孫建明 楊銀帥 胡振南

（兗礦集團(tuán) 機(jī)電設(shè)備制造廠，山東 鄒城 273500）

立柱是煤礦綜采工作面液壓支架的主要承載部件，起著調(diào)節(jié)支架高度、維持支架平衡、緩沖過(guò)載沖擊等作用，是液壓支架所有油缸缸徑最大、承載作用力最強(qiáng)，同時(shí)也是維修率最高、最不易更換的油缸。本文就大修過(guò)程中典型的零部件故障進(jìn)行分析、找出癥結(jié)所在，并對(duì)修復(fù)工藝進(jìn)行研究。

1 故障分析

立柱大修之前先進(jìn)行故障分析，從而能夠找出故障的本質(zhì)，綜合統(tǒng)計(jì)出故障出解決問(wèn)題的方法。

1.1 故障分析方法

1.1.1 目測(cè)法

目測(cè)法是一種初步判斷方法，能夠有效發(fā)現(xiàn)一些外部癥狀，對(duì)進(jìn)一步的分析提供幫助。該方法雖然簡(jiǎn)便易行，但對(duì)分析人員的業(yè)務(wù)水平要求較高，并且只能發(fā)現(xiàn)一些損壞、變形嚴(yán)重的故障，所以該方法多數(shù)用于故障初步判斷。

圖1 典型立柱結(jié)構(gòu)及液壓連接圖Fig.1 Typical column structure and hydraulic connection diagram

1.1.2 空載行程試驗(yàn)法

空載行程試驗(yàn)是故障分析過(guò)程中應(yīng)用的最多的一種方法，該方法借助于專用試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)立柱進(jìn)行空載行程試驗(yàn)、往復(fù)動(dòng)作幾次，觀察立柱有無(wú)漏滲液、阻滯、爬行、雙伸縮動(dòng)作錯(cuò)亂、運(yùn)動(dòng)停止等現(xiàn)象。

1.1.3 加載保壓試驗(yàn)法

加載保壓試驗(yàn)法通過(guò)立柱加載試驗(yàn)臺(tái)對(duì)立柱各行程區(qū)段進(jìn)行加載保壓，看有無(wú)壓降。試驗(yàn)臺(tái)主要由液壓試驗(yàn)臺(tái)和立柱加載框架組成，利用加載框架與被試立柱共同調(diào)節(jié)行程，控制加載油缸對(duì)指定行程區(qū)段加載保壓。通過(guò)計(jì)算機(jī)采集型液壓試驗(yàn)臺(tái)的壓力傳感器測(cè)量立柱的上下腔壓力變化，以數(shù)據(jù)曲線的形式顯示在電腦控制軟件界面上。

1.1.4 量具檢測(cè)法

量具檢測(cè)法通過(guò)量具對(duì)零部件的尺寸、公差、形狀進(jìn)行測(cè)量，看有無(wú)發(fā)生變形。常用的量具有外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺等傳統(tǒng)量具，此外基于超聲波、激光技術(shù)的測(cè)量工具也得到了快速發(fā)展。

1.1.5 支架檢驗(yàn)法

支架檢驗(yàn)法是指立柱裝配到液壓支架上之后，通過(guò)動(dòng)作試驗(yàn)、壓架試驗(yàn)來(lái)測(cè)試立柱的一種方法。此法多用于多批量液壓支架檢修完成后的出廠驗(yàn)收。

1.2 主要故障分析

圖1所示為一典型雙伸縮立柱結(jié)構(gòu)及外部液壓系統(tǒng)連接圖。操縱閥位于下位時(shí)，立柱下腔供液，立柱升起；操縱閥位于上位時(shí)，立柱上腔供液，立柱收回;操縱閥位于中位時(shí)，立柱停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在單向閥的作用下，下腔封閉、保持壓力。當(dāng)立柱承載力大于額定工作阻力時(shí)，安全閥卸壓。

根據(jù)立柱基本結(jié)構(gòu)和工作原理，分析以下五條典型故障。

1.2.1 鍍層脫落

立柱在綜采支架使用過(guò)程中，暴露于空氣中的鍍鉻表面遇到潮濕空氣中的水分和腐蝕性氣體會(huì)通過(guò)孔隙、微裂紋直接作用到基體，使鉻鍍層與鐵基體形成一個(gè)化學(xué)的原電池反應(yīng)，導(dǎo)致鐵銹的產(chǎn)生，隨著時(shí)間的延續(xù)，腐蝕界面擴(kuò)大而致腐蝕速度加快，銹蝕點(diǎn)不斷擴(kuò)大、增多，使鍍鉻表面出現(xiàn)大銹斑、鼓泡、成塊起皮脫落等現(xiàn)象。

1.2.2 外部漏液

外部漏液是指立柱內(nèi)部液壓介質(zhì)滲漏到外部的一種故障。外漏主要表現(xiàn)為缸口導(dǎo)向套滲液、中缸活柱帶液，接口處滴液，焊縫處滲液，安全閥漏液等。

導(dǎo)向套滲液的原因主要有導(dǎo)向套與缸口配合處?kù)o密封失效；導(dǎo)向套密封溝槽銹蝕、有凹坑或變形等缺陷；缸口變形、橢圓、拉傷、銹蝕。

中缸、活柱帶液主要原因：中缸、活柱尺寸偏小，達(dá)不到f9公差要求；中缸、活柱變形、有凹陷、局部尺寸變細(xì)；鍍層損壞。

接口處滴液主要由于O形圈密封失效、接頭座接口變形、接頭或膠管頭變形造成。

焊縫處滲液多是由于焊接時(shí)存在氣泡、沙眼等缺陷造成的，常出現(xiàn)在缸體供液管、接頭座、缸底焊接處。

安全閥漏液主要由于調(diào)定壓力不合適或閥內(nèi)部故障造成。

1.2.3 內(nèi)部竄液

內(nèi)部竄液是指立柱使用過(guò)程中下腔液壓介質(zhì)竄入上腔或上腔液壓介質(zhì)竄入下腔的一種常見(jiàn)故障形式。竄液可造成立柱承載力下降、自降、不動(dòng)作等現(xiàn)象。竄液可通過(guò)加載保壓試驗(yàn)法檢測(cè)。

