煤矿液压支架缸体漏液原因分析及对策

李凌云

摘 要：液压支架是重要的井下机械设备，其缸体漏液是由多方面的原因引发的。无论哪一方面的原因或综合因素引发的漏液，危害都非常严重，影响正常的生产。为避免发生漏液、窜流等故障，本文首先对液压支架缸体的漏液原因（密封设计选型、零件制造与装配、零件使用损耗）进行了详细分析，随后有针对性地提出了有效的控制手段。

关键词：液压支架;漏液;原因及对策;密封圈

引言

液压支架广泛应用于井下工作面顶板支撑，是煤矿综采设备的重要组成部分。连续排列的液压支架不仅能稳定地控制顶板状态，而且有效地隔离了采空区和工作面，为采煤作业和设备维护提供了安全的操作空间。在工作过程中若缸体的密封性不能满足要求，轻则造成乳化液渗漏、支撑力减小，重则引起支架结构破坏、顶板局部失稳。因此，为提高液压支架工作能力，保障采煤过程安全稳定，对液压支架发生漏液的原因进行分析，并进一步研究解决液压支架漏液的对策。

1. 液压支架结构及功能

液压支架主要由前梁、顶梁、掩护梁、底座、立柱、千斤顶、控制阀组等组成，其中各部分梁和底座构成了液压支架的承载结构主体，而立柱和千斤顶是主要的执行元件，千斤顶根据安装位置的不同，可实现推移、护帮等动作;立柱用于承载顶板压力和调整支护高度，顶板压力通过顶梁、立柱和底座，最终传向底板，因此立柱的压力稳定性是液压支架发挥正常功能的关键。

2. 液压支架缸体漏液原因分析

导致液压支架缸体漏液的原因较多，将重点从设计选型、制造与装配、零件使用损耗等角度进行分析。

2.1 密封设计选型

（1）活塞杆密封选型不合理

活塞杆密封在选型时必须考虑其瞬时耐高压性能，否则在压力波动和冲击时容易出现液体喷出现象。一般在该位置可选用Y形密封或蕾形密封等，Y形密封在使用时唇口朝向压力侧，在液压力作用下，唇口贴近密封面，并且内压力越大，密封接触越紧，密封效果越好。另外，Y形密封的两唇之间有较大空隙，因此可承受的压缩量较大，对压力的变化有良好的适应性，在活塞杆上使用较为安全可靠。当压力变化较大时，需要增加挡板，防止密封翻滚。

（2）活塞头密封选型不合理

活塞头密封主要用于隔离缸体内的高压侧和低压侧，其密封性能对液压支架的承载具有较大影响。在选型过程中，需重点从三方面考虑：

①密封性：当密封性无法满足要求时，高压和低压侧将出现窜液，导致支架支撑能力下降，甚至失去支撑力;

②耐受性：由于液压支架的工作介质是乳化液或纯水，因此密封圈需对以上两种介质有较好的耐受性，防止出现膨胀、老化等;

③抗冲击性：当顶板结构发生变化时，将对液压支架产生瞬时冲击。

（3）密封槽尺寸不合理

不论轴密封还是孔密封，所选定的密封圈必须安装在专用的沟槽内，而沟槽的深度和宽度将直接影响密封件的压缩量和密封性。一般情况下，根据设计手册可选定合适的密封槽尺寸，但由于加工误差和使用工况等影响，导致密封槽深度偏大、宽度超差等问题，从而引起密封压缩量不足、密封翻滚等问题。针对这一问题，可通过优化密封结构设计来避免出现密封故障。

2.2 零件制造与装配

（1）缸体焊接缺陷

液压支架千斤顶缸体主要由缸底、缸筒和接头等焊接而成，当焊接参数、焊条类型、焊接方式等选择不當时，容易产生冷热裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷，导致焊缝强度、韧性和耐腐蚀性降低，在井下高湿度环境中，处于高压作用下的焊缝缺陷进一步扩展，从而出现漏液等问题。

