ZF13000/25/38型放顶煤液压支架的再制造技术研究

张 辉

0 引言

为了使液压支架可靠地工作，减少非生产停歇时间，充分发挥设备效能，延长使用寿命，及时的修理液压支架是必须进行的。从实际生产使用情况分析，优化改造原支架设计是大修液压支架最重要的一环。

ZF13000/25/38 型放顶煤液压支架为大采高高端放顶煤液压支架，正四连杆机构，最大高度3.8 m，最小高度2.5 m，支护强度1.23 MPa，泵站压力31.4 MPa，工作阻力13 000 kN，操纵方式为本架操纵。

由于ZF13000/25/38 在实际使用过程中存在高压液喷出等问题，在设计结构中存在缺陷与不足[1-2]，存在一些安全隐患，因此本文对支架立柱、尾梁千斤、导向套等部分进行了一系列设计改造，取得了良好的效果。

1 研究内容及创新点

1.1 立柱

ZF13000/25/38 支架立柱缸口结构大部分为卡环式结构，该结构在使用过程中，如果导向套位置的外动蕾型圈损坏，高压液会从缸口直接喷出，这就在生产实际中存在安全隐患，容易造成安全事故的发生，为了应对用户要求，提高安全性能，站在再制造、安全性能及节约成本的角度考虑，决定利用旧活柱，节约成本，重新设计制造缸体和导向套，从而达到预期目的，保证液压支架的安全使用。

图1 新立柱结构

1.2 重新设计缸体

原立柱缸体如图2所示，其缸口为卡环结构，重新设计缸体不仅要求保证其原有立柱的行程和工作阻力，而且还要保证其安全性、可靠性。新缸体缸底采用整体模锻结构，优化了千升安全阀安装座，增加千升安全阀护罩，不仅提高其安全性能，而且在使用上更加有效、可靠。

蕾形圈在压力作用下通过密封圈上部的变形，使密封唇被推向金属的表面，产生接触应力，随着液体压力的增加，密封唇变形值也随之增大，接触压力也就增大，产生自封效果[3]。在原结构中蕾形圈受到立柱腔内高压夜体直接冲击，随着瞬间冲击力次数逐渐增多，接触压力越来越大，蕾形圈达到接触压力极限后可能会出现受损或撕裂，形成立柱漏液，后果极为严重。所以，新缸口位置设计为梯形螺纹和外动蕾型圈配合,结构如图3所示。该结构优点为高压液先通过螺纹缓冲后才与外动蕾型圈接触，避免高压液体直接冲击蕾型圈，减小了外动蕾型圈受到的瞬间冲击力，增加密封使用寿命和使用中的安全性能，避免了高压液体喷出而带来的安全隐患，从而达到了安全使用的目的，保障了井下液压支架在使用时的安全性。

图2 原立柱缸体

图3 设计后缸体

1.3 重新设计导向套

图4 导向套、缸盖

图5 新导向套

原立柱缸口位置由导向套和缸盖两部分组成，如图4所示，蕾形圈位于导向套上，直接受腔内高压液体冲击，缸口位置处进行了重新设计，导向套自然要进行重新设计。新导向套如图5 所示，该结构将导向套压盖合为一个整体，与缸口螺纹结构配合，缓冲密封圈所受压力，防止漏液，并且导向套最大外圆与缸口接触，即使有高压液喷出，导向套外沿也能起到缓冲和保护作用，有效地解决了高压液喷射带来的安全隐患问题，在结构上对高液压喷出问题起到了进一步的保障作用，为在今后的同类型支架设计上起到了数据性参考作用。

1.4 上腔接头座设计

将上腔接头座由原KJ13 接口改为KJ16 接口，改造后能够减小升立柱时上腔的背压，有效的避免压力过大上腔胶管脱出问题，有效的保证了支架的安全性能，保证了安全使用、安全操作。

重新设计制造的立柱，通过模拟实验，制造的立柱进行了打压实验测试，完全满足使用要求，也满足安全、可靠性，现该立柱已经在东周窑矿下井使用，未发生损坏和安全事故，达到了安全使用的效果。

2 尾梁千斤顶改造

尾梁千斤顶在使用过程中，活塞杆部分在几乎在后部刮板机正上方，在放煤量大的时候，运输的煤块或矸石会碰伤活塞杆镀层，从而影响尾梁千斤正常使用，甚至使其失去功能。鉴于这种情况，经过实际的调研分析与反复试验，将尾梁千斤顶反装到支架上，从而达到避免碰伤活塞杆的目的，避免了设备因碰伤而造成损失。反装后尾梁千斤顶上下腔接头座相应的做了改造，从而有效地解决了因放煤引起煤块与矸石对活塞杆碰撞的问题，取得了良好的效果，达到了安全、可靠、保障。如图6、图7所示，。

图6 尾梁千斤顶原结构

图7 改造后尾梁千斤顶

3 底座前端拉架孔及堵改造

原设计底座前端拉架孔，在井下使用中煤粉和煤泥从该孔处进入底座内部，造成耳轴和堵无法拆卸，因此在拆卸过程中比较费事费力。造成了很大的工作量，因此在大修中将拉架孔用堵板焊接。为了安装拆解方便底座侧面的堵，根据实际情况对其进行了改造，其作用是防止煤及其杂物进入底座内部，避免在拆卸过程中造成费力、费时的问题，另外为节约成本，提高生产效率，经分析研究，故将该零件改为铸钢件，并在堵端面增加两个工艺孔，便于安装拆解时旋转，同时也能够根据工艺孔的方向判断堵是否安装到位，为今后该方面设计创造了新思路，也为今后在设计支架时遇到此类问题，提供了技术资料，同时也在实际的使用效果中取得了比较好的效果。

4 结语

本文针对ZF13000/25/38 型液压支架在使用中遇到的问题，对立柱缸口处及其配合处的导向套、缸盖，尾梁千斤顶及其上腔接头、等部分结构进行的改造，不仅优化了ZF13000 支架的部分结构设计，提高了生产效率，节约了使用成本，支架修理后也达到了安全可靠的使用目的。另外在修理制新时，利用了旧活柱重新编写加工工艺制造新件，大大降低了制造成本。