刘振华

(开滦铁拓重机公司技术研发中心，河北唐山 063103)

液压支架性能试验浅解

刘振华

(开滦铁拓重机公司技术研发中心，河北唐山 063103)

阐述了液压支架立柱、千斤顶和安全阀必须做型式试验，所做试验的内容及性能要求。提出了液压支架整架试验要求，包括操作性能、密封性能、支护性能、适应性能、强度要求、耐久性能要求(强度要求包括主体结构强度要求和辅助机构强度要求等)。

液压支架;性能试验;试验内容;试验设备

1.前言

液压支架作为综合机械化采煤方法中的一种强力支护设备，为采煤工作面实现安全、高效、自动化与连续生产发挥了巨大的作用。液压支架支护、移溜、放煤等功能的实现是靠各种油缸和控制阀来传递动力的，这些液压元件和系统性能的优劣，直接影响着支架的功效和寿命。特别是立柱及千斤顶和安全阀的性能试验是必不可少的。整机的形式试验包括实验方法和各种性能试验要求，对支架的使用要求和进一步改进提供科学依据，对支架的批量生产更是不可缺少，特别是支架的密封性能试验合格，才得以保证产品运行中的系统稳定性。

2.立柱和千斤顶及安全阀的性能试验

2.1 立柱和千斤顶的性能试验

液压支架立柱、千斤顶是液压支架的动力部件。采煤工作面顶板压力靠立柱支撑和传递。千斤顶使支架、输送机前移以及完成其它动作。因此，液压支架立柱、千斤顶必须做型式试验。液压支架立柱、千斤顶型式试验装置为专用设备。开滦铁拓重机公司液压厂有专用油缸试验机，给立柱和千斤顶做轴向加载。试验回路如图1所示。

液压系统由油压系统和乳化液系统组成，乳化液系统可对被试件进行启动、密封、强度以及耐久性(寿命)等试验。油压系统进行控制和外加载。

2.1.1 试验回路

图1 试验机液压原理图

2.1.2 试验内容

立柱及千斤顶整体试验包括空载行程、最低启动压力、活塞腔和活塞杆腔密封性能、耐久性能、强度要求和缸体爆破等7项。

(1)空载行程 全程往复动作3次，不得有涩滞、爬行和外渗漏等现象。

(2)最低启动压力 空载工况下，逐渐升压，分别测定各级缸活塞腔和活塞杆腔的启动压力，活塞腔启动压力不得超3.5MPa(不包括底阀的阻力损失)，活塞杆腔启动压力不得超过7.5MPa。

(3)活塞杆密封性能试验 立柱缩至最小高度，活塞杆分别在1MPa和110%额定泵压下稳压5min，其中一根稳压4h，在同温度下压力不得下降或不得渗漏。

(4)活塞腔密封性能试验 立柱升至2/3全行程，进行轴向加载，对大缸活塞腔分别在1MPa和110%额定工作压力下稳压5min，其中一根稳压4h，在同温度下压力不得下降或不得渗漏。

(5)强度试验 以额定载荷的200%轴向加载，持续5min，缸体和活塞不得产生永久变形和破坏。

(6)缸体爆破试验 将缸体两端封闭，用加压泵逐渐增压直至缸体破坏，记录破坏压力，不得破裂成块。

(7)耐久性能试验 在泵站额定压力下，加以额定工作载荷，全行程往复动作。往复次数为2000次。其耐久性试验过程曲线，如图2所示。

图2 液压支架立柱、千斤顶耐久性试验过程曲线

2.2 安全阀

安全阀是液压支架重要元件之一，用来控制支架实际工作阻力并使其不超过允许值。其性能好坏直接影响支架强度与安全系数，影响支架支护能力的发挥。支架安全阀必须满足下列基本要求：

(1)要有良好的静态特性(包括静态启溢闭特性和密封性)，当顶板沉降速度很小时，能保证支架的恒阻性能;

(2)要有良好的动态特性(包括稳定性、动态压力超调、开启时间和稳压时间)，当顶板突然下沉时，能对支架进行可靠过载保护;

(3)要有足够的通液能力，以满足顶板最大沉降速度的要求;

(4)流量范围要能适应采煤循环中顶板下沉的各种工况，而且能在5～6个数量级的流量变化范围内可靠工作和保持稳定的工作性能。

此外，支架安全阀还要求具有抗污染能力强、结构简单紧凑、便于维修更换等特点，以适应采煤工作面狭小的工作环境;另外，也要求寿命长。

2.2.1 试验回路

开滦铁拓重机公司备有阀试验台，对各种性能进行试验。对安全阀，须抽样做启闭特性试验、寿命试验、密封试验和强度试验。其基本试验回路如图3所示。

图3 安全阀基本试验回路

2.2.2 试验内容

(1)启溢闭特性 系统压力高于公称压力的1.2倍，小流量0.04L/min，调定安全阀的开启压力，逐渐升压至开启，溢流3min，切断供液，启闭压力波动不得超过10%;公称流量下，快速升压使阀开启，溢流5～10s，迅速切断供液，启溢压力波动范围应在0.9～1.2公称压力之内。记录压力变化曲线。其启、溢、闭特性曲线如图4所示。

