多行程立柱加載試驗臺的研制與應(yīng)用

王棟 朱小軍

摘 要：伴隨著整個煤礦行業(yè)對“安全”生產(chǎn)重視程度越來越高，“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”方針的執(zhí)行，各煤礦逐步把安全生產(chǎn)工作的重心放在預(yù)防上。從源頭上控制、預(yù)防和減少生產(chǎn)隱患，對液壓支架維修質(zhì)量要求進一步提高。尤其關(guān)鍵部件液壓油缸維修后的性能要求逐步提高，要求液壓油缸修舊如新，維修后的產(chǎn)品性能達到新制造標準。就如何保證產(chǎn)品質(zhì)量，在深化、細化大修工藝要求、嚴格制定施工標準的同時，我公司通過創(chuàng)新試驗方法來保障產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，車間自主設(shè)計自制立柱多行程加載試驗臺，確保維修后液壓油缸的性能達到100%合格，從根本上杜絕不合格品流入井下使用。

關(guān)鍵詞：多行程;內(nèi)加載;電液控改造;產(chǎn)品性能

1 設(shè)計依據(jù)及思路

1.1、伴隨徐礦集團各公司進一步加快煤礦“四化”建設(shè)的步伐，進一步實現(xiàn)智能化開采工作面的建設(shè)，在液壓支架大修理改電液控操作的過程中，對產(chǎn)品修復(fù)質(zhì)量要求越來越高，尤其對液壓油缸修復(fù)后的性能有了更進一步的提升。確保產(chǎn)品質(zhì)量也成為企業(yè)生存發(fā)展的必經(jīng)之路。我公司在創(chuàng)新油缸修復(fù)工藝的同時，制定了立柱質(zhì)量檢測的新標準。結(jié)合生產(chǎn)實際通過自行設(shè)計制作油缸多行程加載試驗臺，通過對油缸不同行程位置的加載試驗來確保維修產(chǎn)品質(zhì)量，來保證修復(fù)后立柱的性能;

1.2滿足立柱加載性能要求，能夠?qū)Ζ?00mm缸徑以下的立柱進行空載多行程加載試驗、最低啟動壓力試驗、耐久性試驗和強度試驗等項目;

1.3運用計算機輔助設(shè)計手段，采用理論計算與有限元法分析相結(jié)合的方法，在保證可靠性的前提下，減輕試驗臺的重量;

1.4參照MT313-92《液壓支架立柱技術(shù)條件》和《煤礦用液壓支架第2部分：立柱和千斤頂技術(shù)條件》，使立柱試驗臺能夠滿足標準要求的相關(guān)試驗;

1.5通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提高立柱多行程加載試驗臺的穩(wěn)定性;

1.6支架試驗臺重量控制在5噸左右。

2? 試驗臺技術(shù)參數(shù)

2.1、加載方式：加載方式：內(nèi)加載

2.2、試驗臺承載參數(shù)

試驗臺可承受最大內(nèi)加載載荷：8000kN

2.3、試驗臺結(jié)構(gòu)參數(shù)

試驗臺外形尺寸：5000×1000×850 mm;

重量：約5T;

試驗臺內(nèi)寬度：800mm

試驗長度范圍：1000～5000 mm;

試驗長度檔距：400 mm;

3 試驗臺的組成

試驗臺由主體框架結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、增壓油缸和控制系統(tǒng)組成。

3.1、主體框架結(jié)構(gòu)簡介

用于布置、固定維修后被測試立柱，承受試驗過程中立柱產(chǎn)生的各種載荷;

機械結(jié)構(gòu)采用封閉式力學(xué)框架結(jié)構(gòu)，配置外增壓油缸，實現(xiàn)被試立柱的內(nèi)加載功能。

液壓支架試驗臺主體框架結(jié)構(gòu)主要由以下部分組成：主體框架、缸底擋板、支撐座、柱頭擋板、柱管組成

3.2增壓油缸簡介

包括一個增壓油缸，主要起到增大內(nèi)加載供液壓力功能的作用;

3.3液壓系統(tǒng)簡介

包括乳化液泵站和電液控換向操作閥鎖及管路系統(tǒng)組成，試驗加載過程由控制電液控換向閥控制給給立柱上腔和下腔供液，通過加載控制試驗臺數(shù)據(jù)測量記錄，發(fā)現(xiàn)立柱內(nèi)部維修缺陷，實現(xiàn)檢測全過程。

3.4測控系統(tǒng)簡介

試驗過程通過控制電液控操作閥給維修后被試驗的立柱前后腔供液進行內(nèi)加載，通過加載控制試驗臺記錄和分析試驗數(shù)據(jù)，判斷修復(fù)后的立柱性能。 其主要構(gòu)成零部件明細如下：

