提高液压支架千斤顶、立柱可靠性的几个措施

1 国内外立柱、千斤顶使用现状
1.1 在防腐方面 在英国纽斯坦特煤矿的2025个支架立柱、千斤 顶上进行了防腐、减磨、耐磨试验。采用了42种防腐材料,最后筛选出6种有效涂层,作用于立柱、千斤顶缸筒内壁,有良好的防腐、减磨作用,提高使用寿命1倍以上,起到了提高立柱、千斤顶寿命的作用。
    在德国,达尔姆斯公司在单体支柱上成功地使用了防磨有机涂层后,进行了支架立柱缸筒防腐、提高寿命的研究,取得了一些可贵的数据,经井下试验半年后,升井拆检无任何磨损及蚀斑现象。
1.2 在立柱密封件研制方面
    国外从1985年以来对密封件的研究有了突破性的进展,传统的密封材料已被逐步淘汰,聚氨酯密封已成为新型的第三代密封产品。1995年以来,我们看到了国外大多为丁腈橡胶产品。1995年,西德雅达公司率先展出了聚氨酯软、硬复合的新型支架密封件。1997年西德洪格尔公司采用了结构简单的单一胶种的聚氨酯支架密封件。我国1991年从波兰引进的法佐斯支架FZX26—38型,其立柱、千斤顶均采用了法国产的聚氨酯密封件制品。1998年4月我们与英国FTL公司座谈,FTL公司展示了最近几年的支架密封新产品,该公司已由丁腈夹布胶制品改为蓝色聚氨酯制品。
2 国产液压支架立柱、千斤顶使用情况
2.1 立柱、千斤顶防腐性能方面
    大同矿务局使用的仿道梯4×550支架,缸筒内壁锈蚀严重者达120根之多。在煤峪口矿使用的TZ720支架和PLZ600支架,两年中检修90架,大 部分为活塞杆镀层脱落,燕子山矿综采2队使用的TZ510支架,使用3个月,立柱缸筒内壁划伤65根,千斤顶划伤20根,划痕最深达5mm。忻州窑矿BC500支架千斤顶活塞脱出,开滦林南仓矿使用的BY2.3～4.5支架缸筒内壁采用镀铜,但仍然锈蚀严重。
2.2 立柱、千斤顶密封性能方面
    从我们对5个矿务局的调查中了解到,其现有密封件远不能满足用户要求,一般平均使用寿命为1年。国产件最长的使用时间为2年,最短的仅为7天。经拆检,发现其鼓形圈主要损坏形式为夹布胶与软胶结合部开裂和磨损。
2.3 立柱、千斤顶结构方面
    (1)缸口漏液。漏液部位一般为立柱、千斤顶导向套外圆O形密封圈处。造成其漏液的原因是,O形密封圈沟槽采用滑动密封的沟槽进行设计,而O形圈本身公差值较大且大直径O形圈检验较困难,组装后使得O形圈密封压缩量太小,在上腔进液时,缸筒缸口处又产生了弹性扩张量,使得O形密封圈无压缩量,导致渗漏。例如大同局ZY560支架的立柱,TZ510支架的立柱等均发现缸口导向套处漏液。
    (2)强度不足导致零件损坏。如BYZ520支架在马脊梁矿使用1个月,千斤顶活塞压盖脱落36根。唐山矿QY320型支架,平衡千斤顶活塞连接头耳子均发现有销轴弯曲和耳孔拉断现象。平顶山矿务局ZTF6400支架的推移千斤顶活塞台肩受压变形造成活塞密封损坏。燕子山矿TZ510支架立柱的导向长度过短,划伤缸筒造成渗漏。
2.4 立柱、千斤顶标准、系列化方面
    立柱、千斤顶连接形式、连接位置、连接尺寸方面存在随心所欲的现象,互换性差。同一吨位和缸径的立柱的连接尺寸,不同厂家的尺寸不同,造成不能互换,十分有必要统一。
3 提高液压支架立柱、千斤顶可靠性的措施
3.1 研制新型密封件
    根据调研和用户反映的情况以及我们掌握的国外发展状况,聚氨酯材料已成为煤矿机械液压密封的 主导材料,从1995年以来,我们从国外最新引进的支架,其立柱密封件都采用了新型的聚氨酯类材料。要解决聚氨酯密封件在水中易水解的问题和当温度升高时性能显著下降的问题,设计出耐高压、抗撕裂的新型密封件结构型式,为能够达到见效快,迅速推广,应使先行研制的品种与现有生产立柱相配套。
3.2 采用有机复合涂层解决缸筒内壁防腐问题
    要彻底地解决好立柱油缸内表面的腐蚀问题,应采用和基体不发生化学反应的有机复合材料。采用有机复合涂层的设计原则是:①该材料涂层应具有高强度、防腐、耐磨、易加工和无环境污染的特点;②该涂层应与金属具有很好的结合能力;③该涂层应有良好的机加工能力;④磨擦系数小。
3.3 液压支架立柱、千斤顶结构的改进
3.3.1 采用适当的缸口联接形式
    螺纹联接的方式具有结构简单,联接可靠,整体性能好等优点,应当在立柱、千斤顶中普遍采用;卡键联接的方式具有拆装方便等优点,但也存在着结构复杂、缸口端部易被煤粉、杂物堵塞、锈蚀等缺点,应避免使用;钢丝联接(方形、圆形钢丝)方式结构简单,但拆装比较困难,一般只用于千斤顶的缸口联接。
3.3.2 解决缸口漏液问题
    通过对大同、西山、开滦等矿务局的调查发现,目前使用中的立柱大约有30%存在着缸口漏液问题。缸口漏液的部位多为O型密封圈处,造成缸口O形密封圈处漏液的原因是缸口密封压缩量偏低和缸筒缸口处的弹性变形。例如:󰂋200缸径立柱缸口使用󰂋220×5.7的O型密封圈,该密封圈的断面直径为󰂋5.6±0.14,实际内径为󰂋209.3+0.8,按照沟槽尺寸及O形圈的公差计算:孔的最大值为󰂋220.115,O型圈的最小外径为󰂋219.62;沟槽底的最小直径为󰂋209.885,O形圈的最大内径为󰂋210.1。因 此,在极限公差值的情况下,造成O形圈组装后压 缩量偏低。另外,立柱缸筒在液压力的作用下会产生圆周方向上的膨胀弹性变形,由于工作需要,缸口部位比液压缸的其他部位的壁更薄一些。由于缸口的弹性变形使缸口部位的O形密封圈密封效果降低。因此,弹性变形量加上极限公差值的偏差值是造成缸口O形密封圈处漏液的主要原因。在提高液压支架支柱、千斤顶可靠性的研究中,将立柱缸口结构做了如下改进。
    (1)将缸口O形密封圈的位置后移,尽量减小缸口的弹性变形量.
    (2)增加缸口缸壁的厚度是减少缸口弹性变形 量、防止缸口漏液的有效方法。在设计中将立柱缸口部位的缸壁加厚.
    (3)对O形密封圈沟槽的槽底直径尺寸做适当 调整,保证O形封圈组装后有一定的预压缩量。
    (4)选用强度高,压缩复原性好的聚氨酯橡胶O形圈,取代目前使用的丁晴密封圈。
    (5)结合立柱缸口的实际情况,在继承O形圈优点的基础上,研制有较大自动补偿功能的新型缸口密封产品。