礦用液壓支架油缸結構的優化改造

武 波

（西山煤電集團有限責任公司西曲礦，山西 太原 030053）

1 改進液壓支架油缸焊縫

缸底焊縫開裂是推移千斤頂過程中因長期應用造成的一項重要損壞形式。這主要是因為推移千斤頂在進行安裝時，連接采取中間耳軸方式進行，因此，缸底和缸體焊縫一方面需要承受液體產生的均勻軸向力，另一方面還需要承受軸向力，這種連接方式與氣態固定端在缸底的千斤頂相比，對于焊縫的要求更高。需要對缸底焊縫進行改進的原因如下：

1）在過去設計中，往往缸底厚度設計厚于缸筒臂，過去人們錯誤地認為這種設計安全性更高，但是，從實際應用情況來看，在進行焊接時由于臂厚差異較大，這會導致傳熱和散熱都不均勻，這將會使缸底和缸筒無法合理融合，從而形成較高應力集中，在后期應用時，將會發生掉底現象。

2）焊接作業時采用了V 形焊縫，V 形焊縫在進行焊接時，由于底部狹小，無法使焊口底部金屬能夠實現良好融合。對于推移千斤頂，建議將缸底焊縫轉變為U 形坡口，減小缸底和缸筒焊接部位臂厚；同時，可以設計一個平緩過渡，通過這種改進方式，能夠使缸底焊接部分厚度與缸筒厚度相接近，使焊縫能夠稍離開缸低底部較厚一段距離。在缸底焊接部分打上一個U 形坡口，從而在進行焊接作業時，要保證缸筒和缸底散熱和傳熱都能夠保持均勻，可以與焊縫金屬合理融入到一起，而且能夠大幅度減少橫截面突變量，減少應力集中，提高焊縫整體質量，使其能夠滿足應用需求[1]。

2 改進液壓支架油缸防塵壓蓋

針對具有三半環或四半環連接形式的不同型號千斤頂和立柱，為呈現出良好的應用性能，其在應用時抵抗側向力能力遠大于螺紋式連接，而且遭受到破壞的比例也要遠小于螺紋式連接液壓缸。但是，在對其進行拆卸時，則遠不如螺紋式。螺紋式在拆卸時，可以采取專用拆卸機完成相應的拆卸作業，這種拆卸方式省時省力。半環式較為費力，特別是在拆卸時，考慮到防塵壓蓋面和缸體配合間隙相對較小，其間隙范圍通常都在0.057～0.346 mm 之間，在對其應用一段時間之后，將會導致壓蓋和缸體之間存在銹蝕和粉塵等各種不同類型雜質，而且用于拆卸的螺紋孔通常不會發生銹蝕或損壞問題，即使螺完好，但由于缸體和壓蓋拆卸時要利用較大力，拆卸難度大，難以順利拆除。針對這一現象，要適當擴大壓蓋和缸體內壁配合間隙，控制在0.3～0.5 mm 之間為最佳，采取這種設計方式，當活塞桿（活柱）承受彎矩或側向力，防塵壓蓋和缸體間間隙，與導向套和外缸向配合間隙相比，前者更小，而彎矩或側向力則由導向套傳給外缸，不會施加在壓蓋上，再傳遞到外缸口薄弱位置[2]。

針對液壓缸的維修，半環式將防塵壓蓋拆卸之后，常規拆卸方法作業就是通過將螺栓焊在壓蓋上，再對螺栓施力，或者采用工裝將螺栓卡在活塞桿（活柱），對液壓力進行應用，將其帶出，完成上述作業后，將螺栓割掉，磨平壓蓋。從整體作業情況來看，這種拆卸方式應用起來，不僅會浪費大量人力，而且還會浪費物力，同時，進行焊接作業時，容易導致活塞桿（活柱）、壓蓋、外缸體遭受破壞。

