張建軍

在大修ZF10000 型液壓支架立柱時，拆解后發(fā)現(xiàn)其主要有以下幾個方面的損壞：①90%的活柱柱頭被壓入柱管；②部分導(dǎo)向套、壓蓋變形損壞，活柱柱管在不同長度上開裂；③缸體的缸口撐大、開裂。

1 原因分析

通過分析，認為損壞的根本原因是活柱柱管與柱頭焊接處存在設(shè)計缺陷，沒有充分考慮柱管與柱頭的結(jié)構(gòu)是否能夠滿足支護強度的要求[1]。

柱管與柱頭焊接處原設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1 所示。通過

圖1 原活柱結(jié)構(gòu)

對柱管止口處剪切強度計算、校核后發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計不能滿足支護強度要求[2]。

計算如下：

式中：Fg——擠壓面積；

P ——立柱工作阻力。

式中：δS——材料的屈服強度。

經(jīng)計算τ ＞[τ]，不符合剪切強度條件τ＜[τ]。

經(jīng)過分析計算后筆者認為，立柱在承載過程中，其活柱柱頭處焊縫一旦被破壞，活柱柱管止口處的強度起不到支撐作用，活柱柱頭直接被壓入活柱柱管而造成活柱柱管口部被撐大變形直至開裂。在降柱過程中脹大變形的活柱又會直接破壞立柱導(dǎo)向套、壓蓋，甚至造成立柱缸體的缸口脹大等一系列連鎖損壞，導(dǎo)致立柱報廢，不能使用。

2 改造方法

（1）針對原設(shè)計中存在的焊接結(jié)構(gòu)問題，重新設(shè)計了活柱新柱頭（改造后結(jié)構(gòu)見圖2），并考慮到原活柱只損壞柱頭及部分柱管，其余部分全部合格，所以將損壞柱管部分切去，重新車焊坡口，同時焊接新加長柱頭，修復(fù)活柱。

圖2 改造后活柱結(jié)構(gòu)

改造后的結(jié)構(gòu)其剪切強度計算如下[2]：

改造后τ＜[τ]，符合剪切強度條件τ＜[τ]，可以使用。

這樣改造，既可以節(jié)省大量資金，又縮短了工期。為了確保利用原活柱焊接加長柱頭的質(zhì)量，特制定了詳細的加工制造工藝：為確保其加長柱頭部分與原活柱柱管同心，加長柱頭粗車后調(diào)質(zhì)→車定位止口，焊后轉(zhuǎn)機工，四爪利用百分表找正原柱管后車加長柱頭并留磨量，活柱脫鉻整體磨后再鍍鉻，以確保同心。

（2）對缸口開裂的缸體補做新缸。新缸制作中在缸口設(shè)計了加強卡箍，以保證缸口與導(dǎo)向套連接處有足夠的強度[3]。

3 結(jié)語

修復(fù)后的立柱已經(jīng)交付大同煤礦集團公司塔山礦使用，各項性能指標完全符合使用要求，徹底解決了原結(jié)構(gòu)在使用過程中出現(xiàn)的問題，使用壽命提高了2倍多。對于存在不合理結(jié)構(gòu)的液壓支架立柱的改造修復(fù)，這種改造方法既可少投入、又能提高性能。此立柱結(jié)構(gòu)改造的修理方法，在同類產(chǎn)品的柱類改造修理中有很大的推廣價值。

[1]李鋒.現(xiàn)代采掘機械[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006：278-326.

[2]李國軍.煤礦綜采液壓支架設(shè)備選型設(shè)計、工況分析檢測[M].北京：中國煤炭出版社，2007：20-30.

[3]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010：3-23.

[4]成大先.常用機械工程材料 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2010：3-157.