液压支架立柱千斤顶泄漏原因及防漏对策

韩文涛

支架是控制采煤工作面矿山压力的设备。综采面矿压以外载的形式作用在液压支架上，在液压支架和综采面围岩的相互作用力学系统中达到平衡。立柱千斤顶是液压支架完成支撑和防护的主要执行元件。在液压支架工作过程中，立柱千斤顶的泄漏不仅影响生产、安全，还污染环境，严重的还可能造成液压支架失效。

1 漏液现象

（1）缸口漏液，主要包括导向套与缸筒、导向套与活塞杆之间的密封性能不良引起的漏液（见图1）。

图1 缸口漏液

①导向套与缸筒之间的漏液，也就是导向套外圆上的密封出现问题引起的漏液。这种漏液严重时，充液时向外呈现喷射状态，所以这种漏液可以直接从外部观察到。

②导向套与活塞杆之间的漏液，也就是导向套内圆上的密封出现问题引起的漏液。充液时，由于密封不能正常密封，使液压液向外喷射，这种漏液也可以直接从外部观察到。

（2）活塞漏液，主要包括活塞与活塞杆、活塞与缸筒之间的密封性能不好引起的漏液（见图2）。

图2 活塞漏液

①活塞与活塞杆之间，由于活塞内圆上的挡圈与O 形密封圈损坏，造成液压液由高压腔向低压腔串液泄漏，从而引起立柱千斤顶不能正常工作。

②活塞与缸筒之间的漏液，也就是活塞外圆上的组合密封失效引起的漏液，此时活塞处于浮动状态，立柱千斤顶不能正常工作。这种漏液、串液不能从外部直接看到，需要注入液压液，使立柱千斤顶升到最大行程处，观察进液口是否向外漏液。

2 泄漏原因

液压支架立柱千斤顶的泄漏主要是密封件的失效和机械设计制造不合理引起的。

2.1 液压密封件的原因

液压密封件主要包括防尘圈、导向环、O 形密封圈和其配合的挡圈、组合密封等。密封件在液压支架立柱千斤顶的工作过程中起非常重要的密封作用，它的工作性能的优劣直接决定液压支架立柱千斤顶的性能好坏。在液压支架完成支护的过程中，由于密封件的结构不合理，磨损和安装方面的原因，经常会出现漏液，这种情况会使液压支架的工作效能降低。

2.1.1 液压密封件的结构设计不合理

密封件需要适宜的工作环境，且要求耐热性好，气密性强，有较强的耐磨性、耐水性，不一样的材质对于密封圈的作业环境有不一样的要求。液压支架千斤顶中密封圈的工作压力、工作温度以及需要承受的冲击载荷等都是密封圈在使用过程中需要考虑的关键点。例如，密封件的材质选择不合理，既不能保证密封件的硬度、韧性、弹性等物理性能，又不能保证其耐磨性、装配方便等使用性能。密封件的沟槽尺寸设计不合理，导致密封件易损坏，这样也会降低立柱千斤顶的密封性能。

2.1.2 液压密封件的磨损

液压密封件的磨损包括液压支架立柱千斤顶的密封件的磨损和乳化液的污染导致的磨损。密封件由橡胶等材料制成，由于长时间的使用易发生老化、龟裂、损伤等；零件在工作过程中受撞而受损，会划伤密封件，也可能造成泄漏。

（1）密封件的磨损。密封件表面的相对运动速度越高，液压密封件与密封表面的摩擦及磨损增大，易于降低液压密封件的密封性能；乳化液的工作压力越高，液压密封件表面所产生的附加接触应力势必比较大，极易导致液压密封件的过早磨损，从而降低液压密封件的密封性能。

（2）乳化液的污染导致液压密封件的磨损。井下的岩粉、煤尘、潮湿的空气及水滴极易污染乳化液，并极大地加速液压密封件的磨损；另一方面，液压泵和液压阀等正常磨损所产生的磨屑也会加速乳化液的污染，而且含有固体颗粒污染物的乳化液类似于研磨金属零件加工面的研磨剂，导致液压密封件过早磨损，降低其密封作用。

