矿用液压支架千斤顶泄漏原因与排除对策分析

2018-07-06李鹏

机械管理开发 2018年6期

李鹏

（汾西矿业两渡煤业，山西灵石 031302）

引言

千斤顶立柱是组成矿用液压支架的关键部分，同时也是作业人员利用液压支架进行支护、推移等操作并维护矿道结构稳固安全的关键执行元件。液压支架千斤顶工作状态和质量水平将会影响液压支架的整体使用状况。现阶段，国内常用的液压支架千斤顶受各类因素影响，存在千斤顶立柱泄漏问题，影响液压支架的正常使用，甚至可能引起安全隐患。

1 液压支架千斤顶泄漏的类型

通常情况下液压支架千斤顶泄漏分为内、外两种，内泄漏主要是内部乳化液从千斤顶高压密封腔泄漏至低压密封腔，导致高压腔内压力异常，难以满足或维持正常工作的压力状态。一旦出现内泄漏问题，高压腔内压力大幅降低，导致立柱动作失灵，难以发挥支撑作用，液压支架也就无法达到应用的支护效果。仅仅从外部观察难以发现轻微的内泄漏，这种情况需要开展液压试验进行检测。外泄漏通常是千斤顶立柱缸筒、活塞杆和导向套连接部位、各类焊缝以及液压管道接口等区域发生液体泄漏、挂汗或者喷液的问题。外泄漏是比较明显的一种故障现象，检修人员很容易探明泄漏部位[1]。

2 液压支架千斤顶泄漏原因

密封圈是支持液压支护动作顺利完成的一个重要零部件，密封圈质量将会对液压千斤顶整体质量和工作状态产生直接的决定性影响。在支护过程中，液压千斤顶密封泄漏现象时有发生，其中以密封圈因素引起的泄漏较为常见。

1）密封圈设计不合理。第一，活塞杆密封结构设计不合理。考虑到液压支架千斤顶承受冲击力较大，工作环境比较恶劣，活塞杆必须保持完整、强大的密封性，防止瞬时高压冲击下导致液压千斤顶喷液。但是就目前来看，国内外各类千斤顶杆封采用的密封配置大同小异，一般都是以一道唇形密封作为主密封。所以，必须合理设计杆封结构，确保其达到可靠、满意的密封性能。结合诸多装机实践经验发现，蕾型圈结构（Y+O）可以有效保证杆封密封效果（图1），避免高压冲击导致液压千斤顶喷液的问题，与存在密封隐患的常规Y+O结构（图2）相比有了很大提升。第二，活塞密封设计不合理。液压千斤顶结构中，活塞密封必须具备高压以及超高压密封效果，满足零泄漏密封状态；维持不超过0.3 m/s的缓慢运动速度进行往复运动；以5%乳化液为介质，部分特殊情况可用水替代，所以要保证密封圈具备良好的水和乳化液耐受性。此外还应具备较强的耐冲击压力性能，以免压力骤增下出现泄漏。对比分析图3与图4两种密封结构，图3是以往国内常用的液压支架密封结构，随着密封技术的快速发展，现阶段改用高性能聚氨酯材料车削制备的整体式结构（图4）。与前者相比，图4鼓型圈具有良好的密封效果和稳定的性能[2-3]。

图1 带副唇的Y+O型密封圈

图2 常规Y+O型密封圈

图3 橡胶夹布鼓型圈

图4 整体性鼓型圈

2）密封圈磨损。液压支架千斤顶密封圈磨损主要包括导向磨损和密封圈磨损两个方面，目前拍套使用的挡圈以及导向环多为聚甲醛，受高载荷以及高压影响会产生严重挤压，继而摩擦生热导致塑性蠕变以及塑性流动效应，导致性状与尺寸异常变化，结构承压性能与导向效果降低，可引起主密封失效。此外，密封圈在使用周期过后可出现导向、密封面以及挡圈自然磨损的现象，造成沟痕、碎裂或者剥落现象，引起密封失效[4]。

3 液压支架千斤顶泄漏的排除对策

1）内泄漏的排除对策。内泄漏通常以千斤顶支护性能减退、保压能力降低、支护动作缓慢不灵敏甚至难以完成支护操作。结合现阶段液压支架立柱设计采用的密封结构分析而言，立柱千斤顶多采用焊接连接的办法处理活塞部位。换而言之，使用过程中液压支架立柱发生内泄漏的部位主要集中在活塞密封处；其他液压千斤顶如抬底、护帮等等，其结构设计中活塞杆和活塞之间多采用双档+O型圈式结构的千斤顶，一旦发生内泄漏，可考虑更换密封圈，全套活塞密封、O型圈以及导向环的更换均包括在内。对于更换新密封圈依然存在的内泄漏问题，建议检修人员采用测绘和检测的方法评估密封圈安装沟槽，主要检测活塞密封圈以及O型圈的沟槽深度，测量千斤顶缸筒直径。通常情况下，O型圈沟槽不太可能出现尺寸方面的变化；经过一定的使用周期后，缸筒受各种原因影响产生毛刺和划痕，导致表面光滑度降低，建议重新镗孔或珩磨，确保缸筒表面精度符合要求。倘若未加大缸筒直径，仅仅进行珩磨，一般通过更换密封圈即可处理密封泄漏现象。对于缸筒直径出现变化的情况，譬如直径较原来提升0.5 mm，建议结合直径变化情况相应调整活塞密封尺寸，以有效应对活塞密封出现的泄漏问题[5]。

2）外泄漏的排除对策。外泄漏的处理较内泄漏略为复杂，泄漏部位主要包括导向法兰密封、活塞杆封以及缸筒焊接部位。第一，静密封泄漏的处理。首先对法兰静密封部位的沟槽尺寸进行检测，确认尺寸是否有误，排除尺寸因素的情况下对静密封断面尺寸进行检测。对于O型圈+挡圈的结构设计，可测验O型圈用材硬度。此外也要注意O型圈断面尺寸，因为断面尺寸偏小也有较大几率引起泄漏。对于Y型圈和蕾型圈，静密封需检测密封圈唇口断面尺寸，如果唇口过盈量不足，同样会导致密封泄漏。对于此类现象，明确故障原因，更换相应的密封圈即可恢复正常。第二，活塞杆密封圈。新液压千斤顶出现泄漏的情况，应测绘密封圈沟槽尺寸，确认其是否与图纸设计指标相符。如果沟槽尺寸符合设计要求，可更换新密封圈，然后再次检测。倘若更换密封圈后泄漏问题依然存在，则应考虑重新设计密封圈，譬如调整密封圈过盈量，重新选择密封材料等等。此外，缸筒焊缝部位泄漏，采用针对性焊接处理即可[6]。