液压支架零部件故障处理与检修工艺

韦振龙

（晋城金晟机电有限责任公司， 山西 晋城 048000）

引言

液压支架是煤矿井下综采工作面安全生产的重要设备之一，通常与刮板机和采煤机配套运行，实现矿井的综合机械化作业。由于液压支架所处的环境非常恶劣，工作面的液压支架数量较多，为延长支架零部件的寿命，降低维修费用，针对液压支架典型故障进行分析，并探讨科学合理的维修工艺。

1 液压支架工作原理

液压支架包括顶梁、底座、立柱、推移装置、千斤顶、液压控制系统等。立柱对承载液压缸、支架高度进行调节，所以立柱自身的抗弯抗压性能必须达到标准。液压支架在运行中，由于油缸的伸缩级数不同，相应的油缸立柱作用方式也不同，本文以双伸缩立柱油缸为例作探讨。

双伸缩立柱在实际运行中出现故障的概率比较高。当立柱充液时，先通过手柄开启液压阀，使其从外接口流进外缸，使中缸伸出，当导向套与继续伸出的中缸接触后，油液流入中缸，中缸的活塞柱伸出，实现立柱升高功能[1-2]。

2 液压支架的故障和检修

2.1 故障原因

液压支架由液压控制和结构件两大部分组成，立柱升降由乳化液的压力来提供。液压系统包括液压阀组、立柱、管路等，结构件包括挑梁、前梁、顶梁、底座、掩护梁及四连杆结构等[1]。

立柱受力复杂多变，如果结构件局部断裂、立柱损伤或开焊、应力集中或偏载等均会导致立柱出现故障。此外，液压系统存在油液污染、长时间供压等现象会导致液压阀组失效、液体漏液等故障[3-4]。

2.2 检修步骤

当液压支架出现故障后，应按照正确的步骤降低立柱，撤离并升到井上维修。

1）清洗。由于煤矿井下作业环境非常差，立柱表面黏着湿煤灰、液压油掺杂等，为了防止液压系统在检修时出现污染，必须全面清洗。

2）拆卸。拆卸前，必须按照正确的拆卸工艺，清理结构件的氧化层，并记录其损伤的类型和程度。为了防止拆修再安装后出现错误，拆卸前需将密封件、小结构件、连件、阀组等作编号处理，并将拆卸后原件保护好，防止杂物进入。

3）检修过程。主要对液压控制系统、立柱和结构件等进行检修。其中，检修量较大的结构件要探伤检测，而液压系统维修后必须做压力检测。

4）组装。修理完的液压支架必须按照正确工艺步骤进行组装[2]。

3 液压支架主要零部件的检修

3.1 维修方法

液压支架中，由执行件完成支护动作，支架发生破坏主要是由顶底板煤层的不规律压力造成的。并且，在井下恶劣的工作场所，支架的结构件非常容易造成断裂、焊缝开裂、变形等故障。

当修复开裂的结构件时，利用炭弧气刨清理掉原来的焊缝，并进行补焊处理，由于使焊缝面积增大，某些局部地方需增强。支架的底座联接销轴孔、侧护板、挑梁容易出现变形和断裂等故障。

结构件的变形故障通常采用火焰矫正的方法。针对变形不大的底座联接销轴孔，先将销轴孔扩大，再在孔内镶衬套；断裂轻微时，需要在裂缝端头处钻Φ8 mm 的止裂孔，然后再在断裂的地方加工坡口并焊接；对于比较严重的变形断裂位置，必须将损坏部位去除，修复完成后再焊接到原位置[3]。

3.2 底座联接销轴孔的修理

1）去除损坏部位。确定去除位置，并将气割位置找好，去除圆弧板与主筋板上或盖板相交处40～80 mm 之外的部位，去除掉的弧板和盖板的边角料可回收利用。

2）主筋板修补件加工。主筋修补件的外形尺寸由切割的大小确定，下料利用气割方法，选择相应的加工设备，并依据图纸要求确定销轴孔的加工精度和相对位置。

3）焊接复位。只有在钢板相接处焊透才能保证焊缝的强度，并在主筋板与修补件相接处开30°～45°的坡口。为了确保两个销孔的同轴度，焊接前必须用销轴横穿销轴孔，校正后才能焊接。为了保证焊接质量，要从低向高处交替焊接。对于筋板盖板和弧板，在焊接前先铆焊，利用相互交替焊接法，以保证焊件变形量变小[4]。

3.3 立柱的检修

3.3.1 外缸、中缸、活塞柱损坏

外缸、中缸、活柱损坏的故障类型包括活塞柱锈蚀、弯曲、镀层损伤；缸口的同轴度出现偏差，缸体缸口和内壁表面腐蚀等。

3.3.1.1 缸体内表面

缸体内表面的划痕在0.25 mm 以下时，用珩磨内孔工艺修复，该方法费用低、精度高、效率高。目前，珩磨之后的缸体可运用原型号密封件，密封件直径公差为±0.6 mm，

3.3.1.2 非标准密封

若缸体内表面腐蚀或轻微划痕大于0.25 mm，超差在规定范围内，且均匀磨损，可使用缸体内孔逐渐珩磨扩孔工艺，使用非标密封件实现。为保证密封件使用性能，要遵循“最大挤出间隙”的原则，使密封件与缸体内壁间的间隙不大于“最大挤出间隙”。

3.3.1.3 缸体内孔

若缸体没有变形、裂纹，但孔内腐蚀、磨损厉害，不适合珩磨工艺，可用再制造技术做修复。经过再制造修复后的缸体，其防腐蚀性大大提高，也无需更改密封件的型号，节约了成本。

3.3.2 活塞柱和中缸故障

若中缸出现涨缸现象，厂家应校核其设计强度，在满足条件下，查找涨缸原因，并排除故障。对于存在变形缝的活塞柱，可用压力机矫正变形，并在矫正时确认好夹装的部位，以防夹具损伤活塞柱表面。

3.3.3 焊接处故障

活塞柱和中缸两种故障实际上为相同的类型，其结构如图1 所示。

图1 活塞组件示意图

活塞柱组件主要由柱头、柱管和柱塞焊接构成，其外表面层均设镀层。柱管与柱塞的焊缝处或柱管与柱头的焊缝处出现的漏液问题通常是由焊接工艺技术造成的。故障因素主要有焊丝、焊接电压、气体、焊接电流、焊接速度等。所以，在焊接前，需要根据焊丝材料和母材确定焊接使用的电流和电压，当采用“φ（Ar）=80%+φ（CO2）=20%”保护焊接时，对焊接过程中产生的氧化渣、飞溅物气孔均能有效减少，保证焊缝的成型良好，最终提高焊接的质量。

3.3.4 缸口和导向套故障

立柱的缸口主要有卡环和螺纹两种结构。其中，卡环结构的可靠性不高，零部件多，拆卸简便，加工简单；螺纹结构拆卸需专用工具，可靠性高，加工复杂。为了提高立柱运行的稳定性，防止导向套出现漏液故障，通常不使用卡环结构而使用螺纹结构，为立柱运行提供稳定保障。

4 结论

液压支架的检修具有针对性，必须按照合理的工艺进行检修，通过分析液压支架底座、立柱等零部件故障，并研究其检修工艺，为优化液压支架的故障处理提供依据。