2.1.3 不合理安装密封圈引起的泄漏

立柱千斤顶在安装过程中，缸盖、导向套、活塞杆、活塞、缸筒安装部位没有清理干净，机加工过程中产生的铁屑、毛刺等异物残留在安装部位，在密封件上没有涂抹光滑剂，需要变形安装的密封件没有运用相应的安装工具，都有可能引起密封圈的泄漏。

2.2 液压支架设计与制造方面的原因

液压支架立柱千斤顶是主要承载与调节高度的设备，除了要具有较高的承载能力，还应具有较大的有效行程。

液压支架向重型化和大型化的发展对立柱千斤顶的长度、缸径、密封型式等方面提出了更高的要求，要求结构设计更加合理。沟槽结构设计不合理、机械加工精度不高、密封圈的选择不合理，都会引起立柱千斤顶的泄漏[1]。而材料的物理性能、机械性能低于设计要求，对材料没有进行热处理或处理不符合要求，焊接不规范，零件的加工精度、粗糙度不够，也会引起密封性能下降，从而引起泄漏。

3 防治泄漏的措施

防治立柱千斤顶的泄漏需要分析其漏液原因，进而找出相应的措施。

3.1 防治密封件引起的泄漏

（1）安装密封件的沟槽尺寸设计要合理。活塞、导向套的内外圆都要求密封，都有密封沟槽，必须保证活塞与活塞杆、导向套与活塞杆之间同轴度达到要求，以防止不同轴导致密封件单边磨损[2]。正确设计密封沟槽宽度，且密封槽不得有毛刺、飞边，适当倒角或圆弧，防止刮坏密封件。

（2）密封件的材质选择要合理，既要保证硬度、韧性、弹性等物理性能，又要保证其车、削、切等机加工性能，同时要求耐磨性好、装配方便等使用性能。

（3）保持乳化液及密封沟槽的清洁。密封圈上特别是辱边也要保持清洁，以免加剧密封件的磨损。

（4）按正确方法装配密封圈。装配时在密封件上涂一层润滑油，采用专用工具，不要使用尖锐工具，防止损坏密封圈。在活塞、活塞杆与导向套安装过程中要清洁，以确保其在安装进程中不会损坏密封件。

3.2 防治机械设计制造引起的泄漏

液压支架液压系统的可靠性在很大程度上取决于液压系统密封的设计和密封件的设计规范。合理选择密封材料要考虑密封材料的负载情况、极限压力、乳化液工作速度大小、环境温度的变化等。合理设计沟槽尺寸和密封件与密封沟槽的配合间隙，活塞与缸筒和活塞杆、导向套与缸筒和活塞杆之间的配合间隙，不仅要保证其便于装配，还要保证立柱千斤顶的密封性能。所有的液压元件及密封部件都要符合尺寸公差、表面处理、表面粗糙度及形位公差等要求。例如，正确设计液压缸的活塞半径、密封槽深度或宽度、装密封圈的孔尺寸，以免造成密封件的变形、划伤、压死或压不实等现象发生。

焊接时要选用合适的焊接母材。焊接前对含碳量较高的材料进行适当预热，焊后注意保温使之缓慢冷却，防止焊缝应力裂纹。焊接工艺过程应尽力避免引起内应力，必要时进行适当热处理。焊缝较大时采取分层分道焊接，以保证焊接强度，减小焊接变形，防止焊接裂纹。在每一层的焊接中必须保证焊缝清洁，彻底清除焊渣，不沾油和水，防止夹渣、气孔等[3]。

4 结语

从液压支架立柱千斤顶密封件和机械设计制造技术两方面分析了液压支架立柱千斤顶使用过程中泄漏的原因，提出了相应的解决方案。通过对密封件进行合理的设计、机械加工和装配，对液压缸体的机械加工、焊接加工进行有效控制，并且在日常使用过程中进行维护和检修，可以减少液压支架立柱千斤顶的泄漏，保证液压支架工作性能的稳定。

[1]张中金.液压支架立柱、千斤顶泄漏的原因及排除方法[J].煤炭科技，2006 (2)：30-40.

[2]马晓东.液压支架立柱及千斤顶漏液现象分析及处理[J].煤矿现代化，2006（S1）：46-47.

[3]《采煤机械化设备使用与维护》编审委员会.采煤机械化设备使用与维护[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1988：27-28.