對于現有液壓缸，可以采取下列方式對缸體內壁和活塞桿空間大的情況進行改造，加大壓蓋內的2 個螺紋孔，然后對其進行加工，使其成為通孔，從而讓通孔能夠對準導向套，平時利用呢絨將縫隙堵上，在進行拆卸作業時，要將呢絨堵拆卸，然后將螺栓擰上，將螺栓頂在導向套上，然后通過交替方式，將2 個螺栓擰動，通過對螺栓螺紋力量進行應用，降低壓蓋帶出。針對液壓支架立柱，活柱和缸體內壁間空間小，因此，無法布置較大螺紋，需要對其進行整改，加長原壓蓋，縮短缸體半環槽導缸口距離，從而使壓蓋伸出缸口一段距離，對于壓蓋環型槽，要留出去彈簧卡空間，在缸口外部預留環形槽，將力施加在環形槽上，也可以設置一個簡單工裝卡，在活柱上對液壓力進行應用，將壓蓋帶出。需要注意的是，為了降低取彈簧卡難度，應當采用窄彈簧卡。針對半環處，為了實現防塵，可以在壓蓋和三半環間壓一個O 形圈，這種壓蓋加工與原結構相比更加復雜，應當伸出外缸約28 mm，整體外觀相對較差，進行拆卸作業時，施力相對簡單、方便，并且不會導致其他零部件遭受破壞，可以使立柱拆卸工藝得到顯著提高，改善其整體性能。

針對千斤頂也可以采取類似方式完成相應改造，進行拆卸作業時，作業人員通過尖錐等不同類型工具，在環形槽上施力，改造立柱和千斤頂，節約大量拆卸時間，降低物力和人力投入。

3 改進半環和空心活柱

3.1 改進半環

對于三半環活四半環液壓缸，在對其進行應用時，由于導向套對半環壓得較緊，或者半環發生了變形問題，難以取出，一些千斤頂半環小，拆卸孔直徑通常都不會超過3.0 mm，采用挑針都難以取出，如果在進行改造時，在半環頭部打造一個角度約為65°斜面，在進行拆卸作業時，可以利用尖錐活遍鏟等工具，利用斜面提出半環，取出相對容易。如果經過改造之后，安裝難度較大，不如采用挑針方便，進行改造時，需要預留一個小孔。

3.2 改進空心活塞桿（活柱）

部分活塞桿（活柱）在設計時為了減少材料應用量，降低重量，經常會設計成空心的，這種結構設計是較為合理的。但是，相關工作人員在具體設計時，經常會忽略一項內容，就是將活塞桿（活柱）內部制作成了一個密封空間，密閉空間內會存在大量空氣，在焊接作業時，受熱和冷卻因素影響，內外空氣流動容易導致焊縫形成不均勻或氣孔等各種缺陷，在具體應用期間，可能會導致液體通過焊縫滲入。同時，溫度的變化會對內部空氣壓力產生變化，這一變化會導致活塞桿（活柱）筒壁形成附加應力，特別是在溫度變化較大環境中對其進行應用，影響較大，因此，需要相關工作人員提高對這一內容的重視。

針對上述情況，在焊接作業前，應當在活塞桿（活柱）頭位置鉆一個小孔，實現與外界的連通，從而活塞桿（活柱）內部和外部壓力始終都可以保持一致。同時，在焊接作業開展前，要對活塞桿（活柱）內部進行防銹處理。

4 改進鎖緊螺母式連接的活塞桿

在維修液壓支架時，一些型號支架側護千斤頂、插板千斤頂活塞和活塞桿采取螺紋方式連接，通常情況下，利用2 個粗牙實現對釘螺母防松，防松效果相對較差。部分螺紋受液壓沖擊和變載荷影響，會發生防松失效，連接將會發生松動，從而造成螺紋破壞，部分螺紋損壞后，這部分活塞無法被拆下，主要原因就是活塞桿前端大，導向套在活塞桿無法拆掉，必須報廢處理。因此，在進行設計時，盡量將活塞設計成整體方式，活塞桿前尺寸大小需要控制在活塞桿以內，從而方便從前端將導向套拆下。如果整體式不好設計，可以設計成細壓螺紋，這主要是因為細壓螺紋連接強度高，其具有較強的耐沖擊能力，整體放松效果要好于粗牙螺紋，而且不會對母體造成嚴重削弱[3]。

5 結語

液壓支架由多項結構共同構成，油缸是液壓支架的一項重要構成部分，其性能會對整個液壓支架性能、應用、維修造成直接影響。因此，相關工作人員在日常工作中應當加強對液壓支架油缸的分析，對其進行適當改進，提高其合理性，確保其在應用時的穩定性和安全性。