液壓支架油缸漏液問題及其解決方法的研究

馬曉明

（大同煤礦集團機電裝備力泰有限責任公司， 山西 大同 037036）

引言

隨著我國科學技術的快速發展，各種大型裝備技術水平有了大幅度提升。我國作為煤礦大國，對煤礦開采相關機械設備的需求量非常大，同時對其安全性、可靠性也提出了更高的要求。經過多年發展，我國煤礦開采設備可靠性有了顯著提升[1-2]。但煤礦開采環境相對比較復雜，在實踐過程中，煤礦開采設備仍然經常出現各種故障問題，其中液壓支架油缸漏液問題就是最典型的問題之一[3-4]。如果油缸漏液問題嚴重，會對機械設備正常運行構成威脅，甚至對設備造成嚴重損壞。一方面對煤礦正常開采造成不利影響，另一方面還會對礦井環境構成污染[5-6]。因此，有必要結合實踐經驗對液壓支架油缸漏油問題進行深入分析和研究，找到造成油缸漏油的原因，并采取針對性措施盡可能避免液壓支架油缸出現漏油問題，以延長機械設備使用壽命，改善礦井工作環境，為煤礦企業創造更大的經濟效益。

1 液壓支架的結構（見圖1）

圖1 礦用液壓支架整體結構圖

2 液壓支架油缸漏液問題分類

對于礦用液壓支架而言，千斤頂和立柱等液壓缸類元件都有可能出現漏液問題?？傮w而言，可以將這些漏液問題劃分成為兩類，分別為內部泄漏和外部泄漏。

2.1 內部泄漏

所謂內部泄露指的是在液壓缸體內出現了液體泄漏問題，主要是指高壓側液體漏到低壓側，導致高壓側內部整體壓力丟失，降低了液壓系統的性能。當泄漏問題達到一定程度時，就會導致立柱動作不受控制，對頂板安全構成威脅。內部泄露問題的特性決定了人們很難及時發現泄漏問題，尤其是泄露問題不嚴重時更加難以發現。但是泄漏問題卻會對機械設備的性能構成危害，所以有必要采取措施強化泄漏問題的檢測工作。

2.2 外部泄漏

外部泄漏指的是液壓缸內的液體泄漏到缸體外部，主要表現在缸體縫隙、活塞桿和液壓接頭部位出現液體泄漏。外部泄漏同樣會導致液壓缸內的壓力降低，損害其工作性能，威脅采區安全。外部泄漏與內部泄漏相比較，還會造成工作環境的污染問題，但容易被工作人員發覺，有利于日常的維護和檢修。

3 液壓支架油缸漏液問題原因的分析

3.1 不合適的密封設計選型導致的漏液問題

3.1.1 不合適的活塞桿密封選型

在選擇活塞桿密封形式時，必須重點考慮密封形式的抗瞬時高壓沖擊性能，因為液壓缸內經常會出現瞬間壓力沖擊。如果活塞桿密封無法承受瞬間壓力波動沖擊就會加快其損壞過程，最終引發漏液問題。下頁圖2所示為活塞桿常用的密封形式，主要包含兩種形式，即蕾形密封和Y形密封。不同密封形式都有各自的優點和缺點，適用于不同的環境。如果不對這些密封形式結構進行充分分析，就達不到想要的密封效果。

3.1.2 不合適的活塞頭密封選型

液壓缸內低壓側和高壓側之間需要通過活塞頭密封進行隔離，如果密封不合理就會造成缸內漏液。工作環境的復雜性對活塞頭密封提出了較高的要求。普通蕾形圈和O形圈很難達到實際工作需要，實踐證明這類密封圈很容易出現缸內漏液問題。圖3所示為當前階段常用的礦用液壓支架活塞頭密封形式。其中鼓形密封圈的優勢在于具有相對較大的接觸面積，因此其整體穩定性非常高，一般不會出現翻滾問題，但是這類密封形式要求開放式溝槽。當前階段，部分性能較高的液壓支架中使用較多的為組合式活塞密封圈，如圖3-2所示，組合式活塞密封圈結構復雜，但整體性能較好。

