孙建明 杨银帅 胡振南

（兖矿集团 机电设备制造厂，山东 邹城 273500）

立柱是煤矿综采工作面液压支架的主要承载部件，起着调节支架高度、维持支架平衡、缓冲过载冲击等作用，是液压支架所有油缸缸径最大、承载作用力最强，同时也是维修率最高、最不易更换的油缸。本文就大修过程中典型的零部件故障进行分析、找出症结所在，并对修复工艺进行研究。

1 故障分析

立柱大修之前先进行故障分析，从而能够找出故障的本质，综合统计出故障出解决问题的方法。

1.1 故障分析方法

1.1.1 目测法

目测法是一种初步判断方法，能够有效发现一些外部症状，对进一步的分析提供帮助。该方法虽然简便易行，但对分析人员的业务水平要求较高，并且只能发现一些损坏、变形严重的故障，所以该方法多数用于故障初步判断。

图1 典型立柱结构及液压连接图Fig.1 Typical column structure and hydraulic connection diagram

1.1.2 空载行程试验法

空载行程试验是故障分析过程中应用的最多的一种方法，该方法借助于专用试验台，对立柱进行空载行程试验、往复动作几次，观察立柱有无漏渗液、阻滞、爬行、双伸缩动作错乱、运动停止等现象。

1.1.3 加载保压试验法

加载保压试验法通过立柱加载试验台对立柱各行程区段进行加载保压，看有无压降。试验台主要由液压试验台和立柱加载框架组成，利用加载框架与被试立柱共同调节行程，控制加载油缸对指定行程区段加载保压。通过计算机采集型液压试验台的压力传感器测量立柱的上下腔压力变化，以数据曲线的形式显示在电脑控制软件界面上。

1.1.4 量具检测法

量具检测法通过量具对零部件的尺寸、公差、形状进行测量，看有无发生变形。常用的量具有外径千分尺、内径千分尺、游标卡尺等传统量具，此外基于超声波、激光技术的测量工具也得到了快速发展。

1.1.5 支架检验法

支架检验法是指立柱装配到液压支架上之后，通过动作试验、压架试验来测试立柱的一种方法。此法多用于多批量液压支架检修完成后的出厂验收。

1.2 主要故障分析

图1所示为一典型双伸缩立柱结构及外部液压系统连接图。操纵阀位于下位时，立柱下腔供液，立柱升起；操纵阀位于上位时，立柱上腔供液，立柱收回;操纵阀位于中位时，立柱停止运动，同时在单向阀的作用下，下腔封闭、保持压力。当立柱承载力大于额定工作阻力时，安全阀卸压。

根据立柱基本结构和工作原理，分析以下五条典型故障。

1.2.1 镀层脱落

立柱在综采支架使用过程中，暴露于空气中的镀铬表面遇到潮湿空气中的水分和腐蚀性气体会通过孔隙、微裂纹直接作用到基体，使铬镀层与铁基体形成一个化学的原电池反应，导致铁锈的产生，随着时间的延续，腐蚀界面扩大而致腐蚀速度加快，锈蚀点不断扩大、增多，使镀铬表面出现大锈斑、鼓泡、成块起皮脱落等现象。

1.2.2 外部漏液

外部漏液是指立柱内部液压介质渗漏到外部的一种故障。外漏主要表现为缸口导向套渗液、中缸活柱带液，接口处滴液，焊缝处渗液，安全阀漏液等。

导向套渗液的原因主要有导向套与缸口配合处静密封失效；导向套密封沟槽锈蚀、有凹坑或变形等缺陷；缸口变形、椭圆、拉伤、锈蚀。

中缸、活柱带液主要原因：中缸、活柱尺寸偏小，达不到f9公差要求；中缸、活柱变形、有凹陷、局部尺寸变细；镀层损坏。

接口处滴液主要由于O形圈密封失效、接头座接口变形、接头或胶管头变形造成。

焊缝处渗液多是由于焊接时存在气泡、沙眼等缺陷造成的，常出现在缸体供液管、接头座、缸底焊接处。

安全阀漏液主要由于调定压力不合适或阀内部故障造成。

1.2.3 内部窜液

内部窜液是指立柱使用过程中下腔液压介质窜入上腔或上腔液压介质窜入下腔的一种常见故障形式。窜液可造成立柱承载力下降、自降、不动作等现象。窜液可通过加载保压试验法检测。

