液壓支架伸縮式托板損壞原因分析與解決措施

郭利新

(晉能控股裝備制造集團(tuán) 煤炭技術(shù)裝備公司，山西 長治 046204)

帶有小四連桿伸縮式的液壓支架中托板，作為液壓支架的一個重要組成部件，在工作面支護(hù)作業(yè)中的主要作用是承載護(hù)幫千斤頂，并在液壓支架護(hù)幫過程中起有一定的導(dǎo)向作用和防止護(hù)幫不受力情況出現(xiàn)。但是，在井下綜采工作面實際使用過程中，有時會出現(xiàn)托板損壞現(xiàn)象，導(dǎo)致護(hù)幫板失效不能起到護(hù)幫作用。針對實際工作中托板出現(xiàn)的上述問題，分析托板的結(jié)構(gòu)特征和損壞原因，提出了一些改進(jìn)和建議，以在設(shè)計和實際使用中針對性地將其解決。

1 結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)

現(xiàn)在一般常用托板的連接結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種是采用單耳焊接結(jié)構(gòu)形式，與雙耳形式伸縮梁相連接(如圖1所示)；另一種是采用雙耳焊接結(jié)構(gòu)形式，與單耳形式伸縮梁相連接(如圖2所示)。但無論哪一種連接結(jié)構(gòu)形式，都采用插入式焊接結(jié)構(gòu)，其焊接長度及結(jié)構(gòu)剛性都比較低，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，都容易造成連接耳斷裂或掉耳問題。

圖1 托板單耳焊接結(jié)構(gòu)

圖2 托板雙耳焊接結(jié)構(gòu)

2 常見問題及原因分析

在實際使用過程中煤層頂板破碎條件不好，如支架頂破碎露石頭、空頂現(xiàn)象，在回采過程中為防止頂板事故，致使推移、拉架、頂梁支護(hù)過程中，支架操作順序錯誤或“過分”操作，超出該支架原有設(shè)計要求，造成批量前梁、伸縮梁、托板斷裂、連接耳變形等現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)連接耳斷裂或掉耳，導(dǎo)致護(hù)幫板失效，不能起到護(hù)幫作用，而且維修難度大，必須全部拆解伸縮梁、托板，甚至護(hù)幫板等，才能維修或更換托板，存在作業(yè)空間小、工作量大的問題。

具體原因分析如下：

1) 根據(jù)現(xiàn)場前梁、伸縮梁、托板斷裂、連接耳變形等現(xiàn)象，分析確認(rèn)導(dǎo)致出現(xiàn)連接處損壞，是伸縮梁、托板主動受力，并非頂板來壓受力而造成。該類液壓支架原設(shè)計頂板只與托板接觸，因為伸縮梁連接耳設(shè)計尺寸小、焊接尺寸短、承力強(qiáng)度不強(qiáng)，主要是起工作面頂板掩護(hù)作用，并不是讓伸縮梁、托板起頂板支承作用，一旦非頂板來壓受力或主動受力過大，伸縮梁前段部托板、連接耳會發(fā)生變形、斷裂，非常容易造成伸縮梁的損壞。

2) 經(jīng)分析，伸縮梁、托板主動受力有三種原因：一是支架立柱升柱時伸縮梁接頂，伸縮梁、托板主動受力；二是在支架伸縮梁伸出時前梁向上擺動，使伸縮梁前段先接頂受力；三是在支架伸縮梁伸出頂?shù)矫罕跁r，使伸縮梁、托板主動受力。究其原因，伸縮梁的損壞主要是自身的剛性和焊接強(qiáng)度不能適應(yīng)實際工況造成。

3) 伸縮梁、托板焊接變形，是因為在結(jié)構(gòu)件加工或拼接時，伸縮梁與托板的連接耳孔出現(xiàn)高低差，導(dǎo)致托板在前梁的滑道內(nèi)滑動時產(chǎn)生阻力，進(jìn)而影響伸縮梁動作，使其出現(xiàn)“憋卡”現(xiàn)象，使得連接耳極限受力后引發(fā)變形、斷裂等情況。

3 托板、連接耳變形、斷裂解決措施

1) 連接耳損壞修復(fù)方案：一是在斷裂處氣割坡口，打磨平整后與斷裂板焊接，保證焊接質(zhì)量；二是在其背面焊接一塊加強(qiáng)板，增強(qiáng)連接耳的強(qiáng)度。這是應(yīng)急彌補(bǔ)措施，不建議批量使用。

2) 在同類型液壓支架使用過程中，將設(shè)備設(shè)計使用說明書要求寫入生產(chǎn)操作規(guī)程，嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，以保證設(shè)備完好及使用安全。

3) 強(qiáng)化支架伸縮梁、托板相關(guān)部位焊接質(zhì)量的管控，合理確定伸縮梁、托板與前梁的配合間隙，確保伸縮梁、托板動作的導(dǎo)向性；下料操作工和質(zhì)檢人員時刻關(guān)注檢查關(guān)鍵尺寸和變形情況，發(fā)現(xiàn)問題及時做出調(diào)整，防止不合格品流入拼接工序；遵守焊接規(guī)范流程，嚴(yán)格控制焊接變形；嚴(yán)格執(zhí)行圖紙要求，焊縫高低不得隨意減小或加大，對局部出現(xiàn)的超高影響裝配的焊縫，要及時進(jìn)行打磨處理；組裝前的檢查，要確保配合箱體內(nèi)無雜物，保證伸縮梁與托板的伸縮效果良好。

4) 在原有兩種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，重新設(shè)計新結(jié)構(gòu)，合理優(yōu)化設(shè)計，保證強(qiáng)度，滿足實際工況條件。此種結(jié)構(gòu)一種為托板單耳主筋結(jié)構(gòu)形式(如圖3所示)；另一種為托板雙耳主筋結(jié)構(gòu)形式(如圖4所示)。一是采用了足夠強(qiáng)度的鋼板，把連接耳與主筋作為一個整體下料加工，二是選用了焊接性良好的焊絲焊接，三是整體鉆孔保證了其同軸度，因此在組裝和實際應(yīng)用中起到了良好效果，非常適應(yīng)井下實際工況條件。

圖3 托板單耳主筋結(jié)構(gòu)

圖4 托板雙耳主筋結(jié)構(gòu)

4 結(jié) 語

文章簡略地分析了液壓支架托板、連接耳損壞的原因，并提出了解決的措施。采取了從設(shè)計源頭開始，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量要求，合理優(yōu)化設(shè)計，嚴(yán)格控制各個程序過程管理措施，來保證產(chǎn)品質(zhì)量。同時，要求加強(qiáng)現(xiàn)場操作管理，禁止違規(guī)操作，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，以達(dá)到保障設(shè)備良好、高效運(yùn)行的目的。