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维修知识

矿用液压支架油缸泄露原因分析与维护方案

添加时间:2019-10-02

    矿用液压支架是以油缸液压系统为主要动力源,通过乳化液泵站的压力变化来控制支架立柱的升降移动,实现工作面顶板的有效支护。支护过程中如果发生油缸泄露,轻则引起支架油缸窜液导致升力不足,对工作面造成环境污染和资源浪费,重则出现大面积接顶不实导致支架压垮,甚至引发大面积冒顶等次生事故。


    1、液压支架油缸构造及常见油缸故障


    液压支架油缸是液压系统的主要结构件,其基本结构如图1所示:


液压支架油缸结构图


    从图1可知,油缸的整体结构主要是由各种结构件和各种密封组合而成。在实际工作中,液压泵站通过管路将乳化液压入并充满油缸,通过阀组控制结构件动作,乳化液对外接设备产生恒定压力,从而推动支架移动升降,因此,油缸的结构刚度、密封性能和结构件的机械强度,是防止油缸泄露的主要因素。


    1.1 支架立柱油缸


    支架立柱是液压支架的主要承载件,负责支撑综采工作面的行人和操作空间。实际工作时,受工作面环境影响及立柱油缸强度、密封质量及乳化液质量等因素,导致油缸出现窜液、部分镀层剥离、密封装置失效等,导致此类故障发生的原因有:立柱油缸制造精度不足,主要指油缸安装时的匹配精度和相对位置精度,安装过过程质量控制把关不严;受工作面水分、气体长时间影响,发生一系列化学反应导致油缸腐蚀,或是工作面正前放炮作业,对油缸表面保护工作不足;油缸缸筒内部腐蚀严重,导致密封构件磨损,无法正常工作;密封装置大小与油缸密封不配套,或使用非标材质的密封;乳化液浓度不达标,造成压力不足,密封装置无法正常作业。


    1.2 平衡油缸


    平衡油缸的主要功能是控制顶梁的升降,通过联接轴实现自身的伸展收缩,从而改变顶梁和掩护梁的相对位置,实现对顶板区域的有效支撑。实际操作中,受顶板来压过大或操作不当,极易出现平衡油缸联接轴断裂,导致此类故障发生的原因有:顶板来压过大,超出支架平衡油缸联接轴的最大承受范围,导致断裂;平衡轴安装精度和相对运动精度不足,或运动间隙中有异物颗粒,使平衡轴不能有效动作,出现“卡轴”;受井下现场极端条件及油缸长时间运动导致材料老化;人为操作失误。


    1.3 侧护油缸


    侧护油缸故障主要是内缸锈蚀或侧护板导向销变形,导致此类故障发生的原因有:侧护油缸密封不配套或材质不达标,油缸运行时导致受力变形失效;乳化液压力大于30kPa,造成油缸压力过高;油缸内缸抗腐蚀性能差;支架侧护板强度不足设计要求。


    2、维护及改进


    2.1 油缸密封维护


    油缸密封是导致窜液和升压不足的主要原因,因此要对主要密封件采取定检,控制阀组将油缸活塞推至最大行程,使油缸提升至最高位置,随后对管路油口进行检查,看密封有无泄漏,重点检查密封件和活塞的密封圈是否断裂变形,并参考密封件的相关标准,对受损的密封件及时更换。


    2.2 油缸缸筒维护


    油缸缸筒壁与活塞之间间隙过大而密封失效,也是导致油缸泄漏的原因之一。此时需要对缸筒是否“拉伤”进行检查,以确定油缸和活塞磨损程度;同时检验缸筒的形位公差,以及尺寸公差等参数是否符合设计,以保证缸筒和活塞的相对运动精度。检查结果如果磨损不太严重,可对内缸表面进行研磨修复,磨损严重则必须回收上井并返厂修理。


    2.3 活塞维护


    活塞是油缸的主要配件,其基本结构如图2所示,支架立柱的动作完全是通过活塞和油缸的配合运动完成的,因此除做好油缸的维护保养外,也要加强活塞的定期检修,避免出现活塞“拉伤”现象。同时要做好形位公差和尺寸公差的定期测定,避免因使用时间过长导致的精度降低,引起缸体磨损。


立柱活塞杆尺寸结构图


    值得注意的是,活塞一旦在缸体内表面出现深度较大的拉伤痕迹,则表明活塞和缸体已全部失效,必须进行拆卸测量,确保磨损程度在设计范围之内,一旦超过设计规定则必须返厂检修。


    2.4 结构件维护


    结构件损坏也是油缸泄露的原因之一。在井下实际使用时,结构件故障主要是变形、开焊及机械损伤等,因此对于结构件变形,可以在现场进行局部整形,并保证矫正度在标准允许范围内。对于结构件开焊,则必须回收上井进行补焊处理,并对补焊结果进行强度检验,同时抓好井下相关结构件的备品备件管理。对于机械损伤,要抓好结构件的日常维护保养,对易损部件进行重点防护,设置警示标牌等,保证结构件必须的工作强度和安全性能。


    2.5 缸体设计改进


    可对油缸体进行局部改进,具体改进如图3所示,将立柱油缸底孔改造为锥形孔,提高焊接处的焊接强度,同时也更利于焊枪操作,进一步保证焊缝的高效融合,避免出现油缸泄露现象。


油缸体进行局部改进图


    3、结语


    油缸泄露是煤矿综采工作面急需解决的问题之一,随着无人化综采工作面和支架电液控系统的推广普及,油缸泄露将成为煤矿自动化、无人化的重要课题。通过上述典型措施,可有效降低工作面油缸泄露的发生概率,提高设备安全性和可靠性,在实际工作中要根据现场条件,因地制宜选择处理方法,同时加强设备的日常检查和维护保养,实现工作面的高效回采。

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