煤礦液壓支架缸體漏液原因分析及對(duì)策

李凌云

摘 要：液壓支架是重要的井下機(jī)械設(shè)備，其缸體漏液是由多方面的原因引發(fā)的。無(wú)論哪一方面的原因或綜合因素引發(fā)的漏液，危害都非常嚴(yán)重，影響正常的生產(chǎn)。為避免發(fā)生漏液、竄流等故障，本文首先對(duì)液壓支架缸體的漏液原因（密封設(shè)計(jì)選型、零件制造與裝配、零件使用損耗）進(jìn)行了詳細(xì)分析，隨后有針對(duì)性地提出了有效的控制手段。

關(guān)鍵詞：液壓支架;漏液;原因及對(duì)策;密封圈

引言

液壓支架廣泛應(yīng)用于井下工作面頂板支撐，是煤礦綜采設(shè)備的重要組成部分。連續(xù)排列的液壓支架不僅能穩(wěn)定地控制頂板狀態(tài)，而且有效地隔離了采空區(qū)和工作面，為采煤作業(yè)和設(shè)備維護(hù)提供了安全的操作空間。在工作過(guò)程中若缸體的密封性不能滿足要求，輕則造成乳化液滲漏、支撐力減小，重則引起支架結(jié)構(gòu)破壞、頂板局部失穩(wěn)。因此，為提高液壓支架工作能力，保障采煤過(guò)程安全穩(wěn)定，對(duì)液壓支架發(fā)生漏液的原因進(jìn)行分析，并進(jìn)一步研究解決液壓支架漏液的對(duì)策。

1. 液壓支架結(jié)構(gòu)及功能

液壓支架主要由前梁、頂梁、掩護(hù)梁、底座、立柱、千斤頂、控制閥組等組成，其中各部分梁和底座構(gòu)成了液壓支架的承載結(jié)構(gòu)主體，而立柱和千斤頂是主要的執(zhí)行元件，千斤頂根據(jù)安裝位置的不同，可實(shí)現(xiàn)推移、護(hù)幫等動(dòng)作;立柱用于承載頂板壓力和調(diào)整支護(hù)高度，頂板壓力通過(guò)頂梁、立柱和底座，最終傳向底板，因此立柱的壓力穩(wěn)定性是液壓支架發(fā)揮正常功能的關(guān)鍵。

2. 液壓支架缸體漏液原因分析

導(dǎo)致液壓支架缸體漏液的原因較多，將重點(diǎn)從設(shè)計(jì)選型、制造與裝配、零件使用損耗等角度進(jìn)行分析。

2.1 密封設(shè)計(jì)選型

（1）活塞桿密封選型不合理

活塞桿密封在選型時(shí)必須考慮其瞬時(shí)耐高壓性能，否則在壓力波動(dòng)和沖擊時(shí)容易出現(xiàn)液體噴出現(xiàn)象。一般在該位置可選用Y形密封或蕾形密封等，Y形密封在使用時(shí)唇口朝向壓力側(cè)，在液壓力作用下，唇口貼近密封面，并且內(nèi)壓力越大，密封接觸越緊，密封效果越好。另外，Y形密封的兩唇之間有較大空隙，因此可承受的壓縮量較大，對(duì)壓力的變化有良好的適應(yīng)性，在活塞桿上使用較為安全可靠。當(dāng)壓力變化較大時(shí)，需要增加擋板，防止密封翻滾。

（2）活塞頭密封選型不合理

活塞頭密封主要用于隔離缸體內(nèi)的高壓側(cè)和低壓側(cè)，其密封性能對(duì)液壓支架的承載具有較大影響。在選型過(guò)程中，需重點(diǎn)從三方面考慮：

①密封性：當(dāng)密封性無(wú)法滿足要求時(shí)，高壓和低壓側(cè)將出現(xiàn)竄液，導(dǎo)致支架支撐能力下降，甚至失去支撐力;

②耐受性：由于液壓支架的工作介質(zhì)是乳化液或純水，因此密封圈需對(duì)以上兩種介質(zhì)有較好的耐受性，防止出現(xiàn)膨脹、老化等;

③抗沖擊性：當(dāng)頂板結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，將對(duì)液壓支架產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊。

（3）密封槽尺寸不合理

不論軸密封還是孔密封，所選定的密封圈必須安裝在專用的溝槽內(nèi)，而溝槽的深度和寬度將直接影響密封件的壓縮量和密封性。一般情況下，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可選定合適的密封槽尺寸，但由于加工誤差和使用工況等影響，導(dǎo)致密封槽深度偏大、寬度超差等問(wèn)題，從而引起密封壓縮量不足、密封翻滾等問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，可通過(guò)優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)避免出現(xiàn)密封故障。

2.2 零件制造與裝配

（1）缸體焊接缺陷

液壓支架千斤頂缸體主要由缸底、缸筒和接頭等焊接而成，當(dāng)焊接參數(shù)、焊條類型、焊接方式等選擇不當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生冷熱裂紋、氣孔、夾渣等焊接缺陷，導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性降低，在井下高濕度環(huán)境中，處于高壓作用下的焊縫缺陷進(jìn)一步擴(kuò)展，從而出現(xiàn)漏液等問(wèn)題。

