礦用液壓支架千斤頂泄漏原因與排除對策分析

李 鵬

（汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)， 山西 靈石 031302）

引言

千斤頂立柱是組成礦用液壓支架的關(guān)鍵部分，同時也是作業(yè)人員利用液壓支架進(jìn)行支護(hù)、推移等操作并維護(hù)礦道結(jié)構(gòu)穩(wěn)固安全的關(guān)鍵執(zhí)行元件。液壓支架千斤頂工作狀態(tài)和質(zhì)量水平將會影響液壓支架的整體使用狀況。現(xiàn)階段，國內(nèi)常用的液壓支架千斤頂受各類因素影響，存在千斤頂立柱泄漏問題，影響液壓支架的正常使用，甚至可能引起安全隱患。

1 液壓支架千斤頂泄漏的類型

通常情況下液壓支架千斤頂泄漏分為內(nèi)、外兩種，內(nèi)泄漏主要是內(nèi)部乳化液從千斤頂高壓密封腔泄漏至低壓密封腔，導(dǎo)致高壓腔內(nèi)壓力異常，難以滿足或維持正常工作的壓力狀態(tài)。一旦出現(xiàn)內(nèi)泄漏問題，高壓腔內(nèi)壓力大幅降低，導(dǎo)致立柱動作失靈，難以發(fā)揮支撐作用，液壓支架也就無法達(dá)到應(yīng)用的支護(hù)效果。僅僅從外部觀察難以發(fā)現(xiàn)輕微的內(nèi)泄漏，這種情況需要開展液壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測。外泄漏通常是千斤頂立柱缸筒、活塞桿和導(dǎo)向套連接部位、各類焊縫以及液壓管道接口等區(qū)域發(fā)生液體泄漏、掛汗或者噴液的問題。外泄漏是比較明顯的一種故障現(xiàn)象，檢修人員很容易探明泄漏部位[1]。

2 液壓支架千斤頂泄漏原因

密封圈是支持液壓支護(hù)動作順利完成的一個重要零部件，密封圈質(zhì)量將會對液壓千斤頂整體質(zhì)量和工作狀態(tài)產(chǎn)生直接的決定性影響。在支護(hù)過程中，液壓千斤頂密封泄漏現(xiàn)象時有發(fā)生，其中以密封圈因素引起的泄漏較為常見。

1）密封圈設(shè)計不合理。第一，活塞桿密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。考慮到液壓支架千斤頂承受沖擊力較大，工作環(huán)境比較惡劣，活塞桿必須保持完整、強(qiáng)大的密封性，防止瞬時高壓沖擊下導(dǎo)致液壓千斤頂噴液。但是就目前來看，國內(nèi)外各類千斤頂桿封采用的密封配置大同小異，一般都是以一道唇形密封作為主密封。所以，必須合理設(shè)計桿封結(jié)構(gòu)，確保其達(dá)到可靠、滿意的密封性能。結(jié)合諸多裝機(jī)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蕾型圈結(jié)構(gòu)（Y+O）可以有效保證桿封密封效果（圖1），避免高壓沖擊導(dǎo)致液壓千斤頂噴液的問題，與存在密封隱患的常規(guī)Y+O結(jié)構(gòu)（圖2）相比有了很大提升。第二，活塞密封設(shè)計不合理。液壓千斤頂結(jié)構(gòu)中，活塞密封必須具備高壓以及超高壓密封效果，滿足零泄漏密封狀態(tài)；維持不超過0.3 m/s的緩慢運(yùn)動速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動；以5%乳化液為介質(zhì)，部分特殊情況可用水替代，所以要保證密封圈具備良好的水和乳化液耐受性。此外還應(yīng)具備較強(qiáng)的耐沖擊壓力性能，以免壓力驟增下出現(xiàn)泄漏。對比分析圖3與圖4兩種密封結(jié)構(gòu)，圖3是以往國內(nèi)常用的液壓支架密封結(jié)構(gòu)，隨著密封技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段改用高性能聚氨酯材料車削制備的整體式結(jié)構(gòu)（圖4）。與前者相比，圖4鼓型圈具有良好的密封效果和穩(wěn)定的性能[2-3]。

圖1 帶副唇的Y+O型密封圈

圖2 常規(guī)Y+O型密封圈

圖3 橡膠夾布鼓型圈

圖4 整體性鼓型圈

2）密封圈磨損。液壓支架千斤頂密封圈磨損主要包括導(dǎo)向磨損和密封圈磨損兩個方面，目前拍套使用的擋圈以及導(dǎo)向環(huán)多為聚甲醛，受高載荷以及高壓影響會產(chǎn)生嚴(yán)重擠壓，繼而摩擦生熱導(dǎo)致塑性蠕變以及塑性流動效應(yīng)，導(dǎo)致性狀與尺寸異常變化，結(jié)構(gòu)承壓性能與導(dǎo)向效果降低，可引起主密封失效。此外，密封圈在使用周期過后可出現(xiàn)導(dǎo)向、密封面以及擋圈自然磨損的現(xiàn)象，造成溝痕、碎裂或者剝落現(xiàn)象，引起密封失效[4]。

