液壓支架零部件故障處理與檢修工藝

韋振龍

（晉城金晟機電有限責任公司， 山西 晉城 048000）

引言

液壓支架是煤礦井下綜采工作面安全生產的重要設備之一，通常與刮板機和采煤機配套運行，實現礦井的綜合機械化作業。由于液壓支架所處的環境非常惡劣，工作面的液壓支架數量較多，為延長支架零部件的壽命，降低維修費用，針對液壓支架典型故障進行分析，并探討科學合理的維修工藝。

1 液壓支架工作原理

液壓支架包括頂梁、底座、立柱、推移裝置、千斤頂、液壓控制系統等。立柱對承載液壓缸、支架高度進行調節，所以立柱自身的抗彎抗壓性能必須達到標準。液壓支架在運行中，由于油缸的伸縮級數不同，相應的油缸立柱作用方式也不同，本文以雙伸縮立柱油缸為例作探討。

雙伸縮立柱在實際運行中出現故障的概率比較高。當立柱充液時，先通過手柄開啟液壓閥，使其從外接口流進外缸，使中缸伸出，當導向套與繼續伸出的中缸接觸后，油液流入中缸，中缸的活塞柱伸出，實現立柱升高功能[1-2]。

2 液壓支架的故障和檢修

2.1 故障原因

液壓支架由液壓控制和結構件兩大部分組成，立柱升降由乳化液的壓力來提供。液壓系統包括液壓閥組、立柱、管路等，結構件包括挑梁、前梁、頂梁、底座、掩護梁及四連桿結構等[1]。

立柱受力復雜多變，如果結構件局部斷裂、立柱損傷或開焊、應力集中或偏載等均會導致立柱出現故障。此外，液壓系統存在油液污染、長時間供壓等現象會導致液壓閥組失效、液體漏液等故障[3-4]。

2.2 檢修步驟

當液壓支架出現故障后，應按照正確的步驟降低立柱，撤離并升到井上維修。

1）清洗。由于煤礦井下作業環境非常差，立柱表面黏著濕煤灰、液壓油摻雜等，為了防止液壓系統在檢修時出現污染，必須全面清洗。

2）拆卸。拆卸前，必須按照正確的拆卸工藝，清理結構件的氧化層，并記錄其損傷的類型和程度。為了防止拆修再安裝后出現錯誤，拆卸前需將密封件、小結構件、連件、閥組等作編號處理，并將拆卸后原件保護好，防止雜物進入。

3）檢修過程。主要對液壓控制系統、立柱和結構件等進行檢修。其中，檢修量較大的結構件要探傷檢測，而液壓系統維修后必須做壓力檢測。

4）組裝。修理完的液壓支架必須按照正確工藝步驟進行組裝[2]。

3 液壓支架主要零部件的檢修

3.1 維修方法

液壓支架中，由執行件完成支護動作，支架發生破壞主要是由頂底板煤層的不規律壓力造成的。并且，在井下惡劣的工作場所，支架的結構件非常容易造成斷裂、焊縫開裂、變形等故障。

當修復開裂的結構件時，利用炭弧氣刨清理掉原來的焊縫，并進行補焊處理，由于使焊縫面積增大，某些局部地方需增強。支架的底座聯接銷軸孔、側護板、挑梁容易出現變形和斷裂等故障。

結構件的變形故障通常采用火焰矯正的方法。針對變形不大的底座聯接銷軸孔，先將銷軸孔擴大，再在孔內鑲襯套；斷裂輕微時，需要在裂縫端頭處鉆Φ8 mm 的止裂孔，然后再在斷裂的地方加工坡口并焊接；對于比較嚴重的變形斷裂位置，必須將損壞部位去除，修復完成后再焊接到原位置[3]。

3.2 底座聯接銷軸孔的修理

1）去除損壞部位。確定去除位置，并將氣割位置找好，去除圓弧板與主筋板上或蓋板相交處40～80 mm 之外的部位，去除掉的弧板和蓋板的邊角料可回收利用。

2）主筋板修補件加工。主筋修補件的外形尺寸由切割的大小確定，下料利用氣割方法，選擇相應的加工設備，并依據圖紙要求確定銷軸孔的加工精度和相對位置。

3）焊接復位。只有在鋼板相接處焊透才能保證焊縫的強度，并在主筋板與修補件相接處開30°～45°的坡口。為了確保兩個銷孔的同軸度，焊接前必須用銷軸橫穿銷軸孔，校正后才能焊接。為了保證焊接質量，要從低向高處交替焊接。對于筋板蓋板和弧板，在焊接前先鉚焊，利用相互交替焊接法，以保證焊件變形量變小[4]。

3.3 立柱的檢修

3.3.1 外缸、中缸、活塞柱損壞

外缸、中缸、活柱損壞的故障類型包括活塞柱銹蝕、彎曲、鍍層損傷；缸口的同軸度出現偏差，缸體缸口和內壁表面腐蝕等。

3.3.1.1 缸體內表面

缸體內表面的劃痕在0.25 mm 以下時，用珩磨內孔工藝修復，該方法費用低、精度高、效率高。目前，珩磨之后的缸體可運用原型號密封件，密封件直徑公差為±0.6 mm，

3.3.1.2 非標準密封

若缸體內表面腐蝕或輕微劃痕大于0.25 mm，超差在規定范圍內，且均勻磨損，可使用缸體內孔逐漸珩磨擴孔工藝，使用非標密封件實現。為保證密封件使用性能，要遵循“最大擠出間隙”的原則，使密封件與缸體內壁間的間隙不大于“最大擠出間隙”。

3.3.1.3 缸體內孔

若缸體沒有變形、裂紋，但孔內腐蝕、磨損厲害，不適合珩磨工藝，可用再制造技術做修復。經過再制造修復后的缸體，其防腐蝕性大大提高，也無需更改密封件的型號，節約了成本。

3.3.2 活塞柱和中缸故障

若中缸出現漲缸現象，廠家應校核其設計強度，在滿足條件下，查找漲缸原因，并排除故障。對于存在變形縫的活塞柱，可用壓力機矯正變形，并在矯正時確認好夾裝的部位，以防夾具損傷活塞柱表面。

3.3.3 焊接處故障

活塞柱和中缸兩種故障實際上為相同的類型，其結構如圖1 所示。

圖1 活塞組件示意圖

活塞柱組件主要由柱頭、柱管和柱塞焊接構成，其外表面層均設鍍層。柱管與柱塞的焊縫處或柱管與柱頭的焊縫處出現的漏液問題通常是由焊接工藝技術造成的。故障因素主要有焊絲、焊接電壓、氣體、焊接電流、焊接速度等。所以，在焊接前，需要根據焊絲材料和母材確定焊接使用的電流和電壓，當采用“φ（Ar）=80%+φ（CO2）=20%”保護焊接時，對焊接過程中產生的氧化渣、飛濺物氣孔均能有效減少，保證焊縫的成型良好，最終提高焊接的質量。

3.3.4 缸口和導向套故障

立柱的缸口主要有卡環和螺紋兩種結構。其中，卡環結構的可靠性不高，零部件多，拆卸簡便，加工簡單；螺紋結構拆卸需專用工具，可靠性高，加工復雜。為了提高立柱運行的穩定性，防止導向套出現漏液故障，通常不使用卡環結構而使用螺紋結構，為立柱運行提供穩定保障。

4 結論

液壓支架的檢修具有針對性，必須按照合理的工藝進行檢修，通過分析液壓支架底座、立柱等零部件故障，并研究其檢修工藝，為優化液壓支架的故障處理提供依據。