（2）加工和裝配精度未達(dá)到要求

為保證千斤頂各零件之間達(dá)到合理的裝配間隙，液壓缸缸體和活塞等零件的加工和裝配精度要求較高，當(dāng)出現(xiàn)以下幾種情況時(shí)，缸體的密封性將受到影響。①缸體內(nèi)孔和端蓋止口的同軸度超差，或端蓋的內(nèi)外圓同軸度超差時(shí)，導(dǎo)致活塞桿和活塞相對(duì)缸體內(nèi)孔發(fā)生偏移，松弛的一側(cè)容易發(fā)生竄液，而過(guò)緊的一側(cè)容易發(fā)生過(guò)度磨損;②活塞頭與缸體內(nèi)孔裝配間隙偏大，導(dǎo)致活塞密封在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擠入間隙，損壞密封;③缸體內(nèi)孔或活塞桿的表面粗糙度高，加速了活塞桿密封和活塞密封的磨損速度;④密封孔口、密封槽兩側(cè)、密封安裝路徑棱邊等位置未加工足夠的密封安裝倒角，導(dǎo)致密封安裝過(guò)程出現(xiàn)切損，為后期漏液埋下隱患。

2.3 零件使用損耗

（1）密封圈的主要材質(zhì)是耐油橡膠，而橡膠在長(zhǎng)期使用后會(huì)出現(xiàn)老化、龜裂等現(xiàn)象，導(dǎo)致密封失去彈性;

（2）井下作業(yè)環(huán)境粉塵等雜質(zhì)多，附著在活塞桿表面，部分被壓入活塞桿密封內(nèi)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)致活塞桿粗糙度增加，磨損加劇;

（3）由于井下環(huán)境惡劣，導(dǎo)致乳化液中顆粒性雜質(zhì)濃度偏高，加速了密封元件的磨損。

3. 漏液解決對(duì)策

3.1 注重密封選型與設(shè)計(jì)

根據(jù)密封圈安裝位置、工作壓力、使用工況等因素，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，合理選擇密封形式;另一方面，在密封圈材質(zhì)選擇過(guò)程中，應(yīng)跟蹤當(dāng)前密封研發(fā)動(dòng)態(tài)，選用抗扭曲性、抗撕裂性、耐老化性更加優(yōu)良的橡膠材料;

3.2 缸體加工的質(zhì)量監(jiān)管

保證液壓缸制造加工質(zhì)量，液壓缸的缸筒、活塞桿、活塞、導(dǎo)向套的配合面的尺寸精度，形狀位置公差直接影響液壓缸的裝配精度、密封性能及使用效果。主要從加工工藝上消除油缸漏液的發(fā)生，首先，檢查其加工工藝是否合理，是否有遺漏工序。其次，檢查精加工數(shù)控機(jī)床的精度，好的設(shè)備才能加工出高精度的零件。第三，檢查切削參數(shù)是否合理，參數(shù)選擇不好，既浪費(fèi)設(shè)備資源，加工出零件又不合格。最后要檢查工裝夾具是否滿足要求。

3.3 使用過(guò)程控制液壓支架缸體漏液

（1）存放條件

密封件需在避光、干燥、涼爽的環(huán)境中保存，避免擠壓，缸體采取垂直放置，存放每6個(gè)月至少要?jiǎng)幼饕淮?，存放期不要超過(guò)2年。

（2）乳化液的正確使用

由于乳化液的濃度對(duì)其性能影響很大，濃度過(guò)小會(huì)降低其本身的抗硬水能力、穩(wěn)定性、防銹性和潤(rùn)滑性;濃度過(guò)高會(huì)降低消泡能力，增大對(duì)橡膠密封材料的容脹性。所以，必須按規(guī)定，嚴(yán)格控制乳化液的配制濃度。乳化液規(guī)定的配制濃度為5%。pH值在6以下的水必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后方可使用，否則當(dāng)氫離子濃度達(dá)到足夠大時(shí)（pH值低）可以使乳化液破乳，影響乳化液的穩(wěn)定性和防銹性，乳化液的水溶液配方通常呈堿性，pH值為7～9。

3.4 加強(qiáng)日常維護(hù)和檢修并防止系統(tǒng)污染

液壓支架液壓系統(tǒng)污染的原因較多，按污染物分為固體顆粒、空氣、化學(xué)物質(zhì)等，而污染最大、危害最重的是固體顆粒。固體顆粒污染的乳化液就象研磨金屬加工面使用的研磨劑。為提高液壓系統(tǒng)的可靠性，延長(zhǎng)液壓元件的使用壽命，降低液壓支架的檢修成本，必須把液壓系統(tǒng)污染控制在允許的污染度內(nèi)，在檢修裝配時(shí)，對(duì)各液壓元件要嚴(yán)格清洗，避免將污染物帶入系統(tǒng)中。在拆除、運(yùn)輸過(guò)程中要對(duì)各個(gè)液壓元件、高壓膠管等各個(gè)界面或接口應(yīng)用塑料膜包扎密封及堵蓋密封好，以防分解、安裝、運(yùn)輸時(shí)接觸污染物被污染。另外，對(duì)新出廠的設(shè)備，要用系統(tǒng)中的乳化液對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行清洗，以防機(jī)加工時(shí)殘留的固體顆粒。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述我們可知，液壓支架缸體漏液的危害性極大，實(shí)際工作中：活塞桿與活塞頭密封選型不合理、密封槽尺寸設(shè)計(jì)不合理、缸體焊接缺陷、加工和裝配精度未達(dá)到要求、密封磨損和老化等因素都是漏液發(fā)生的直接原因。我們應(yīng)重點(diǎn)從密封選型設(shè)計(jì)、液壓缸制造質(zhì)量控制、使用過(guò)程、日常維護(hù)與檢修等方面，對(duì)液壓支架的漏液故障進(jìn)行治理。

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