李 超

（晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

液壓支架是地下采礦工作中用于頂板支架的主要機械設(shè)備，其能否正常使用直接關(guān)系到井頂?shù)姆€(wěn)定性和安全性，是井下采煤工作面最重要的設(shè)備之一。液壓支架主要由立柱、底座、頂梁、前后連桿、防護梁和液壓系統(tǒng)組成。立柱、頂梁和底座是液壓支撐系統(tǒng)的主要軸承組件。液壓支架中的頂梁和尾梁的提升以及頂板壓力的負荷都由液壓柱承擔(dān)。因此，液壓支撐柱的可靠性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個采煤工作面的安全性，然而頂梁、頂板下沉和液壓油泄漏給地下操作員帶來了嚴重的安全隱患和工作不便。因此，通過對液壓支撐柱工作原理的分析，找出引起泄漏的原因，并提出解決該問題的方法和手段，以避免安全隱患的頻繁發(fā)生、生產(chǎn)損失以及液壓支撐柱損壞問題。

1 液壓支撐柱中高壓液體泄露問題

液壓支撐柱由活動柱組件、缸體組件、缸口導(dǎo)套組件和缸底閥組裝而成。立柱組件由導(dǎo)向環(huán)、活塞導(dǎo)向環(huán)、固定件和密封連接件組成。色譜柱泄漏大致有以下兩種現(xiàn)象：內(nèi)部泄漏和外圍泄漏。內(nèi)部泄漏主要是指液壓乳膠通過柱缸之間的間隙從高壓缸腔到低壓活塞桿腔的緩慢損失從支撐柱內(nèi)部泄漏，從而導(dǎo)致高壓缸內(nèi)的壓力逐漸下降，這是不正常的。為了達到工作性能，然后柱活塞縮回，頂梁下沉甚至掉落；周邊泄漏的另一種現(xiàn)象主要是由于液壓管路的接頭和各種焊接接頭、立柱的缸筒和導(dǎo)向套筒的連接處的外部液體泄漏。另外，由于高壓液體損失到柱子的外部，所以柱子的外部環(huán)境也很潮濕，這大大減少了活塞桿的縮回過程時間。上述兩種液體的泄漏將導(dǎo)致支撐柱的卸載能力降低，從而導(dǎo)致支撐頂梁的承載能力大大降低。

在拆除和檢查有液體泄漏的立柱時，不管泄露情況是表現(xiàn)為內(nèi)部或者是外部，泄漏的原因主要都是由于密封故障而出現(xiàn)的問題，常見的有三種情況類型：

1）在長期使用液壓活塞固定環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的過程中，由于熱量引起的磨損、擠壓、破壞和過載擠壓變形引起墊片的塑性流動，導(dǎo)致活塞間隙和機油泄漏。

2）在工程中經(jīng)常使用鼓形、山形和芽形的密封環(huán)?；钊拿芊猸h(huán)容易受到磨損，由此而產(chǎn)生溝槽，裂紋和分離導(dǎo)致液體泄漏。

3）氣缸口處的密封圈由于擠壓變形而損壞，從而導(dǎo)致低壓泄漏和帶電立柱中的液體夾帶[1-3]。

2 液壓支撐柱的力學(xué)性能分析

液壓立柱容易出故障的很大一部分原因在于密封圈,密封圈的工作效果會受到幾方面的影響,例如原材料、生產(chǎn)工藝工法、密封結(jié)構(gòu)自身設(shè)計等。目前我國大多數(shù)地區(qū)所生產(chǎn)出來的密封圈的密封效果普遍都不太好。特別是當(dāng)支架系統(tǒng)采用整體凹槽時，無法安裝鼓形密封圈，在安裝過程中需要將蕾形密封圈放大后再安裝在凹槽中，等待其自然收縮復(fù)位后才可使用，因此在安裝時易造成密封不嚴實，這也是國產(chǎn)蕾型密封圈本身的質(zhì)量原因所造成的。

二是因為構(gòu)件缸體加工的精度低和溝槽結(jié)構(gòu)尺寸不匹配，以及生產(chǎn)的密封圈和密封溝槽的尺寸誤差不匹配所造成密封圈的初始預(yù)緊力有一定的減少，由于預(yù)緊力不足也會造成液體泄漏的情況。通常情況下立柱在初次使用時不會出現(xiàn)此類問題，但在工作了一定時間后，經(jīng)過廠家維修后，缸體的工作效果往往不盡人意，還是有一些構(gòu)件會出現(xiàn)立柱液體泄露的問題。這是液壓立柱在長期使用中必然會出現(xiàn)的問題。