造成竄液的原因主要有活塞密封失效、溝槽損傷；缸體漲缸、橢圓、拉傷；對(duì)于有工藝孔的活柱，工藝孔的焊縫、密封處也可能造成竄液。

1.2.4 伸縮順序錯(cuò)亂

雙伸縮立柱的正常動(dòng)作順序?yàn)橄壬懈自偕钪?、先降中缸再降活柱，如果出現(xiàn)不按此順序的動(dòng)作則為伸縮順序錯(cuò)亂。

順序錯(cuò)亂的主要原因有底閥不能復(fù)位、保持常開(kāi)狀態(tài)；開(kāi)啟壓力調(diào)整不合適；底閥的壓桿太短或外缸底部中心凸臺(tái)太低導(dǎo)致中缸降到最低時(shí)不能觸發(fā)底閥開(kāi)啟。

1.2.5 自降

自降是指立柱在支架上升至某段高度、操縱閥復(fù)位后出現(xiàn)的緩慢下移的故障形式。

該故障多由立柱竄液、閥件膠管漏液、液控單向閥竄液等原因造成。

2 零件修復(fù)工藝

2.1 激光熔覆修復(fù)

激光熔覆技術(shù)是一種新型的修復(fù)技術(shù)，通過(guò)高能激光束照射，使合金添料與基材完美融合，結(jié)合強(qiáng)度不低于原材料的90%。

工藝流程為：表層車削—熔覆—車削—磨削—拋光。若熔覆層需去除材料尺寸不多，可以省略熔覆后的車削；若對(duì)粗糙度要求不高，可省略拋光。

2.2 內(nèi)孔低溫鍍鐵

缸體內(nèi)壁修復(fù)較為成熟的修復(fù)方法為低溫鍍鐵技術(shù)。它能夠?qū)Ω左w內(nèi)壁的漲缸、橢圓、拉傷、銹蝕等缺陷進(jìn)行修復(fù)。工藝流程為：機(jī)加工—除油—絕緣—鍍鐵—鍍后清洗—珩磨

2.3 焊補(bǔ)工藝

焊補(bǔ)工藝是一種最簡(jiǎn)單直接的修復(fù)方法，對(duì)于局部損傷、密封性、強(qiáng)度要求不高的故障都能快速的進(jìn)行修復(fù)。

焊接工藝常用于焊縫處開(kāi)裂、有氣孔；缸體外部供液管變形損壞、接頭座滲漏；缸口非密封處的拉傷、磕碰及其它配合精度要求不高部位的修復(fù)。

2.4 鍍鉻工藝

重新鍍鉻主要針對(duì)中缸、活柱鍍鉻層起泡、脫落且銹蝕深度淺、面積區(qū)域小的一種修復(fù)方法。該工藝由于鍍層較薄，對(duì)于銹蝕嚴(yán)重的工件無(wú)能為力。同時(shí)該工藝由于存在污染環(huán)境、使用周期短等缺點(diǎn)，逐步被激光熔覆等技術(shù)取代。

工藝流程大體概括為：酸洗—打磨—鍍鉻—拋光

2.5 缸體內(nèi)壁拋光

缸體內(nèi)壁拋光主要用于清除浮銹，提高內(nèi)壁光潔度。該工藝已成為立柱正常檢修過(guò)程中不可或缺的一道工序。

3 修復(fù)工件的檢驗(yàn)

3.1 鍍層的檢驗(yàn)

3.1.1 外觀質(zhì)量檢驗(yàn)

｜表面光滑、平整，無(wú)粗糙、粒子、裂紋、起泡、結(jié)晶、局部無(wú)鍍層、局部凹坑、凸起等缺陷。

3.1.2 硬度檢驗(yàn)

檢測(cè)鍍層硬度，硬鉻層≥800HV。

3.1.3 粗糙度檢驗(yàn)

用數(shù)字粗糙度檢測(cè)儀至少測(cè)量鍍層三處粗糙度值，Ra值≤0.4。

3.1.4 尺寸檢驗(yàn)

用外徑千分尺測(cè)量鍍層直徑及公差，符合公差要求。

3.2 焊縫的檢驗(yàn)

檢查焊縫高度、焊縫形狀等焊接質(zhì)量要求。確保達(dá)到強(qiáng)度、密封要求。

4 性能試驗(yàn)

進(jìn)行空載行程試驗(yàn)、最低啟動(dòng)壓力試驗(yàn)、密封性試驗(yàn)、讓壓性能試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)、過(guò)載性能等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)液壓支架用立柱典型的故障進(jìn)行梳理、分析，高度概括性的提出了各種故障分析方法及修復(fù)工藝，是對(duì)立柱檢修工作的一次新的總結(jié)和提升。

［1］李萬(wàn)新.低溫鍍鐵工藝[J].電鍍與環(huán)保，1984(02)：23-25.

［2］孫建明，李飛峰，張現(xiàn)虎.液壓支架立柱加載試驗(yàn)臺(tái)的研制及應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2014(01)：69-70.

［3］GB25974.2-2010煤礦用液壓支架 第二部分：立柱和千斤頂技術(shù)條件[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.