高工作阻力大傾角液壓支架再制造可靠性淺談

張嚴敬 梁開東

（山東能源重裝集團魯南裝備制造有限公司，山東 棗莊 277000）

魯南裝備制造有限公司作為魯南地區(qū)最大的煤礦機械廠，有多年煤礦機械設備設計制造經(jīng)驗，尤其是在機械產(chǎn)品制造中植入全生命周期理念，積極探索研究煤機產(chǎn)品零部件的再制造技術和工藝，先后成功進行液壓支架、刮板輸送機等產(chǎn)品的再制造，取得了較好的效果。ZY12000/28/62 型液壓支架是魯南地區(qū)工作阻力最大的液壓支架，是公司自主研發(fā)制造的高工作阻力大傾角高端支架。根據(jù)ZY12000 支架現(xiàn)場使用、損壞等情況，對再制造標準、技術準備、生產(chǎn)管理進行詳細的進度計劃，確定采取三方面措施確保ZY12000 支架再制造產(chǎn)品在質(zhì)量、性能上達到或者超過新機水平，實現(xiàn)性能恢復、可靠性提高、適用性增強。

1 工藝保證措施

1.1 立柱千斤頂升級改造

1.1.1 激光熔覆技術提升產(chǎn)品使用壽命

針對液壓支架油缸活柱、中缸等部件，采用適合立柱的新型激光熔覆專用鐵基合金粉末（圖1），依靠元素Cr 提高熔覆層的耐腐蝕性，內(nèi)壁采用鍍銅合金技術，大大提高立柱千斤頂表面耐腐蝕性和光潔度，可實現(xiàn)5 年免維護。

圖1 鐵基合金粉末熔覆

1.1.2 高端復合密封提高密封性能

密封選擇采用材質(zhì)為HPU+NBR+POM 的注塑模具密封產(chǎn)品，相較于車削加工的加工方式拉伸強度更高，抗磨性能更好，尺寸穩(wěn)定性好，可以滿足車削不能加工的獨特設計要求，避免多件組裝帶來的累計誤差問題。

1.2 結(jié)構件局部補強

對支架所有結(jié)構件噴砂處理后，外露焊縫全部進行磁粉探傷，確保焊縫質(zhì)量的可靠性。不符合要求的，徹底清理后采用“V 型焊”+角焊縫的多層多道焊接工藝（圖2）進行修復，焊接質(zhì)量可靠。對結(jié)構件損壞較嚴重部位，采取局部補強技術，貼高強度板和增加加強筋等方式，增強結(jié)構件強度。

圖2 多層多道焊接工藝

1.3 優(yōu)化表面處理工藝

1.3.1 無損綠色清洗

在傳統(tǒng)往復、射流清洗、噴丸除銹等新工藝基礎上，引進液體噴砂機，對銹蝕表面進行精細液體噴砂清潔除銹處理，露出金屬光澤，實現(xiàn)光潔、精細表面綠色清理。

1.3.2 表面防腐處理

采用底漆＋面漆表面防腐處理方式，底漆和面漆都選用高質(zhì)量水性油漆，采用自動噴漆和烘干工藝，確保表面防腐質(zhì)量。在立柱千斤頂小件電鍍防腐蝕處理方面，進行電鍍銅或錫青銅表面處理工藝，先進的噴鉻表面處理技術，提高了耐腐蝕性能。

2 結(jié)構優(yōu)化提升產(chǎn)品性能措施

2.1 調(diào)架結(jié)構優(yōu)化

ZY12000 支架應用工作面傾角平均25°，局部達到32°，支架側(cè)護板的推力不夠，側(cè)護板與支架之間不能在彈簧的作用下與鄰架封嚴，造成架間漏煤現(xiàn)象。公司采取增加彈簧直徑和提高連接件強度的方式，提高支架的調(diào)架性能，減少了工作面架間漏煤。

2.2 頂梁伸縮機構性能優(yōu)化

2.2.1 增加漏煤孔，方便清理箱體內(nèi)雜物

頂梁伸縮機構伸縮梁伸出和收回時經(jīng)常將矸石和煤塊帶入頂梁內(nèi)部，造成伸縮憋卡現(xiàn)象，嚴重時造成伸縮機構失效。公司在頂梁與伸縮梁含入段相應部位增加漏煤孔（圖3），避免該現(xiàn)象的發(fā)生。

