矿用液压支架油缸结构的改进方法研究
【摘 要】近年来随我国煤炭事业的飞速发展，都需要先进的机电设备作为强有力的后盾。在一井一面综采设备上，支架性能及适应性以及地质构造的诸多因素，直接影响煤炭的产量。我国的综采工作面绝大部分分布在缓倾斜中稳及中稳以上顶板的中厚煤层，而其它条件下的煤层，现有的液压支架适应性差，使用效果不理想，本文对液压缸存在的一些结构不合理和拆卸比较困难的状况进行改进，以提高液压缸的内在质量，减小损坏率，降低维修费用。
【关键词】液压油缸；防尘压盖；导向套
1.液压支架的类型结构
液压支架有许多类型。按围岩的相互作用和维护回采空间的方式，可分为支撑式、掩护式和支撑掩护式三类；按移架方式可分为整体自移式和迈步前移式两类；按使用地点不同可分为中间架、过渡架和端头架三类；工作面支架按煤层厚度和开采方法不同可分为铺联网支架和放顶煤液压支架。
支撑掩护式液压支架是在支撑式液压支架的基础上，吸取掩护式液压支架的特点而设计的。液压支架的前梁和顶梁是箱体焊接结构，支撑着工作面顶板，起着防止漏矸冒顶的作用。前梁千斤顶控制着前梁向上和向下摆动，可以较好适应顶板的起伏不平，改善其接顶性能。四根立柱（双作用单伸缩油缸）支撑在顶梁与底座之间，立柱与顶梁、底座接触处为球面铰，可以改善立柱受力。为了适当增大支架的支撑高度，扩大适用范围，根据需要可在立柱上端加接机械加长杆。
掩护梁是由钢板焊接而成的箱型结构，下端通过前、后连杆与底座铰接成四连杆机构，起着稳定支架重心和防止采空区岩石涌入工作面的作用，既能保证支架前梁顶端与煤壁的间距基本恒定，又承担了支架在工作过程中的水平分力，以保证支架的工作稳定性；底座是钢板焊接的箱型结构，它与底板直接接触，将立柱传来的顶板压力传递给底板。底座的后部与前后连杆铰接，前端焊接有安装推移千斤顶的联结耳，推移千斤顶的另一端与工作面运输机连接，通过推移千斤顶的伸缩，实现推溜和移架功能。
2.缸底焊缝的改进
对于推移千斤顶，有一种损坏形式就是缸底焊缝开裂。因为这种推移千斤顶的安装方式一般是中间耳轴连接，其缸体和缸底的焊缝不仅承受液体均匀的周向力，还要承受轴向力，所以这种连接方式比其他固定端在缸底的千斤顶对焊缝的要求更高。原因之一：在以往的设计中，往往缸底厚度设计的比缸筒壁厚大很多，以为这样更安全。其实，在焊接时因壁厚差大造成传热和散热不均，致使缸底和缸筒不能很好的融合，并产生很高的应力集中，因此在使用中出现掉底的现象。原因之二：采用V型焊缝。因V型焊缝在焊接时因底部狭小，难以使焊口底部的金属很好的融合。
建议推移缸底的焊缝改为U形坡口，减小缸底上和缸筒焊接部分的壁厚，也可有一个较平缓的过渡，让缸底焊接的部分厚度和缸筒相近，并使焊缝稍离开缸底底部较厚的部分一段距离，让缸底焊接的部分也打上U形坡口，使缸底和缸筒在焊接时传热和散热均匀，都能与焊缝金属很好地融合，并且减少了截面的突变量，使应力集中减小，从而能提高焊缝的质量。对于其他立柱和千斤顶的缸底和缸筒的焊接及中缸缸筒和中缸缸底的焊接也存在类似的结构，在设计中也应注意尽量避免。
3.防尘压盖的改进
