液壓支架結構及功能

液壓支架主要由前梁、頂梁、掩護梁、底座、立柱、千斤頂、控制閥組等組成，其中各部分梁和底座構成了液壓支架的承載結構主體，而立柱和千斤頂是主要的執行元件，千斤頂根據安裝位置的不同，可實現推移、護幫等動作;立柱用于承載頂板壓力和調整支護高度，頂板壓力通過頂梁、立柱和底座，最終傳向底板，因此立柱的壓力穩定性是液壓支架發揮正常功能的關鍵。

2. 液壓支架缸體漏液原因分析

導致液壓支架缸體漏液的原因較多，將重點從設計選型、制造與裝配、零件使用損耗等角度進行分析。

2.1 密封設計選型

（1）活塞桿密封選型不合理

活塞桿密封在選型時必須考慮其瞬時耐高壓性能，否則在壓力波動和沖擊時容易出現液體噴出現象。一般在該位置可選用Y形密封或蕾形密封等，Y形密封在使用時唇口朝向壓力側，在液壓力作用下，唇口貼近密封面，并且內壓力越大，密封接觸越緊，密封效果越好。另外，Y形密封的兩唇之間有較大空隙，因此可承受的壓縮量較大，對壓力的變化有良好的適應性，在活塞桿上使用較為安全可靠。當壓力變化較大時，需要增加擋板，防止密封翻滾。

（2）活塞頭密封選型不合理

活塞頭密封主要用于隔離缸體內的高壓側和低壓側，其密封性能對液壓支架的承載具有較大影響。在選型過程中，需重點從三方面考慮：

①密封性：當密封性無法滿足要求時，高壓和低壓側將出現竄液，導致支架支撐能力下降，甚至失去支撐力;

②耐受性：由于液壓支架的工作介質是乳化液或純水，因此密封圈需對以上兩種介質有較好的耐受性，防止出現膨脹、老化等;

③抗沖擊性：當頂板結構發生變化時，將對液壓支架產生瞬時沖擊。

（3）密封槽尺寸不合理

不論軸密封還是孔密封，所選定的密封圈必須安裝在專用的溝槽內，而溝槽的深度和寬度將直接影響密封件的壓縮量和密封性。一般情況下，根據設計手冊可選定合適的密封槽尺寸，但由于加工誤差和使用工況等影響，導致密封槽深度偏大、寬度超差等問題，從而引起密封壓縮量不足、密封翻滾等問題。針對這一問題，可通過優化密封結構設計來避免出現密封故障。

2.2 零件制造與裝配

（1）缸體焊接缺陷

液壓支架千斤頂缸體主要由缸底、缸筒和接頭等焊接而成，當焊接參數、焊條類型、焊接方式等選擇不當時，容易產生冷熱裂紋、氣孔、夾渣等焊接缺陷，導致焊縫強度、韌性和耐腐蝕性降低，在井下高濕度環境中，處于高壓作用下的焊縫缺陷進一步擴展，從而出現漏液等問題。

（2）加工和裝配精度未達到要求

為保證千斤頂各零件之間達到合理的裝配間隙，液壓缸缸體和活塞等零件的加工和裝配精度要求較高，當出現以下幾種情況時，缸體的密封性將受到影響。①缸體內孔和端蓋止口的同軸度超差，或端蓋的內外圓同軸度超差時，導致活塞桿和活塞相對缸體內孔發生偏移，松弛的一側容易發生竄液，而過緊的一側容易發生過度磨損;②活塞頭與缸體內孔裝配間隙偏大，導致活塞密封在往復運動過程中擠入間隙，損壞密封;③缸體內孔或活塞桿的表面粗糙度高，加速了活塞桿密封和活塞密封的磨損速度;④密封孔口、密封槽兩側、密封安裝路徑棱邊等位置未加工足夠的密封安裝倒角，導致密封安裝過程出現切損，為后期漏液埋下隱患。

2.3 零件使用損耗

（1）密封圈的主要材質是耐油橡膠，而橡膠在長期使用后會出現老化、龜裂等現象，導致密封失去彈性;

（2）井下作業環境粉塵等雜質多，附著在活塞桿表面，部分被壓入活塞桿密封內，在往復運動過程中導致活塞桿粗糙度增加，磨損加劇;

（3）由于井下環境惡劣，導致乳化液中顆粒性雜質濃度偏高，加速了密封元件的磨損。

3. 漏液解決對策

3.1 注重密封選型與設計

根據密封圈安裝位置、工作壓力、使用工況等因素，結合實際經驗，合理選擇密封形式;另一方面，在密封圈材質選擇過程中，應跟蹤當前密封研發動態，選用抗扭曲性、抗撕裂性、耐老化性更加優良的橡膠材料;

3.2 缸體加工的質量監管

保證液壓缸制造加工質量，液壓缸的缸筒、活塞桿、活塞、導向套的配合面的尺寸精度，形狀位置公差直接影響液壓缸的裝配精度、密封性能及使用效果。主要從加工工藝上消除油缸漏液的發生，首先，檢查其加工工藝是否合理，是否有遺漏工序。其次，檢查精加工數控機床的精度，好的設備才能加工出高精度的零件。第三，檢查切削參數是否合理，參數選擇不好，既浪費設備資源，加工出零件又不合格。最后要檢查工裝夾具是否滿足要求。

3.3 使用過程控制液壓支架缸體漏液

（1）存放條件

密封件需在避光、干燥、涼爽的環境中保存，避免擠壓，缸體采取垂直放置，存放每6個月至少要動作一次，存放期不要超過2年。

（2）乳化液的正確使用

由于乳化液的濃度對其性能影響很大，濃度過小會降低其本身的抗硬水能力、穩定性、防銹性和潤滑性;濃度過高會降低消泡能力，增大對橡膠密封材料的容脹性。所以，必須按規定，嚴格控制乳化液的配制濃度。乳化液規定的配制濃度為5%。pH值在6以下的水必須經過適當處理后方可使用，否則當氫離子濃度達到足夠大時（pH值低）可以使乳化液破乳，影響乳化液的穩定性和防銹性，乳化液的水溶液配方通常呈堿性，pH值為7～9。

3.4 加強日常維護和檢修并防止系統污染

液壓支架液壓系統污染的原因較多，按污染物分為固體顆粒、空氣、化學物質等，而污染最大、危害最重的是固體顆粒。固體顆粒污染的乳化液就象研磨金屬加工面使用的研磨劑。為提高液壓系統的可靠性，延長液壓元件的使用壽命，降低液壓支架的檢修成本，必須把液壓系統污染控制在允許的污染度內，在檢修裝配時，對各液壓元件要嚴格清洗，避免將污染物帶入系統中。在拆除、運輸過程中要對各個液壓元件、高壓膠管等各個界面或接口應用塑料膜包扎密封及堵蓋密封好，以防分解、安裝、運輸時接觸污染物被污染。另外，對新出廠的設備，要用系統中的乳化液對整個系統進行清洗，以防機加工時殘留的固體顆粒。

結語：

綜上所述我們可知，液壓支架缸體漏液的危害性極大，實際工作中：活塞桿與活塞頭密封選型不合理、密封槽尺寸設計不合理、缸體焊接缺陷、加工和裝配精度未達到要求、密封磨損和老化等因素都是漏液發生的直接原因。我們應重點從密封選型設計、液壓缸制造質量控制、使用過程、日常維護與檢修等方面，對液壓支架的漏液故障進行治理。

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