（2）加工和装配精度未达到要求

为保证千斤顶各零件之间达到合理的装配间隙，液压缸缸体和活塞等零件的加工和装配精度要求较高，当出现以下几种情况时，缸体的密封性将受到影响。①缸体内孔和端盖止口的同轴度超差，或端盖的内外圆同轴度超差时，导致活塞杆和活塞相对缸体内孔发生偏移，松弛的一侧容易发生窜液，而过紧的一侧容易发生过度磨损;②活塞头与缸体内孔装配间隙偏大，导致活塞密封在往复运动过程中挤入间隙，损坏密封;③缸体内孔或活塞杆的表面粗糙度高，加速了活塞杆密封和活塞密封的磨损速度;④密封孔口、密封槽两侧、密封安装路径棱边等位置未加工足够的密封安装倒角，导致密封安装过程出现切损，为后期漏液埋下隐患。

2.3 零件使用损耗

（1）密封圈的主要材质是耐油橡胶，而橡胶在长期使用后会出现老化、龟裂等现象，导致密封失去弹性;

（2）井下作业环境粉尘等杂质多，附着在活塞杆表面，部分被压入活塞杆密封内，在往复运动过程中导致活塞杆粗糙度增加，磨损加剧;

（3）由于井下环境恶劣，导致乳化液中颗粒性杂质浓度偏高，加速了密封元件的磨损。

3. 漏液解决对策

3.1 注重密封选型与设计

根据密封圈安装位置、工作压力、使用工况等因素，结合实际经验，合理选择密封形式;另一方面，在密封圈材质选择过程中，应跟踪当前密封研发动态，选用抗扭曲性、抗撕裂性、耐老化性更加优良的橡胶材料;

3.2 缸体加工的质量监管

保证液压缸制造加工质量，液压缸的缸筒、活塞杆、活塞、导向套的配合面的尺寸精度，形状位置公差直接影响液压缸的装配精度、密封性能及使用效果。主要从加工工艺上消除油缸漏液的发生，首先，检查其加工工艺是否合理，是否有遗漏工序。其次，检查精加工数控机床的精度，好的设备才能加工出高精度的零件。第三，检查切削参数是否合理，参数选择不好，既浪费设备资源，加工出零件又不合格。最后要检查工装夹具是否满足要求。

3.3 使用过程控制液压支架缸体漏液

（1）存放条件

密封件需在避光、干燥、凉爽的环境中保存，避免挤压，缸体采取垂直放置，存放每6个月至少要动作一次，存放期不要超过2年。

（2）乳化液的正确使用

由于乳化液的浓度对其性能影响很大，浓度过小会降低其本身的抗硬水能力、稳定性、防锈性和润滑性;浓度过高会降低消泡能力，增大对橡胶密封材料的容胀性。所以，必须按规定，严格控制乳化液的配制浓度。乳化液规定的配制浓度为5%。pH值在6以下的水必须经过适当处理后方可使用，否则当氢离子浓度达到足够大时（pH值低）可以使乳化液破乳，影响乳化液的稳定性和防锈性，乳化液的水溶液配方通常呈碱性，pH值为7～9。

3.4 加强日常维护和检修并防止系统污染

液压支架液压系统污染的原因较多，按污染物分为固体颗粒、空气、化学物质等，而污染最大、危害最重的是固体颗粒。固体颗粒污染的乳化液就象研磨金属加工面使用的研磨剂。为提高液压系统的可靠性，延长液压元件的使用寿命，降低液压支架的检修成本，必须把液压系统污染控制在允许的污染度内，在检修装配时，对各液压元件要严格清洗，避免将污染物带入系统中。在拆除、运输过程中要对各个液压元件、高压胶管等各个界面或接口应用塑料膜包扎密封及堵盖密封好，以防分解、安装、运输时接触污染物被污染。另外，对新出厂的设备，要用系统中的乳化液对整个系统进行清洗，以防机加工时残留的固体颗粒。

结语：

综上所述我们可知，液压支架缸体漏液的危害性极大，实际工作中：活塞杆与活塞头密封选型不合理、密封槽尺寸设计不合理、缸体焊接缺陷、加工和装配精度未达到要求、密封磨损和老化等因素都是漏液发生的直接原因。我们应重点从密封选型设计、液压缸制造质量控制、使用过程、日常维护与检修等方面，对液压支架的漏液故障进行治理。

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