对于具有三半环或四半环连接形式的各种型号的立柱和千斤顶，在使用过程中表现出良好的使用性能，其抵抗侧向力的能力远大于螺纹式联接，其损坏的比例也远小于螺纹式联接的液压缸，但是在拆卸方面却不如螺纹式。螺纹式可用专用的拆装机，拆装省时省力，而半环式就比较费力，尤其是在拆的过程中，因为防尘压盖A面和缸体配合间隙较小，它的范围一般为0.056―0.347 mm，在使用一段时间后，压盖和缸体之间会存在煤尘和锈蚀，并且用于拆卸的螺纹孔一般都会损坏或锈蚀，就算螺纹是完好的，由于压盖和缸体拆卸时需要的力较大（因压盖上还需要装防尘圈，给螺纹剩下的空间有限，一般螺孔都是M5的，只有千斤顶的活塞杆和缸体内壁之间空间大可以布置稍大的螺纹孔）也很难拆下。建议适当扩大压盖和缸体内壁之间的配合间隙，让压盖外径和缸体内壁配合间隙在0.3―0.5mm为宜，这样当活柱（活塞杆）承受侧向力或弯矩时，由于防尘压盖和缸体之间的间隙小于导向套和外缸的配合间隙，则侧向力或弯矩由导向套传给外缸，而不会加在压盖上然后传递给外缸缸口薄弱的部位。
在液压缸的维修中，对于半环式的，拆防尘压盖时，一般用的拆卸方法是用螺栓焊在压盖上然后在螺栓上施力，或是用工装把螺栓卡在活柱或活塞杆上利用液压力的作用带出来，之后把螺栓割掉，把压盖磨平，这种拆卸方式很浪费人力和物力，而且在焊接的过程中很容易损坏活柱（活塞杆）、外缸体和压盖。对于现有的液压缸，那些活塞杆和缸体内壁空间大的可进行如下改造，将压盖的2个螺纹孔加大至M10―M16，并加工成通孔，使通孔对准在导向套上，平时用尼龙堵堵上，拆卸时拧掉呢绒堵，拧上螺栓，螺栓顶在导向套上后，交替拧2个螺栓，用螺栓螺纹的力量把压盖带出来。 对于液压支架的立柱，活柱和缸体内壁之间的空间小，布置不下较大的螺纹，把原压盖加长，缩短缸体半环槽到缸口的距离C（原设计C这段距离足够大，适当缩短这段距离不会影响缸体的强度，并且会减小拔防尘压盖的力），让压盖伸出缸口一段距离，压盖的环形槽留出取弹簧卡的空间，这样就留在缸口外部一个环形槽B，可以在环形槽上施力，或是做一个简单的工装卡在活柱上利用液压力带出压盖。为了取弹簧卡容易些，用窄弹簧卡比较好。半环处为了防尘，也可在压盖和三半环之间压一个O形圈。这种压盖虽然加工比原结构复杂些，伸出外缸约30 mm，外观上稍差，但在拆卸时施力简单方便，且不会损伤其他零部件，可大大提高立柱的拆卸工艺性。
对千斤顶也可做类似的改造，拆卸时可直接用尖锥等工具在环形槽上施力。立柱和千斤顶改造后可大量节省拆卸时间，并节省大量人力和物力。
4.半环的改进
三半环或四半环式的液压缸，有时使用后由于导向套对半环压得比较紧，或是半环有些许变形时比较难取，有的千斤顶半环较小，上面的拆卸孔直径一般仅有3 mm或更小，用挑针有时比较难取，假如在半环的头部做一个65°左右的斜面，拆卸时用扁铲或尖锥等工具很容易就可以从斜面处把半环剔出来，相对来说更容易取出。假如说改造后安装时不如以前用挑针方便可以保留小孔。
5.锁紧螺母式连接的活塞杆的改进
在液压支架的维设计中，大部分千斤顶的活塞和活塞杆的连接为螺纹联接，一般用2个粗牙的对顶螺母防松，防松效果很差，一些螺纹在变载荷和液压冲击下防松失效，联接松动，导致螺纹损坏，有的活塞从活塞杆上脱落并且把对顶螺母压碎，有的螺纹损坏后活塞很难拆下，这些拆不下活塞的，由于活塞杆前端较大，导向套在活塞杆上无法拆掉，只能按报废处理。建议该处联接设计为细牙螺纹，并在连接处加一个防转顶丝。即提高了防松效果还提高了联结强度和耐冲击性。
【参考文献】
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［２］雷天觉.液压工程手册［M］.北京:机械工业出版社,1990.
［３］综采管理手册,液压支架检修工艺与检修标准［M］.北京:煤炭工业出版社,1994.