最后是由于煤礦的特殊工作環(huán)境，煤礦中的粉塵很大，乳化液中經(jīng)常會混有粉塵和雜質(zhì)。因此，在長期的高壓載荷作用下，密封件可能會產(chǎn)生黏性滑動現(xiàn)象，從而形成密封件。環(huán)的快速磨損會導(dǎo)致?lián)p壞和泄漏。由于現(xiàn)場工作環(huán)境復(fù)雜，對立柱裸露的活塞保護不到位，導(dǎo)致井中的煤或巨石對活動的立柱形成表面破壞，并會在鉻鍍層下逐漸膨脹，帶電支柱的表面會形成嚴重的“氣泡”現(xiàn)象，當(dāng)活動柱表面的鉻脫鉻時，活動柱的整個表面都會受到損壞。一旦可移動柱的表面脫鉻，它將損壞氣缸中的密封，并導(dǎo)致設(shè)備故障，例如流體泄漏、泄漏、無負載、無壓力保持等不良后果。

3 液壓支架泄露的解決方法

首先是選擇性能穩(wěn)定的進口復(fù)合密封圈。選擇性能穩(wěn)定的復(fù)合密封圈可以滿足液壓缸長期承受高壓的核心部位的要求。密封環(huán)材料在強度、彈性、壓縮變形、耐磨性和耐污染性方面具有更強的性能。聚氨酯密封圈是目前良好的密封圈，其硬度和強度具有良好的耐磨性，適用于往復(fù)式軸向密封圈，其性能明顯優(yōu)于橡膠布密封圈。與普通密封圈相比，聚氨酯密封圈的使用壽命可以增加兩至三倍，并且可以延長工作時間，以確保液壓密封的質(zhì)量。

第二是確保氣缸體和凹槽結(jié)構(gòu)的尺寸精度。嚴格控制立柱油缸的設(shè)計槽尺寸和彈性間隙?；钊c氣缸體、導(dǎo)套和活動柱之間的匹配間隙應(yīng)易于安裝，并確保密封材料在一定的液壓條件下具有足夠的壓力以確保壓實。維修和鍍鉻后氣缸體的安裝精度應(yīng)盡可能達到原始出廠標(biāo)準(zhǔn)，并且表面粗糙度應(yīng)不大于1 μm。此外，應(yīng)經(jīng)常測試氣缸的性能，如果有漏油現(xiàn)象，應(yīng)及時進行處理，以免將來發(fā)生危險情況。通過零件的分析和改進，可以保證密封圈的安裝效果，從根本上解決密封泄漏的問題。

第三是要加強立柱在使用過程中的日常保養(yǎng)。支架的檢修人員要在日常巡視檢查過程中，常觀察立柱的壓力表變化，做好記錄，一旦發(fā)現(xiàn)某個立柱的壓力記錄總是降低，切要做好跟蹤觀察。支架立柱性能一旦變差，就必須及時更換。液壓支架立柱的日常使用維護和檢修工作也是保證立柱系統(tǒng)正常工作的一個重要舉措。

第四是要定期更換磨損失效的密封圈。在一定時間內(nèi)，分批次更換磨損嚴重的密封圈，其次是要保證乳化液的清潔，防止雜物進入缸筒損害密封圈。在工作面施工過程中做好活柱表面的防護，避免硬物打擊、撞擊從而引起密封件的損害和磨損，加強監(jiān)控和預(yù)防[4-6]。

4 結(jié)語

通過分析支架泄漏的原因和解決方案，可以清楚地看到作為液壓支架系統(tǒng)核心的支架柱的故障將直接影響支架系統(tǒng)的性能，從而導(dǎo)致支架性能下降，不能保證地下的工作環(huán)境甚至人員的安全。根據(jù)以上分析，盡管液壓支撐柱的泄漏因素很多，但可以通過選擇高性能的密封環(huán)或提高加工精度來控制柱泄漏。當(dāng)然，操作員在日常維護過程中也非常重要。只有通過多通道控制，才能采取有效措施來改善液壓支撐系統(tǒng)的工作性能和安全性能。