造成窜液的原因主要有活塞密封失效、沟槽损伤；缸体涨缸、椭圆、拉伤；对于有工艺孔的活柱，工艺孔的焊缝、密封处也可能造成窜液。

1.2.4 伸缩顺序错乱

双伸缩立柱的正常动作顺序为先升中缸再升活柱、先降中缸再降活柱，如果出现不按此顺序的动作则为伸缩顺序错乱。

顺序错乱的主要原因有底阀不能复位、保持常开状态；开启压力调整不合适；底阀的压杆太短或外缸底部中心凸台太低导致中缸降到最低时不能触发底阀开启。

1.2.5 自降

自降是指立柱在支架上升至某段高度、操纵阀复位后出现的缓慢下移的故障形式。

该故障多由立柱窜液、阀件胶管漏液、液控单向阀窜液等原因造成。

2 零件修复工艺

2.1 激光熔覆修复

激光熔覆技术是一种新型的修复技术，通过高能激光束照射，使合金添料与基材完美融合，结合强度不低于原材料的90%。

工艺流程为：表层车削—熔覆—车削—磨削—抛光。若熔覆层需去除材料尺寸不多，可以省略熔覆后的车削；若对粗糙度要求不高，可省略抛光。

2.2 内孔低温镀铁

缸体内壁修复较为成熟的修复方法为低温镀铁技术。它能够对缸体内壁的涨缸、椭圆、拉伤、锈蚀等缺陷进行修复。工艺流程为：机加工—除油—绝缘—镀铁—镀后清洗—珩磨

2.3 焊补工艺

焊补工艺是一种最简单直接的修复方法，对于局部损伤、密封性、强度要求不高的故障都能快速的进行修复。

焊接工艺常用于焊缝处开裂、有气孔；缸体外部供液管变形损坏、接头座渗漏；缸口非密封处的拉伤、磕碰及其它配合精度要求不高部位的修复。

2.4 镀铬工艺

重新镀铬主要针对中缸、活柱镀铬层起泡、脱落且锈蚀深度浅、面积区域小的一种修复方法。该工艺由于镀层较薄，对于锈蚀严重的工件无能为力。同时该工艺由于存在污染环境、使用周期短等缺点，逐步被激光熔覆等技术取代。

工艺流程大体概括为：酸洗—打磨—镀铬—抛光

2.5 缸体内壁抛光

缸体内壁抛光主要用于清除浮锈，提高内壁光洁度。该工艺已成为立柱正常检修过程中不可或缺的一道工序。

3 修复工件的检验

3.1 镀层的检验

3.1.1 外观质量检验

｜表面光滑、平整，无粗糙、粒子、裂纹、起泡、结晶、局部无镀层、局部凹坑、凸起等缺陷。

3.1.2 硬度检验

检测镀层硬度，硬铬层≥800HV。

3.1.3 粗糙度检验

用数字粗糙度检测仪至少测量镀层三处粗糙度值，Ra值≤0.4。

3.1.4 尺寸检验

用外径千分尺测量镀层直径及公差，符合公差要求。

3.2 焊缝的检验

检查焊缝高度、焊缝形状等焊接质量要求。确保达到强度、密封要求。

4 性能试验

进行空载行程试验、最低启动压力试验、密封性试验、让压性能试验、耐久性试验、过载性能等标准规定的试验。

5 结语

本文结合工作实际经验，对液压支架用立柱典型的故障进行梳理、分析，高度概括性的提出了各种故障分析方法及修复工艺，是对立柱检修工作的一次新的总结和提升。

［1］李万新.低温镀铁工艺[J].电镀与环保，1984(02)：23-25.

［2］孙建明，李飞峰，张现虎.液压支架立柱加载试验台的研制及应用[J].煤矿现代化，2014(01)：69-70.

［3］GB25974.2-2010煤矿用液压支架 第二部分：立柱和千斤顶技术条件[S].北京：中国标准出版社，2011.