圖2 活塞桿密封形式

圖3 活塞頭密封形式

3.2 零件制造與裝配誤差導致的漏液問題

3.2.1 液壓缸體材質

液壓缸體性能會對漏液問題造成一定程度影響。如果液壓缸體材料性能較低，在礦井復雜工作環境下容易出現銹蝕問題，進而增加缸體表面粗糙度，加劇液壓缸體的磨損，最終引發缸體漏液故障問題。

3.2.2 密封槽尺寸

在對孔和軸進行密封時，要求將密封圈置入對應的密封槽內。密封溝槽的規格尺寸對密封效果有決定性影響。在對密封溝槽進行設計時，雖然會根據相關設計手冊合理選用規格尺寸，但受加工技術水平限制，在加工制造過程中會形成加工誤差，一旦加工誤差較大就會影響密封性能。主要表現在密封壓縮量不夠、密封圈出現翻滾問題等。為了避免溝槽加工誤差對密封性能造成的影響，可對密封圈結構形式進行優化設計，圖4所示為O形圈+擋圈的密封結構形式，在實踐中取得了較好的應用效果。

3.2.3 缸筒加工制造質量

在加工缸筒時如果加工誤差較大，使得缸體內缸壁與缸口之間出現了位置公差，會對密封效果造成不利影響。另一方面，缸筒內缸壁的直線度和圓柱度等如果達不到設計要求，其在工作過程中會出現不同位置壓縮量不均勻的問題，嚴重時會出現卡頓現象，這些故障都會加劇油缸漏液問題。

圖4 O形圈+擋圈密封結構

3.3 設備服役環境對漏液的影響

3.3.1 工作環境的影響

礦井工作環境復雜，液壓支架在這樣的環境下工作會影響液壓系統的工作性能。油缸在礦井工作時，周圍環境容易對其造成污染。很多細小的粉塵容易黏附在油缸表面，最終被帶入油缸內部，對密封系統造成損壞，進而引發油缸漏液問題。

3.3.2 設備老化的影響

設備老化是不以人的意志為轉移的，這是一個不可避免的問題。設備在正常使用過程中必然會出現老化問題，對于液壓支架液壓系統的密封同樣如此。應對設備老化問題最有效的辦法就是加強日常維護和檢修，及時更換出現老化問題的零部件。

4 液壓支架油缸漏液問題的解決辦法

1）在設計選用密封形式和密封槽結構時，應該綜合考慮多方面因素，比如工作時的壓力尤其要重點考慮瞬間沖擊壓力，以及密封圈的安裝位置等。在充分研究分析不同類型密封形式的優勢和特點的基礎上，結合實際情況合理選用符合要求的密封結構形式。另外，當今社會科學技術日新月異，涌現出了很多新材料、新技術、新工藝，有必要時刻關注這些科技動態，選用新型的具有更高性能的密封圈材料。

2）合理選用液壓缸材質并提升加工制造水平，采取有效措施避免液壓缸在工作中出現過度腐蝕現象，保證液壓缸的加工精度、位置公差、粗糙度等都滿足設計要求，同時還要加強液壓系統的裝配精度，避免出現裝配誤差。

3）強化乳化液的清潔工作，避免雜質進入乳化液系統。同時做好煤礦井下防塵工作，避免過多粉塵黏附到缸體表面，進而進入缸體內部。因為一旦雜質進入缸體內部，必然會對密封系統造成嚴重損傷。在實踐過程中，應該根據實際情況積極查找雜質可能進入缸體內部的渠道。從源頭出發，將雜質隔絕在缸體外部。

4）日常維護和檢修是及時發現油缸漏液問題的重要渠道。因此必須加強日常維護檢修工作，確保能夠在第一時間發現油缸漏油問題，并采取對應措施對其進行維護，避免小問題引發大問題。比如針對活塞桿磨損和滲漏等問題，在發現后應該及時向有關部門匯報，由維修部門及時進行維修。

5 結論

液壓支架是煤礦開采中的重要機械設備之一，在保障井下安全方面發揮著重要作用。而液壓支架油缸漏液問題會嚴重損害機械設備的性能，威脅采區安全。由于煤礦井下工作環境相對復雜，造成液壓支架油缸漏液問題的原因也是多方面的。這就要求相關工作人員在實踐中不斷總結經驗，找到導致漏液問題的根本原因，在此基礎上從源頭出發，有針對性地采取措施來解決油缸漏液問題。