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維修知識

礦用液壓支架油缸泄露原因分析與維護方案

添加時間:2019-10-02

    礦用液壓支架是以油缸液壓系統為主要動力源,通過乳化液泵站的壓力變化來控制支架立柱的升降移動,實現工作面頂板的有效支護。支護過程中如果發生油缸泄露,輕則引起支架油缸竄液導致升力不足,對工作面造成環境污染和資源浪費,重則出現大面積接頂不實導致支架壓垮,甚至引發大面積冒頂等次生事故。


    1、液壓支架油缸構造及常見油缸故障


    液壓支架油缸是液壓系統的主要結構件,其基本結構如圖1所示:


液壓支架油缸結構圖


    從圖1可知,油缸的整體結構主要是由各種結構件和各種密封組合而成。在實際工作中,液壓泵站通過管路將乳化液壓入并充滿油缸,通過閥組控制結構件動作,乳化液對外接設備產生恒定壓力,從而推動支架移動升降,因此,油缸的結構剛度、密封性能和結構件的機械強度,是防止油缸泄露的主要因素。


    1.1 支架立柱油缸


    支架立柱是液壓支架的主要承載件,負責支撐綜采工作面的行人和操作空間。實際工作時,受工作面環境影響及立柱油缸強度、密封質量及乳化液質量等因素,導致油缸出現竄液、部分鍍層剝離、密封裝置失效等,導致此類故障發生的原因有:立柱油缸制造精度不足,主要指油缸安裝時的匹配精度和相對位置精度,安裝過過程質量控制把關不嚴;受工作面水分、氣體長時間影響,發生一系列化學反應導致油缸腐蝕,或是工作面正前放炮作業,對油缸表面保護工作不足;油缸缸筒內部腐蝕嚴重,導致密封構件磨損,無法正常工作;密封裝置大小與油缸密封不配套,或使用非標材質的密封;乳化液濃度不達標,造成壓力不足,密封裝置無法正常作業。


    1.2 平衡油缸


    平衡油缸的主要功能是控制頂梁的升降,通過聯接軸實現自身的伸展收縮,從而改變頂梁和掩護梁的相對位置,實現對頂板區域的有效支撐。實際操作中,受頂板來壓過大或操作不當,極易出現平衡油缸聯接軸斷裂,導致此類故障發生的原因有:頂板來壓過大,超出支架平衡油缸聯接軸的最大承受范圍,導致斷裂;平衡軸安裝精度和相對運動精度不足,或運動間隙中有異物顆粒,使平衡軸不能有效動作,出現“卡軸”;受井下現場極端條件及油缸長時間運動導致材料老化;人為操作失誤。


    1.3 側護油缸


    側護油缸故障主要是內缸銹蝕或側護板導向銷變形,導致此類故障發生的原因有:側護油缸密封不配套或材質不達標,油缸運行時導致受力變形失效;乳化液壓力大于30kPa,造成油缸壓力過高;油缸內缸抗腐蝕性能差;支架側護板強度不足設計要求。


    2、維護及改進


    2.1 油缸密封維護


    油缸密封是導致竄液和升壓不足的主要原因,因此要對主要密封件采取定檢,控制閥組將油缸活塞推至最大行程,使油缸提升至最高位置,隨后對管路油口進行檢查,看密封有無泄漏,重點檢查密封件和活塞的密封圈是否斷裂變形,并參考密封件的相關標準,對受損的密封件及時更換。


    2.2 油缸缸筒維護


    油缸缸筒壁與活塞之間間隙過大而密封失效,也是導致油缸泄漏的原因之一。此時需要對缸筒是否“拉傷”進行檢查,以確定油缸和活塞磨損程度;同時檢驗缸筒的形位公差,以及尺寸公差等參數是否符合設計,以保證缸筒和活塞的相對運動精度。檢查結果如果磨損不太嚴重,可對內缸表面進行研磨修復,磨損嚴重則必須回收上井并返廠修理。


    2.3 活塞維護


    活塞是油缸的主要配件,其基本結構如圖2所示,支架立柱的動作完全是通過活塞和油缸的配合運動完成的,因此除做好油缸的維護保養外,也要加強活塞的定期檢修,避免出現活塞“拉傷”現象。同時要做好形位公差和尺寸公差的定期測定,避免因使用時間過長導致的精度降低,引起缸體磨損。


立柱活塞桿尺寸結構圖


    值得注意的是,活塞一旦在缸體內表面出現深度較大的拉傷痕跡,則表明活塞和缸體已全部失效,必須進行拆卸測量,確保磨損程度在設計范圍之內,一旦超過設計規定則必須返廠檢修。


    2.4 結構件維護


    結構件損壞也是油缸泄露的原因之一。在井下實際使用時,結構件故障主要是變形、開焊及機械損傷等,因此對于結構件變形,可以在現場進行局部整形,并保證矯正度在標準允許范圍內。對于結構件開焊,則必須回收上井進行補焊處理,并對補焊結果進行強度檢驗,同時抓好井下相關結構件的備品備件管理。對于機械損傷,要抓好結構件的日常維護保養,對易損部件進行重點防護,設置警示標牌等,保證結構件必須的工作強度和安全性能。


    2.5 缸體設計改進


    可對油缸體進行局部改進,具體改進如圖3所示,將立柱油缸底孔改造為錐形孔,提高焊接處的焊接強度,同時也更利于焊槍操作,進一步保證焊縫的高效融合,避免出現油缸泄露現象。


油缸體進行局部改進圖


    3、結語


    油缸泄露是煤礦綜采工作面急需解決的問題之一,隨著無人化綜采工作面和支架電液控系統的推廣普及,油缸泄露將成為煤礦自動化、無人化的重要課題。通過上述典型措施,可有效降低工作面油缸泄露的發生概率,提高設備安全性和可靠性,在實際工作中要根據現場條件,因地制宜選擇處理方法,同時加強設備的日常檢查和維護保養,實現工作面的高效回采。

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