(2)寿命试验 三种方式，应力循环寿命试验、小流量溢流寿命试验和公称流量寿命试验，均不得泄漏。

(3)密封试验 低压和高压供液2min，均不得有压降。

(4)强度试验 将被试阀调死，使之不能溢流，以1.5倍公称压力对阀加载，稳压2min，无泄漏和零件损坏。

3.液压支架整架试验

整架技术要求包括操作性能、密封性能、支护性能、适应性能、强度要求、耐久性能要求(强度要求包括主体结构强度要求和辅助机构强度要求等)。

图4 安全阀启溢闭特性曲线

3.1 试验设备

支架试验设备为专用设备，开滦铁拓重机公司有一台16000KN整架试验机(用于整架密封性能和加载强度试验，可对被试支架做内加载试验);其液压系统，如图5所示。

图5 16000KN液压支架整架试验机液压系统

3.2 试验内容

(1)操作性能试验 操作换向阀使各运动部件按设计的规定动作各动作3次，并达到其极限位置，各运动部件应操作方便、动作准确、灵活、无滞涩、蹩卡、干涉等现象。在支架的额定供液压力与流量下，将支架的推移装置推杆伸出一个移架步距，端部固定，降架100mm，移架一个步距，升架100mm，完成一个循环的时间应不大于设计要求的时间。支架最小高度与最大高度时偏差为±50mm，支架最小宽度与最大宽度时宽度偏差为+20mm。

(2)密封性能试验 支架放置在试验台内，试验台测试高度调整到支架最大调高的2/3左右，操作换向阀向立柱及前梁千斤顶供液，使支架在试验台内撑紧，并使活塞腔内压力达到90%的额定工作压力，各稳压5min，测定次数不少于3次，压力不得下降。空载升架，使立柱活柱(活塞杆)外伸值达到全行程的2/3左右，然后静止停放12h，测量活柱(活塞杆)回缩量(排除温度影响)不得大于2mm。操作换向阀，使各运动部件往复动作并达到极限位置，分别操作5次，其中包括一次运动部件在极限位置时，在额定供液压力下保持5min，各液压元件(包括立柱、千斤顶、阀类、胶管与接头)不得出现渗漏(在渗漏处平均5min内渗出工作液多于1滴时称为渗漏)。

以上试验在我厂整架试验台上进行。

(3)支护性能试验 支架放置在试验台内，操作换向阀，使支架立柱内压力达到额定初撑供液压力，切断供液，稳压5min，测量立柱内压力值应不小于额定初撑压力的95%。缓慢地给支架加外(内)载，并使安全阀溢流2～3次，测量立柱的压力值。当安全阀停止泄液5min后，再测立柱内压力值。各立柱的安全阀开启压力，应不大于其额定工作压力的120%;关闭压力均不低于额定工作压力的90%。

(4)底座对底板比压适应性能试验 在底座的整个面积内放置刨花板，并加上条状垫铁(如图6所示)，支架均布加载到工作阻力，且对支架顶梁从前向后加0.15倍额定工作阻力的水平载荷。保压1min，撒出刨花板，1h后测量垫铁的压入深度，换算出的比压值应不大于设计的比压值。

(5)强度试验 强度试验是模拟井下各种危险工况对支架进行加载，是对支架的设计和制造质量检验的重要方式。此项试验在北京煤科总院支架检验中心进行。

A－垫铁;B－刨花板图6 底座对底板比压测定

试验前测定顶梁上平面、底座侧面的下边缘的原始挠曲度，以及顶梁中心线相对底座中心线在水平方向上的偏离量(支架处于自由状态，在底座前端处测量)，试验高度为支架的最大高度的2/3左右，记录测得数据，待强度试验后进行对比。强度试验施加外载时，外加载使立柱载荷由零逐渐增至1.1倍工作阻力，若施加内载，则增压使立柱载荷由零逐渐增到1.2倍工作阻力。每种强度试加载3次，每次均保压5min。逐项进行支架主体结构件试验之后，空载动作支架3次，然后观测，主体结构件不得有焊缝和母材开裂。顶梁和底座测得相对残余变形量不大于0.4%，顶梁中心线相对底座中心线偏移角度变化量△α不大于3°，其它部件不得损坏。

图7 耐久性能试验过程曲线

(6)耐久性能试验 耐久性能试验是在其他试验全部合格后进行。循环采用内加载方式，其过程如图7所示曲线进行，其中t3≥2s。耐久性能检验主体结构件不少于6000次，试验高度为支架最大高度的2/3左右，立柱内压力为额定工作压力。支架各结构件经各种方式循环加载后，同一部件其裂纹不得多于2处，各主要长焊缝不得有大于50mm长的焊缝裂纹。残余变形不得大于相应支点距离的0.5%，扭翘变形不得大于部件最大方向长度的0.5%;各部件不得产生影响支架使用性能的损坏。经耐久性能试验后支架仍能满足各项性能要求。

4.结束语

目前世界主要产煤国家都制定了液压支架形式实验标准。随着科技的不断进步和液压支架产品设计的要求，液压支架形式实验标准也会逐步修订完善，从而为我国液压支架技术的发展和产品质量的提高，为保证煤矿的安全生产发挥重大作用。

Hydraulic Support Performance Test

LIU Zhen－hua

(Kailuan Iron Extension Heavy Machinery Co.，Ltd，Tangshan 063103，China)

The paper expounds hydraulic support pole，jack and relief valve must do type test，introduces the test content and performance requirements.the whole hydraulic support frame test requirements are put forward，including operating performance，sealed performance，support performance，adaptation performance，the required strength，endurance performance requirements(strength requirement including major structure strength requirement and auxiliary institutions strength requirements，etc.).

hydraulic support;performance test;test content;test equipment

TD355 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A

1671－3974(2011)04－0060－04

2011－06－22

刘振华(1966－)，男，大学，开滦铁拓重机公司机械助理工程师。