液壓支架立柱大修工藝優(yōu)化探討

恩德鵬

1 引言

立柱是液壓支架主要的執(zhí)行元件，其作用是承受頂板載荷，調節(jié)支護高度，提供安全工作空間。立柱有雙伸縮和單伸縮兩種結構，一般由缸體和活柱及導向套三部分組成。現(xiàn)總結了一些立柱大修時經(jīng)常出現(xiàn)的問題，立柱損傷有些能夠修復，有些現(xiàn)階段不能修復，有些損傷是使用中客觀原因造成的，有些損傷通過結構改造能夠避免或加強，針對這些問題，現(xiàn)提出以下立柱大修的方案。

2 大修立柱修理方案研究

（1）立柱缸體大修方案

立柱修理中，缸體修理是個難點，缸體由缸底和缸筒及接頭座等組成，缸底與座箱連接，直接承受外部拉力和壓力，所以立柱使用過程中缸底易損壞。缸底損壞一般是與座箱連接的耳子斷裂和缸底整體開裂，在修理中有兩種方法，一種是損壞不嚴重情況下，重新焊接連接耳子，這需要制做與缸底材料相同的連接耳，并保證焊接質量。另一種是缸底損傷嚴重，將舊缸底用車床切下，修車缸筒止口，重新焊接新缸底。缸筒要承受系統(tǒng)工作壓力并且內壁與活柱的活塞導向部分有配合，所以缸筒損傷一般為生銹、內壁劃傷和內孔變形，內孔變形一般在缸口薄弱位置。缸筒修理時，先珩磨除銹，然后檢測內孔尺寸，尺寸超差的擴鏜強修，并配特殊加大密封。缸筒內孔變形現(xiàn)在沒有有效的修復方法，一般報廢處理，缸筒變形一般在缸口與導向套配合薄弱位置，有些缸筒通過結構改造能夠避免缸口變形或增強薄弱位置強度，提高抵抗變形能力。

現(xiàn)以ZZS5600/14/28液壓支架的立柱為例，分析缸口結構變形原因和處理方案。ZZS5600液壓支架是同煤集團現(xiàn)階段使用較多的四柱支撐掩護式液壓支架。立柱是缸徑Φ 250 mm/Φ 180 mm的雙伸縮立柱，初撐力為1 203 kN，工作阻力1 400 kN。在大修該立柱時，拆解導向套非常困難，用拆缸機強行拆解時，易造成導向套和缸筒缸口處螺紋損壞，甚至導致缸筒報廢。分析得出拆解導向套困難，主要原因就是缸筒螺紋位置處壁薄易變形，而且螺紋易生銹。螺紋位置長期處于高壓狀態(tài)下，缸筒壁薄位置極易發(fā)生變形，從而造成缸筒報廢及導向套無法拆解。同時螺紋部分銹蝕嚴重的，在導向套拆解時易導致缸口變形或螺紋損壞，造成修理時很大比例缸筒不能再次修復使用。針對這一問題，對缸口結構進行改造加強，提高缸體的強度，如圖1，圖2所示，其缸口螺紋為普通螺紋，原立柱結構缸筒螺紋部分在缸口靜密封左側，這種結構缸口螺紋部分直接與高壓乳化液接觸，而現(xiàn)階段乳化液為水包油型乳化液，95%為水，螺紋部分一直處于與水接觸的環(huán)境中，這樣長時間會導致螺紋銹蝕，同時缸筒螺紋部分缸壁較薄，長期處于工作壓力狀態(tài)下，極易發(fā)生變形，影響拆解修復。

圖1立柱改造前缸口結構

圖2立柱改造后缸口結構

解決該立柱缸口變形和生銹問題，根本上就是要將螺紋與高壓乳化液隔離開，現(xiàn)對該立柱外缸和中缸缸口結構進行結構加強改造，將外缸、中缸缸筒缸口靜密封位置設計到缸口左側，利用缸口靜密封圈將螺紋部分與高壓乳化液隔離開，從而避免缸口薄弱處與高壓液體接觸，解決其由于壓力大缸口變形和螺紋生銹問題，這樣改造后外缸、中缸使用壽命加長，同時，修理時易于拆解，降低工人勞動強度，減少缸體報廢率。

