液压支架立柱缸筒静密封失效分析与修复工艺

液压支架立柱缸筒静密封失效分析与修复工艺
李凯，范艳霞，于志宇
(神东煤炭分公司维修中心，陕西省神木县，719315)
摘要本文分析了液压支架立柱缸口静密封失效原因，对缸筒静密封台阶段提出修复工艺并进行修复加工，取得了良好效果，为立柱油缸和液压支架的修复带来良好的经济
效益，使支架井下支护效率和可靠性大大提高，
关键词液压支架立柱；静密封；失效；修复工艺
1 概述
液压支架对顶板的支护主要依靠立柱的工作阻力实现，是支架实现支撑和承载的主要部件，而立柱密封性能的好坏直接影响支架的工作性能，一旦立柱的密封失效，支架的工作能力受到影响，综采工作面的安全系数将大大降低。

本文通过对支架立柱缸筒静密封的密封失效原因进行分析，采用合理的修复工艺对立柱缸筒静密封台阶段进行修复，达到密封性能要求，缩短了支架维修周期，节约了维修成本。

2 立柱缸筒静密封失效的情况分析
2.1 立柱结构特点
立柱是一种推力液压缸，主要由活塞、活塞杆、缸体等三部分组成。

由于支架工作时立柱承载大，而降柱力较小，故活塞杆直径均较大。

活塞一般采用组合密封，缸体与缸口活塞杆导向套之间采用螺纹连接。

为了防止外部煤尘等赃物进入缸体，在导向套上要安装防尘圈。

在立柱油缸缸口螺纹连接段后部即为静密封台阶段，该段与组合密封有严格的公差配合要求，加工尺寸及表面粗糙度要求高，以达到密封的要求。

2.2 静密封失效原因
由于支架长期处于潮湿的工作环境当中，井下空气中含有大量的煤尘与极少量的二氧化硫、硫化氢等易溶解于水且具有较强腐蚀性的酸性气体，同时支架的工作介质——乳化液在循环利用多次后，PH值降低，防腐性能降低，造成缸口静密封台阶段（包括一级缸筒与二级缸筒）被腐蚀，内表面出现斑坑，导致缸口静密封失效，立柱出现漏液现象。

通过对所维修的液压支架进行统计分析，发现在支架所有零部件中立柱因密封失效而需要维修的概率是最
每年因缸口静密封失效造成的直接或间接经济损失很大，所以对立柱缸口进行及时有效的修复就显得很有必要。

3 立柱缸筒静密封台阶段修复工艺
液压支架立柱二级缸筒缸口修复简图如图1所示。

缸筒材料45钢，内径Ø270mm，需要修复的静密封台阶段内径Ø280mm、长度50mm段，修复后的尺寸要求为基本尺寸Ø280mm、上极限偏差+0.081mm、下极限偏差0，表面粗糙度达Ra1.6，与A基准同轴度误差为0.015mm。

图 1 液压支架立柱二级缸筒缸口修复简图
3.1 缸筒静密封台阶段腐蚀的处理与补焊
缸筒静密封台阶段腐蚀面采用车削的方法将其切除，因为是成套大批量修复，所以每套缸筒采用相同的切削参数一次性加工。

切除后的表面粗糙度要求达到Ra25，不得有漏切的部分和较深的刀痕。

经过车削后的缸口采用补焊的方式进行修复。

补焊前用有机溶剂洗掉缸口的杂质，再用丙酮洗去油渍，然后用干净棉纱擦净后方可进行焊接。

补焊时，缸筒内表面不加工处要采取防护措施，防止焊渣飞溅，导致缸筒内表面其他部位和缸口螺纹的损伤。

缸筒补焊使用自动环焊机，水冷式焊枪。

为提高焊接效率，采用直流电源，焊丝接负极，使用二氧化碳与氩气混合气体保护焊。

在选择焊接材料时，考虑补焊强度可比缸筒母材强度稍高，同时为了改善修复面性能，焊接材料选用实芯不锈钢焊丝。

补焊详细技术参数见表1
表1 补焊焊接技术参数
3.2 缸筒补焊后的热处理与加工工艺
补焊后的缸筒要经过一段时间的实效处理，消除焊接应力。

一般在空气中放置一到两天，气温较低时需要做好保温处理，待焊接应力消除后，采用车削的加工方法将补焊处车削至要求尺寸。

车削加工工艺参数见表2。

表 2 车削技术参数
补焊面不得有漏焊，经过车削加工后不得出现气孔、夹渣等缺陷，否则应重新切除再次补焊。

经过上述修复工艺，立柱缸筒缸口密封台阶段重新恢复至装配要求尺寸，转入装配工艺
4 经济效益分析
由于缸筒静密封失效导致支架立柱必须进行检修，在生产实际中每套支架按照177台计算立柱共354件，外委需耗费约44.58万元，造成维修成本的增加，因为需要修复立柱的数量较大，外委修复的周期较长，导致整套支架的维修出厂周期变长。

维修中心通过采用合理的修复工艺，每年可以修复立柱缸筒可达1600根，节约外委维修费用约200万元，同时使支架的维修工期缩短，保证了井下的生产和接续正常进行。

由于采用了不锈钢焊丝补焊，所以修复后的表面不会再发生腐蚀的现象，从而延长了缸筒的使用寿命。

5 结语
通过采用合理的修复工艺，节约了外委修复费用，有效缩短了支架的修理周期，大幅度、多方面的降低了支架大修的成本，为立柱油缸和液压支架的修复带来良好的经济效益，使支架井下支护效率和可靠性大大提高。

参考文献
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