3 液壓支架千斤頂泄漏的排除對策

1）內(nèi)泄漏的排除對策。內(nèi)泄漏通常以千斤頂支護(hù)性能減退、保壓能力降低、支護(hù)動作緩慢不靈敏甚至難以完成支護(hù)操作。結(jié)合現(xiàn)階段液壓支架立柱設(shè)計采用的密封結(jié)構(gòu)分析而言，立柱千斤頂多采用焊接連接的辦法處理活塞部位。換而言之，使用過程中液壓支架立柱發(fā)生內(nèi)泄漏的部位主要集中在活塞密封處；其他液壓千斤頂如抬底、護(hù)幫等等，其結(jié)構(gòu)設(shè)計中活塞桿和活塞之間多采用雙檔+O型圈式結(jié)構(gòu)的千斤頂，一旦發(fā)生內(nèi)泄漏，可考慮更換密封圈，全套活塞密封、O型圈以及導(dǎo)向環(huán)的更換均包括在內(nèi)。對于更換新密封圈依然存在的內(nèi)泄漏問題，建議檢修人員采用測繪和檢測的方法評估密封圈安裝溝槽，主要檢測活塞密封圈以及O型圈的溝槽深度，測量千斤頂缸筒直徑。通常情況下，O型圈溝槽不太可能出現(xiàn)尺寸方面的變化；經(jīng)過一定的使用周期后，缸筒受各種原因影響產(chǎn)生毛刺和劃痕，導(dǎo)致表面光滑度降低，建議重新鏜孔或珩磨，確保缸筒表面精度符合要求。倘若未加大缸筒直徑，僅僅進(jìn)行珩磨，一般通過更換密封圈即可處理密封泄漏現(xiàn)象。對于缸筒直徑出現(xiàn)變化的情況，譬如直徑較原來提升0.5 mm，建議結(jié)合直徑變化情況相應(yīng)調(diào)整活塞密封尺寸，以有效應(yīng)對活塞密封出現(xiàn)的泄漏問題[5]。

2）外泄漏的排除對策。外泄漏的處理較內(nèi)泄漏略為復(fù)雜，泄漏部位主要包括導(dǎo)向法蘭密封、活塞桿封以及缸筒焊接部位。第一，靜密封泄漏的處理。首先對法蘭靜密封部位的溝槽尺寸進(jìn)行檢測，確認(rèn)尺寸是否有誤，排除尺寸因素的情況下對靜密封斷面尺寸進(jìn)行檢測。對于O型圈+擋圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可測驗(yàn)O型圈用材硬度。此外也要注意O型圈斷面尺寸，因?yàn)閿嗝娉叽缙∫灿休^大幾率引起泄漏。對于Y型圈和蕾型圈，靜密封需檢測密封圈唇口斷面尺寸，如果唇口過盈量不足，同樣會導(dǎo)致密封泄漏。對于此類現(xiàn)象，明確故障原因，更換相應(yīng)的密封圈即可恢復(fù)正常。第二，活塞桿密封圈。新液壓千斤頂出現(xiàn)泄漏的情況，應(yīng)測繪密封圈溝槽尺寸，確認(rèn)其是否與圖紙設(shè)計指標(biāo)相符。如果溝槽尺寸符合設(shè)計要求，可更換新密封圈，然后再次檢測。倘若更換密封圈后泄漏問題依然存在，則應(yīng)考慮重新設(shè)計密封圈，譬如調(diào)整密封圈過盈量，重新選擇密封材料等等。此外，缸筒焊縫部位泄漏，采用針對性焊接處理即可[6]。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代科技的快速進(jìn)步、礦業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，液壓支架千斤頂應(yīng)用規(guī)模隨之?dāng)U大。礦產(chǎn)企業(yè)一線作業(yè)人員應(yīng)對液壓支架千斤頂結(jié)構(gòu)和工作原理深入了解，掌握內(nèi)外泄漏的影響原因，及時采取針對性對策予以排除，有效解決泄漏故障。

[1]劉海潮，徐鳴鶴，雷志云，等.礦用液壓支架千斤頂活塞組合中密封環(huán)的研制[J].潤滑與密封，2011，36（5）：119-121.

[2]葛令建，牛慶俊，李成明，等.礦用液壓支架千斤頂密封安裝專用工具及檢修工作平臺設(shè)計與應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2016（9）：42-43.

[3]劉光新，孫磊厚，顏鵬，等.超高壓大流量液壓支架用液壓件試驗(yàn)檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].機(jī)床與液壓，2016，44（14）：115-118；132.

[4]王振，秦香軍，吳昊，等.淺析煤礦用升降座液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計及其研究[J].消費(fèi)電子，2013（16）：163.

[5]王曉東.液壓支架檢測技術(shù)及設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].煤礦開采，2016，21（6）：1-5.

[6]趙彥梅，劉明磊，王世風(fēng)，等.礦用液壓支架立柱缸筒結(jié)構(gòu)分析及改進(jìn)措施[J].金屬加工（冷加工），2013（13）：75.