依據(jù)外缸筒、中缸筒缸口的結構改造，大、小導向套的結構也相應的進行了改造，原導向套結構螺紋在密封槽的左側，而且密封槽與螺紋退刀槽在同一位置，密封位置距導向套左端面比較遠，在安裝密封圈時，螺紋易劃傷密封圈，造成立柱漏液，這就增加修理成本和勞動強度。改造后的導向套立柱工作狀態(tài)時，一級缸壓強為28.5 MPa，二級缸壓強為55 MPa，導向套與缸口的密封為單向受壓，所以，將導向套與缸口的密封設計為一個O型圈加一個擋圈能夠滿足使用密封要求，改造后的導向套外壁設計了兩道密封，第一道密封位置設在螺紋左側，該密封圈由一個O型圈加一個擋圈組成，此密封圈在立柱工作時起到阻止立柱上腔高壓液通過的作用，同時也起到將導向套螺紋與高壓乳化液隔離開的作用，避免缸口螺紋處變形和與乳化液接觸生銹。第二道密封利用螺紋退刀槽位置，設計在螺紋右側，該密封由一個O型圈組成，此處O型圈作用為使立柱外部水及污物不能進入導向套與缸筒配合的螺紋位置，避免導向套和缸口處螺紋與立柱外部工作面水接觸而生銹或污物雜質進入導向套螺紋配合處使導向套不易拆解，通過這兩道密封能夠有效的提高缸口強度。改造后的導向套更加便于安裝，并且第一道密封有專門的標準溝槽，工作狀態(tài)下，對O型圈及擋圈保護效果更好，其密封性能更佳。

缸筒改造前、后強度計算如下：

立柱額定工作壓力為Pn1=28.5 MPa。

材料屈服強度。缸筒是27SiMn材質，σs≥850 MPa，計算時取850值。

①改造前：外缸

②改造后：外缸

由以上計算可得出改造后的缸筒薄弱處的強度提高13.6%。

（2）活柱大修方案

立柱工作狀態(tài)下，活柱處于伸出狀態(tài)，鍍鉻層易受到磕碰劃傷，如果劃傷活柱不及時修復，劃傷部位升降時極易損傷導向套位置的蕾型圈，從而造成立柱上下腔互通，不能有效的起到支撐作用。在惡劣工作環(huán)境下，活柱甚至會發(fā)生彎曲變形。現(xiàn)在對彎曲變形的活柱，沒有有效的方法修復，一般采取報廢處理。對鍍層損傷的活柱，采取重新電鍍鉻的修理方法恢復。對于雙伸縮立柱，活柱頭位置還有螺紋接頭，在修理過程中，活柱螺紋孔損壞比較嚴重，難以修復，現(xiàn)以ZZS5600液壓支架立柱的活柱修理為例，分析活柱修復方案。拆解ZZS5600立柱活柱頭上螺紋管接頭時，拆解非常困難，經(jīng)常出現(xiàn)將螺紋管接頭擰斷，無法取出情況。出現(xiàn)這種情況后，原活柱頭上的螺紋接口大部分損壞，不能再次使用，這種情況下。采取的修復方案為在活柱頭螺紋接口對稱方向（180°方向）重新加工螺紋接口，將原接口焊堵塞焊。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)螺紋管接頭難以拆解的主要問題是使用過程中螺紋銹蝕導致的，螺紋銹蝕主要原因是立柱外部水和乳化液進入活柱螺紋配合處，使螺紋長期處于與水接觸狀態(tài)，從而生銹，并且在使用中，有外部污物進入螺紋配合處。這都是造成其難于拆解的因素。經(jīng)過探討，調研，為避免活柱螺紋接口處螺紋生銹和污物進入，將活柱頭上螺紋位置改到密封面下部，如圖3所示，將螺紋與立柱外部水和乳化液及污物隔離開。而在立柱的工作狀態(tài)下，在活柱內腔中與螺紋接頭相通的Φ12孔中是沒有乳化液的，這樣螺紋接頭的螺紋就不會長期與乳化液接觸，也不會有污物雜質進入，從而解決螺紋管接頭難以拆解的問題。

圖3改造后活柱頭

3 結語

在修理ZZS5600液壓支架時，僅2017年一年，我公司就為晉華宮礦、四臺礦、煤峪口礦共計投入改造后的立柱190根，產(chǎn)值266萬元。使用過程中未出現(xiàn)泄漏及其他損壞情況。這類立柱缸體、活柱改造解決了立柱拆解導向套、螺紋管接頭困難的問題，大大降低了立柱報廢率，不僅增強了立柱缸口的抗變形能力，減輕工人勞動強度，而且增加了立柱可重復修理次數(shù)，大大降低了液壓支架大修成本。僅僅每年減少的投入就是一筆很可觀的數(shù)字。缸體和活柱改造對今后該類立柱的設計、修理有極大的借鑒價值，具有很大推廣意義。