圖3 漏煤孔

2.2.2 伸縮箱體唇部加強

由于伸縮梁伸出時的作用，頂梁前部端板腹板有出現(xiàn)開焊現(xiàn)象，要求在頂梁腹板與端板連接位置處設置包板，以防止開焊。由圖4 可知，該包板在端板后部對頂梁主筋板四角位置進行全面包護，同時在腹板下方在端板與包板加設了兩板鋼板，以提高端板的可靠性。

圖4 箱體唇部加強

2.3 立柱固定結(jié)構優(yōu)化

立柱耳板固定板經(jīng)常有開焊脫落現(xiàn)象，優(yōu)化后將該固定板（圖5）加長并伸入到底座柱窩前部彎板中，提高固定座焊接強度，從而避免了立柱固定失效現(xiàn)象的發(fā)生，提高支架安全性能。

圖5 立柱固定板

2.4 液壓管路優(yōu)化

2.4.1 主進主回管路優(yōu)化

主進主回管路由前連桿后面移到前連桿前面，方便操作。在主進主回膠管上增加柔性護套。

2.4.2 管路布置優(yōu)化

通過尖棱處倒鈍處理、優(yōu)化耳板定位尺寸、部分膠管改為鋼管、焊接膠管座卡等一系列措施，優(yōu)化管路布置，方便操作，提高安全性，改善了煤礦工人的勞動條件。

2.4.3 噴霧裝置結(jié)構優(yōu)化

將噴嘴座結(jié)構改為兩組三頭不銹鋼噴霧桿形式，解決由于環(huán)境惡劣水腐蝕性強、后噴霧裝置銹蝕嚴重、噴霧座螺紋銹蝕后噴頭固定不牢、易脫落等問題，同時增強噴霧效果，便于更換維修。

3 檢驗檢測保證措施

3.1 再制造企業(yè)標準制定

制定液壓支架、立柱千斤頂再制造的企業(yè)標準為設備再制造提供了檢驗檢測依據(jù)。通過設備的再制造，將不斷完善企業(yè)再制造標準體系，逐步上升到地方標準、行業(yè)標準、國家標準。

3.2 檢驗檢測能力提升

引進國外先進的Ansys、MSC-Fitigue、ADAMS等軟件，掌握零部件壽命檢測、結(jié)構件的應力分析技術、結(jié)構件與部件的運動關聯(lián)性分析技術。

無損檢測可通過X 射線衍射殘余應力測試，判定殘余應力狀態(tài)；通過整體磁化（MT）法判定油缸的表面是否有裂紋產(chǎn)生，對局部有裂紋部位通過X 射線檢測（RT）加超聲波探傷檢測（UT）的方法判定裂紋的尺寸和深度，結(jié)合有損檢測的結(jié)果綜合評判缺陷對產(chǎn)品壽命的影響，建立零部件壽命評估的模型和依據(jù)。配備無損探傷設備，培訓檢測人員。

4 使用效果

ZY12000/28/62 型液壓支架再制造完成后，按照《煤礦用液壓支架 第1 部分：通用技術條件》（GB25974.1-2010）及結(jié)構件、液壓件制造標準進行試驗，各項指標均達到新制造液壓支架標準要求。2018 年在高莊煤業(yè)公司西三區(qū)3上采區(qū)進行應用，三年的產(chǎn)量分別為178 萬t、168 萬t、197 萬t。開采期間，該型支架經(jīng)歷了大傾角、旋轉(zhuǎn)開采、頻繁過老硐等特殊地質(zhì)條件考驗，支架整體狀態(tài)良好，連續(xù)三年不需要大修，直接在井下進行轉(zhuǎn)面，支架結(jié)構件未發(fā)現(xiàn)變形損壞失效現(xiàn)象，立柱千斤頂?shù)纫簤杭窗l(fā)現(xiàn)泄漏、脫鍍、變形、竄液等失效現(xiàn)象，液壓支架整體可靠性、適用性大大增強，使用壽命大大提升。

5 結(jié)語

在液壓支架的維修工作當中，通過增材制造、再制造、表面工程等技術對零件性能進行恢復和加強，提高液壓支架的實用性，保證液壓支架系統(tǒng)價值的最大化，以此來保證整個液壓支架工作的安全性和穩(wěn)定性，從而推動煤礦產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。