（1.太原理工大學(xué)，山西太原市，100024；��2.煤炭科學(xué)研究總院 太原分院，山西太原市，100024）

摘 要 介紹了礦用液壓支架立柱、千斤頂防腐、密封和結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)提出了提高液壓支架立柱、 千斤頂可靠性的措施，主要是研制新型密封件，內(nèi)壁采用有機(jī)復(fù)合層，結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

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關(guān)鍵詞 液壓支架立柱 千斤頂 防腐 密封 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)��

1  國(guó)外立柱、千斤頂使用現(xiàn)狀��

1.1  在防腐方面

在英國(guó)紐斯坦特煤礦的2025個(gè)支架立柱、千斤頂上進(jìn)行了防腐、減磨、 耐磨試驗(yàn)。采用了42種防腐材料，最后篩選出6種有效涂層，作用于立柱、千斤頂缸筒內(nèi)壁 ，有良好的防腐、減磨作用，提高使用壽命1倍以上，起到了提高立柱、千斤頂壽命的作用 。在德國(guó)，達(dá)爾姆斯公司在單體支柱上成功地使用了防磨有機(jī)涂層后，進(jìn)行了支架立柱缸筒 防腐、提高壽命的研究，取得了一些可貴的數(shù)據(jù)，經(jīng)井下試驗(yàn)半年后，升井拆檢無(wú)任何磨損 及蝕斑現(xiàn)象。��

1.2  在立柱密封件研制方面國(guó)外從1985年以來(lái)對(duì)密封 件的研究有了突破 性的進(jìn)展，傳統(tǒng) 的密封材料已被逐步淘汰，聚氨酯密封已成為新型的第三代密封產(chǎn)品。1995年以 來(lái)，我們看到了國(guó)外大多為丁腈橡膠產(chǎn)品。1995年，西德雅達(dá)公司率先展出了聚氨酯軟、硬 復(fù)合的新型支架密封件。1997年西德洪格爾公司采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單一膠種的聚氨酯支架密 封 件。我國(guó)1991年從波蘭引進(jìn)的法佐斯支架FZX26—38型，其立柱、千斤頂均采用了法國(guó)產(chǎn)的 聚氨酯密封件制品。1998年4月我們與英國(guó)FTL公司座談，F(xiàn)TL公司展示了最近幾年的支架密 封新產(chǎn)品，該公司已由丁腈夾布膠制品改為藍(lán)色聚氨酯制品。��

2  國(guó)產(chǎn)液壓支架立柱、千斤頂使用情況��

2．1 立柱、千斤頂防腐性能方面

大同礦務(wù)局使用的仿道梯4×550支架，缸筒內(nèi)壁銹蝕嚴(yán)重者達(dá)120根之多。在煤峪口礦使用 的TZ720支架和PLZ600支架，兩年中檢修90架，大部分為活塞桿鍍層脫落，燕子山礦綜采2隊(duì) 使用的TZ510支架，使用3個(gè)月，立柱缸筒內(nèi)壁劃傷65根，千斤頂劃傷20根，劃痕最深達(dá)5mm 。忻州窯礦BC500支架千斤頂活塞脫出，開(kāi)灤林南倉(cāng)礦使用的BY2.3～4.5支架缸筒內(nèi)壁采用 鍍銅，但仍然銹蝕嚴(yán)重。

2．2 立柱、千斤頂密封性能方面

從我們對(duì)5個(gè)礦務(wù)局的調(diào)查中了解到，其現(xiàn)有密封件遠(yuǎn)不能滿足用戶要求，一般平均使用壽 命 為1年。國(guó)產(chǎn)件最長(zhǎng)的使用時(shí)間為2年，最短的僅為7天。經(jīng)拆檢，發(fā)現(xiàn)其鼓形圈主要損壞形 式為夾布膠與軟膠結(jié)合部開(kāi)裂和磨損。��

2.3  立柱、千斤頂結(jié)構(gòu)方面

(1)缸口漏液。

漏液部位一般為立柱、千斤頂導(dǎo)向套外圓O形密封圈處。造成其漏液的原因是，O形密封圈溝 槽 采用滑動(dòng)密封的溝槽進(jìn)行設(shè)計(jì)，而O形圈本身公差值較大且大直徑O形圈檢驗(yàn)較困難，組裝后 使得O形圈密封壓縮量太小，在上腔進(jìn)液時(shí)，缸筒缸口處又產(chǎn)生了彈性擴(kuò)張量，使得O形密封 圈無(wú)壓縮量，導(dǎo)致滲漏。例如大同局ZY560支架的立柱，TZ510支架的立柱等均發(fā)現(xiàn)缸口導(dǎo) 向套處漏液。��

(2)強(qiáng)度不足導(dǎo)致零件損壞。

如BYZ520支架在馬脊梁礦使用1個(gè)月，千斤頂活塞壓蓋脫落36根。唐山礦QY320型支架，平衡 千 斤頂活塞連接頭耳子均發(fā)現(xiàn)有銷軸彎曲和耳孔拉斷現(xiàn)象。平頂山礦務(wù)局ZTF6400支架的推移 千斤頂活塞臺(tái)肩受壓變形造成活塞密封損壞。燕子山礦TZ510支架立柱的導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)短，劃 傷缸筒造成滲漏。��

