多行程立柱加載試驗臺的研制與應用

王棟 朱小軍

摘 要：伴隨著整個煤礦行業對“安全”生產重視程度越來越高，“安全第一、預防為主、綜合治理”方針的執行，各煤礦逐步把安全生產工作的重心放在預防上。從源頭上控制、預防和減少生產隱患，對液壓支架維修質量要求進一步提高。尤其關鍵部件液壓油缸維修后的性能要求逐步提高，要求液壓油缸修舊如新，維修后的產品性能達到新制造標準。就如何保證產品質量，在深化、細化大修工藝要求、嚴格制定施工標準的同時，我公司通過創新試驗方法來保障產品質量不斷提升，車間自主設計自制立柱多行程加載試驗臺，確保維修后液壓油缸的性能達到100%合格，從根本上杜絕不合格品流入井下使用。

關鍵詞：多行程;內加載;電液控改造;產品性能

1 設計依據及思路

1.1、伴隨徐礦集團各公司進一步加快煤礦“四化”建設的步伐，進一步實現智能化開采工作面的建設，在液壓支架大修理改電液控操作的過程中，對產品修復質量要求越來越高，尤其對液壓油缸修復后的性能有了更進一步的提升。確保產品質量也成為企業生存發展的必經之路。我公司在創新油缸修復工藝的同時，制定了立柱質量檢測的新標準。結合生產實際通過自行設計制作油缸多行程加載試驗臺，通過對油缸不同行程位置的加載試驗來確保維修產品質量，來保證修復后立柱的性能;

1.2滿足立柱加載性能要求，能夠對φ500mm缸徑以下的立柱進行空載多行程加載試驗、最低啟動壓力試驗、耐久性試驗和強度試驗等項目;

1.3運用計算機輔助設計手段，采用理論計算與有限元法分析相結合的方法，在保證可靠性的前提下，減輕試驗臺的重量;

1.4參照MT313-92《液壓支架立柱技術條件》和《煤礦用液壓支架第2部分：立柱和千斤頂技術條件》，使立柱試驗臺能夠滿足標準要求的相關試驗;

1.5通過結構優化提高立柱多行程加載試驗臺的穩定性;

1.6支架試驗臺重量控制在5噸左右。

2? 試驗臺技術參數

2.1、加載方式：加載方式：內加載

2.2、試驗臺承載參數

試驗臺可承受最大內加載載荷：8000kN

2.3、試驗臺結構參數

試驗臺外形尺寸：5000×1000×850 mm;

重量：約5T;

試驗臺內寬度：800mm

試驗長度范圍：1000～5000 mm;

試驗長度檔距：400 mm;

3 試驗臺的組成

試驗臺由主體框架結構、液壓系統、增壓油缸和控制系統組成。

3.1、主體框架結構簡介

用于布置、固定維修后被測試立柱，承受試驗過程中立柱產生的各種載荷;

機械結構采用封閉式力學框架結構，配置外增壓油缸，實現被試立柱的內加載功能。

液壓支架試驗臺主體框架結構主要由以下部分組成：主體框架、缸底擋板、支撐座、柱頭擋板、柱管組成

3.2增壓油缸簡介

包括一個增壓油缸，主要起到增大內加載供液壓力功能的作用;

3.3液壓系統簡介

包括乳化液泵站和電液控換向操作閥鎖及管路系統組成，試驗加載過程由控制電液控換向閥控制給給立柱上腔和下腔供液，通過加載控制試驗臺數據測量記錄，發現立柱內部維修缺陷，實現檢測全過程。

3.4測控系統簡介

試驗過程通過控制電液控操作閥給維修后被試驗的立柱前后腔供液進行內加載，通過加載控制試驗臺記錄和分析試驗數據，判斷修復后的立柱性能。 其主要構成零部件明細如下：

4 試驗臺檢驗工作原理及特點

4.1 試驗臺測試檢驗工藝流程介紹

4.1.1、主體框架采用封閉式力學框架結構，配置外增壓油缸，實現被試立柱的內加載功能。

4.1.2、試驗臺承載座和立柱上下兩端采用柱窩連接;

4.1.3、形成控制通過擋板和行程柱管和試驗臺另一側連接，通過調節行程柱管長度，實現對立柱各行程距離的分級壓力實驗功能。

4.2、基本工作原理概述：

4.2.1、通過操控控制系統給立柱下腔供液（泵站供液壓力一般為31.5Mpa），使立柱伸處全行程的1/3和2/3的工況下（行程根據需要可調整），立柱底端和缸底固定擋板連接，立柱柱頭和柱窩固定擋板連接;

4.2.2、操作控制系統給增加缸供液，通過增壓缸給立柱下腔增壓，壓力控制到37Mpa以上（一般為安全閥開啟壓力的1.1倍）;

4.2.3、高壓密封試驗，高壓試驗保證5min內壓力不低于37MPa，初始壓力浮動范圍0.1-0.8 MPa;用2Mpa壓力供液保持2min，壓降不得超過0.5Mpa，試驗期間千斤頂不得有漏液現象。

4.2.4、通過試驗發現立柱修復后存在的缺陷（例如竄液、導向套漏液、接頭漏液等），確保每個修復后的立柱質量。

5 應用效果分析

通過對立柱行程1/3和2/3處和其它行程位置的加載試驗，可以及時發現大修后立柱外缸和中缸內壁存在的缺陷，避免存在缺陷的立柱下井，保證工作面連續正常生產。通過此試驗檢測方式，在我公司大修張雙樓煤礦首套智能化綜采工作面使用的ZY6800液壓支架大修改電液控操作過程中，維修的這批ZY6800支架是集團公司首套大修支架改電液控操作的液壓支架，沒有相關經驗可以借鑒，通過摸索創新新的維修工藝和方法，攻克解決一個個遇到的難題，此套支架在井下工作面安裝調試及后續使用過程中性能效果良好，尤其立柱和千斤頂的維修性能達到滿足了電液控支架操作的需求，效果得到了礦方和集團公司的高度肯定，同時此次創新的多行程立柱油缸加載試驗方式也在后續支架大修過程中廣泛推廣，效果良好。

6 結語

伴隨著整個煤礦開采行業綜采設備“四化”建設的推進，支架大修進行智能化改造成電液控操作模式陸續會被煤礦廣泛推廣應用，對修理的立柱、千斤頂維修后的性能要求大大提高。通過創新使用多行程立柱加載試驗臺進行檢測，便于檢測出產品內存缺陷，提高了修復產品的安全性能，使產品出廠合格率達到100%。為煤礦安全生產提供了安全保障。目前經我公司修理改造的大修改電液控操作支架已在徐州張雙樓礦、陜西郭家河煤業、新疆賽爾能源公司和內蒙上海大廟等煤礦廣泛應用，并取得了礦方的一致好評。目前電液控支架修理技術已走在了同行業的前列，通過實踐摸索掌握了一套先進的維修工藝流程和標準，憑借優良的產品質量為下一步開拓外部市場提供了堅實的保障。

參考文獻：

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[4]? MT/T 1097-2008《煤礦機電設備檢修技術規范》國家安全生產監督管理總局發布2009-12-11發布

[5]? MT313-1992 《液壓支架立柱技術條件》中華人民共和國能源部于1992-12-15發布

作者簡介：

王棟，男，1983年5月出生，2006年6月畢業于河北工程大學，2006年8月在徐州華東機械有限公司工作至今。