4 試驗臺檢驗工作原理及特點

4.1 試驗臺測試檢驗工藝流程介紹

4.1.1、主體框架采用封閉式力學(xué)框架結(jié)構(gòu)，配置外增壓油缸，實現(xiàn)被試立柱的內(nèi)加載功能。

4.1.2、試驗臺承載座和立柱上下兩端采用柱窩連接;

4.1.3、形成控制通過擋板和行程柱管和試驗臺另一側(cè)連接，通過調(diào)節(jié)行程柱管長度，實現(xiàn)對立柱各行程距離的分級壓力實驗功能。

4.2、基本工作原理概述：

4.2.1、通過操控控制系統(tǒng)給立柱下腔供液（泵站供液壓力一般為31.5Mpa），使立柱伸處全行程的1/3和2/3的工況下（行程根據(jù)需要可調(diào)整），立柱底端和缸底固定擋板連接，立柱柱頭和柱窩固定擋板連接;

4.2.2、操作控制系統(tǒng)給增加缸供液，通過增壓缸給立柱下腔增壓，壓力控制到37Mpa以上（一般為安全閥開啟壓力的1.1倍）;

4.2.3、高壓密封試驗，高壓試驗保證5min內(nèi)壓力不低于37MPa，初始壓力浮動范圍0.1-0.8 MPa;用2Mpa壓力供液保持2min，壓降不得超過0.5Mpa，試驗期間千斤頂不得有漏液現(xiàn)象。

4.2.4、通過試驗發(fā)現(xiàn)立柱修復(fù)后存在的缺陷（例如竄液、導(dǎo)向套漏液、接頭漏液等），確保每個修復(fù)后的立柱質(zhì)量。

5 應(yīng)用效果分析

通過對立柱行程1/3和2/3處和其它行程位置的加載試驗，可以及時發(fā)現(xiàn)大修后立柱外缸和中缸內(nèi)壁存在的缺陷，避免存在缺陷的立柱下井，保證工作面連續(xù)正常生產(chǎn)。通過此試驗檢測方式，在我公司大修張雙樓煤礦首套智能化綜采工作面使用的ZY6800液壓支架大修改電液控操作過程中，維修的這批ZY6800支架是集團公司首套大修支架改電液控操作的液壓支架，沒有相關(guān)經(jīng)驗可以借鑒，通過摸索創(chuàng)新新的維修工藝和方法，攻克解決一個個遇到的難題，此套支架在井下工作面安裝調(diào)試及后續(xù)使用過程中性能效果良好，尤其立柱和千斤頂?shù)木S修性能達到滿足了電液控支架操作的需求，效果得到了礦方和集團公司的高度肯定，同時此次創(chuàng)新的多行程立柱油缸加載試驗方式也在后續(xù)支架大修過程中廣泛推廣，效果良好。

6 結(jié)語

伴隨著整個煤礦開采行業(yè)綜采設(shè)備“四化”建設(shè)的推進，支架大修進行智能化改造成電液控操作模式陸續(xù)會被煤礦廣泛推廣應(yīng)用，對修理的立柱、千斤頂維修后的性能要求大大提高。通過創(chuàng)新使用多行程立柱加載試驗臺進行檢測，便于檢測出產(chǎn)品內(nèi)存缺陷，提高了修復(fù)產(chǎn)品的安全性能，使產(chǎn)品出廠合格率達到100%。為煤礦安全生產(chǎn)提供了安全保障。目前經(jīng)我公司修理改造的大修改電液控操作支架已在徐州張雙樓礦、陜西郭家河煤業(yè)、新疆賽爾能源公司和內(nèi)蒙上海大廟等煤礦廣泛應(yīng)用，并取得了礦方的一致好評。目前電液控支架修理技術(shù)已走在了同行業(yè)的前列，通過實踐摸索掌握了一套先進的維修工藝流程和標準，憑借優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量為下一步開拓外部市場提供了堅實的保障。

參考文獻：

[1]? GB25974.1-2010《煤礦用液壓支架 第1部分：通用技術(shù)條件》中國國家標準化管理委員會2011-01-10發(fā)布

[2]? GB25974.2-2010《煤礦用液壓支架第2部分：立柱和千斤頂技術(shù)條件》中國國家標準化管理委員會2011-01-10發(fā)布

[3]? GB25974.3-2010《煤礦用液壓支架 第3部分：液壓控制系統(tǒng)及閥技術(shù)條件》 中國國家標準化管理委員會2011-01-10發(fā)布

[4]? MT/T 1097-2008《煤礦機電設(shè)備檢修技術(shù)規(guī)范》國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布2009-12-11發(fā)布

[5]? MT313-1992 《液壓支架立柱技術(shù)條件》中華人民共和國能源部于1992-12-15發(fā)布

作者簡介：

王棟，男，1983年5月出生，2006年6月畢業(yè)于河北工程大學(xué)，2006年8月在徐州華東機械有限公司工作至今。