2．4 立柱、千斤頂標(biāo)準(zhǔn)、系列化方面

立柱、千斤頂連接形式、連接位置、連接尺寸方面存在隨心所欲的現(xiàn)象，互換性差。同一噸 位和缸徑的立柱的連接尺寸，不同廠家的尺寸不同，造成不能互換，十分有必要統(tǒng)一。��

3  提高液壓支架立柱、千斤頂可靠性的措施��

3.1  研制新型密封件

根據(jù)調(diào)研和用戶反映的情況以及我們掌握的國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r，聚氨酯材料已成為煤礦 機(jī)械液壓密封的主導(dǎo)材料，從1995年以來(lái)，我們從國(guó)外最新引進(jìn)的支架，其立柱密封件都 采用了新型的聚氨酯類材料。

要解決聚氨酯密封件在水中易水解的問(wèn)題和當(dāng)溫度升高時(shí)性能顯著下降的問(wèn)題，設(shè)計(jì) 出耐高壓、抗撕裂的新型密封件結(jié)構(gòu)型式，為能夠達(dá)到見(jiàn)效快，迅速推廣，應(yīng)使先行研制的 品種與現(xiàn)有生產(chǎn)立柱相配套�！糐P〗��

3．2 采用有機(jī)復(fù)合涂層解決缸筒內(nèi)壁防腐問(wèn)題

要徹底地解決好立 柱油缸內(nèi)表面的腐蝕問(wèn)題，應(yīng)采用和基體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)復(fù)合材料。

采用有機(jī)復(fù)合涂層的設(shè)計(jì)原則是：①該材料涂層應(yīng)具有高強(qiáng)度、防腐、耐磨、易加工和無(wú)環(huán) 境污染的特點(diǎn)；②該涂層應(yīng)與金屬具有很好的結(jié)合能力；③該涂層應(yīng)有良好的機(jī)加工能力； ④磨擦系數(shù)小。��

3.3   液壓支架立柱、千斤頂結(jié)構(gòu)的改進(jìn)��

3.3.1 采用適當(dāng)?shù)母卓诼?lián)接形式

螺紋聯(lián)接的方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，聯(lián)接可靠，整體性能好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在立柱、千斤頂 中普遍采用；卡鍵聯(lián)接的方式具有拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、缸口端部 易被煤粉、雜物堵塞、銹蝕等缺點(diǎn)，應(yīng)避免使用；鋼絲聯(lián)接(方形、圓形鋼絲)方式結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，但拆裝比較困難，一般只用于千斤頂?shù)母卓诼?lián)接。��

3.3.2 解決缸口漏液?jiǎn)栴}

通過(guò)對(duì)大同、西山、開(kāi)灤等礦務(wù)局的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前使用中的立柱大約有30％存在著缸 口漏液?jiǎn)栴}。 缸口漏液的部位多為O型密封圈處，造成缸口O形密封圈處 漏液的原因是缸口密封壓縮量偏低和缸筒缸口處的彈性變形。例如：�J200缸徑立柱缸口使 用�J220×5．7的O型密封圈，該密封圈的斷面直徑為�J5．6±0．14，實(shí)際內(nèi)徑為�J209． 3+ 0．8，按照溝槽尺寸及O形圈的公差計(jì)算：孔的最大值為�J220．115，O型圈的最小外徑為 �J 219．62；溝槽底的最小直徑為�J209．885，O形圈的最大內(nèi)徑為�J210．1。因此，在極限 公 差值的情況下，造成O形圈組裝后壓縮量偏低。另外，立柱缸筒在液壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生圓 周方向上的膨脹彈性變形，由于工作需要，缸口部位比液壓缸的其他部位的壁更薄一些。由 于缸口的彈性變形使缸口部位的O形密封圈密封效果降低。因此，彈性變形量加上極限公差 值的偏差值是造成缸口O形密封圈處漏液的主要原因。在提高液壓支架支柱、千斤頂可靠性 的研究中，將立柱缸口結(jié)構(gòu)做了如下改進(jìn)。��

（1）將缸口O形密封圈的位置后移，盡量減小缸口的彈性變形量，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1、2。��

 圖1  改進(jìn)前O形密封圈位置 （略）��

 圖2  改進(jìn)后O形密封圈位置 （略）

（2）增加缸口缸壁的厚度是減少缸口彈性變形量、防止缸口漏液的有效方法。在設(shè)計(jì)中將 立柱缸口部位的缸壁加厚，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。��

 圖3  缸口部加厚結(jié)構(gòu)�ィ�略）

（3）對(duì)O形密封圈溝槽的槽底直徑尺寸做適當(dāng)調(diào)整，保證O形封圈組裝后有一定的預(yù)壓縮量 。

（4）選用強(qiáng)度高，壓縮復(fù)原性好的聚氨酯橡膠O形圈，取代目前使用的丁晴密封圈 。��

（5）結(jié)合立柱缸口的實(shí)際情況，在繼承O形圈優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研制有較大自動(dòng)補(bǔ)償功能的新 型缸口密封產(chǎn)品。