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《采煤机液压系统故障诊断与维修》实例分享

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:产品质量差 某矿使用MDY—150型采煤机主泵和液压马达经常出现故障,经查是产品质量问题。

《采煤机液压系统故障诊断与维修》实例分享

采煤机液压系统故障分析方法

(1)根据压力表指示的压力分析故障 压力表是监视液压系统工作正常与否的“眼睛”,主要观察背压表和高压表的压力是否正常,有下列几种情况:高压正常,低压不正常;低压正常,高压不正常;高低压都正常和高低压都不正常。一般来说,故障发生在与压力不正常有关的部位和元部件。按照以上对故障的分析,对症排除。

(2)根据机器牵引情况 由不牵引、单向牵引或牵引速度降低三种情况并结合背压压力下降情况进行分析。有时能快速找到故障的部位。

(3)综合分析方法 根据压力表显示的压力情况,牵引情况以及声音、温度等外表所能观察到的现象综合起来进行分析,是一个迅速有效地寻找故障的方法。因为一个故障可能从各个角度表现出来,而且不同的故障从各个角度表现出来的现象也不相同,只要抓住不同之处,进行分析,就能找到故障的部位。例如较难分析的故障:牵引速度随压力升高而显著下降。产生这个故障可以涉及到几种可能性,只要把几种可能性所表现出来的各自的特殊性区分开来,故障部位也就找到了。上述故障所涉及的可能性有:

1)主液压泵和液压马达漏损太大。

2)远程调压阀和高压溢流阀失调。

3)梭形阀后的管路漏油或高压表管子脱落。

4)主油路有严重的漏油。

5)补油单向阀密封不好。

以上五种情况都可能造成牵引速度随压力升高而下降。在分析时,首先观察背压表,若背压不降,可把可能性2)排除,因远程调压阀和高压溢流阀失调,系统的背压是下降的。要区分剩下四种可能性,可以让机器正向和反向牵引,若压力升高后有一个方向牵引速度正常,另一个方向牵引速度下降显著,则故障一定在4)、5)两种可能性上。故障找到了,但要确切找到故障部位,还要观察背压表的压力,故障4)背压要下降,故障5)背压不降,故障可以准确判断出来。若牵引速度正反两个方向都随压力升高而迅速降低,只有1)、3)两种可能性了。但这两种可能性所反映的故障现象相同,从牵引速度和背压压力表上来分析就难以区分。只有打开液压传动部的盖子进行检查,若高压表管子脱落和管路漏油,开盖即可发现,可能性3)的故障马上可以排除,若管子不漏,问题出在可能性1)上,即主液压泵和液压马达严重漏损。液压马达外泄量和外壳温度容易检查,因液压马达安装在机外,若液压马达漏损不大,外壳温度不高,问题就出在主液压泵上,确定后停机更换。同理,其他几种故障也可以用此方法分析处理。

1.主泵、液压马达故障

据统计使用一台MDY—150型采煤机的4个高挡普采工作面,每个工作面因采煤机故障每年平均停机152h,其中因主泵、液压马达故障而造成停机时间为43h。

导致主泵、液压马达损坏原因比较复杂,经分析有以下几方面:

(1)使用不当 由于操作者使用不当,不按操作规程作业,经常出现带负荷起动,超负荷运转,不使用冷却水等违反操作规程现象,导致采煤机主泵、液压马达早期损坏。

(2)油脂使用管理不当 油液在井下使用时,由于受污染得不到及时净化,油箱长期不清理或清理不彻底,有时新旧油不经过滤就混合使用,致使大量污物被吸入泵及液压马达,造成设备损坏。

(3)产品质量差 某矿使用MDY—150型采煤机主泵和液压马达经常出现故障,经查是产品质量问题。

主泵、液压马达损坏部位的修复如下:

(1)配油盘 主泵配油盘的配油面是影响泵质量的关键部位之一,使用中必须保证与转子的配油接触面达到85%以上。当配油盘的磨损厚度不大于渗氮层厚度的一半(即0.15mm),盘面伤痕数量不超过3个,环形刮伤深度在0.01~0.08mm之间时,研磨后仍能使用。方法:将配油盘放在二级精度的平板上,用一氧化铝研磨,边研磨边测其平面度和上下面平行度,然后在煤油中洗净,再抛光至Ra值为0.2μm,要求平面度不大于0.005mm,上下面平行度不大于0.02mm。当伤痕长度不大于10mm,环形刮伤深度在0.08~0.2mm时,可用刷镀技术补NW-D合金,刷镀后再按要求研磨平,镀层硬度与原氮化层硬度基本一致。

(2)配油面 缸体配油面也是在二级精度平板上磨平,抛光至Ra值为0.2μm,其平面度不大于0.005mm,与转子孔的垂直度不大于0.02mm。为防止金钢砂嵌入铜体内,缸体配油面研磨时不能使用研磨剂。

(3)转子孔

1)泵和马达的转子孔都是用手工研磨修复的,使用的工具是研磨棒,结构如图2-164所示。将转子孔径ϕ22mm(ϕ45mm)加大到ϕ22+0.250 mm(ϕ45+0.250 mm),在0~0.25mm范围内消除孔径的失圆和锥度,经抛光后配柱塞。方法:通过调整研磨棒胀紧螺母2,使研磨头直径增大,并分成5个等级,每个等级直径相差值为0.04mm,这样可以根据转子孔径大小,选择不同等级的研磨棒,使用起来方便。

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图2-164 转子孔研磨棒

1—研磨头 2—胀紧螺母 3—杆 4—把手(括号内为泵尺寸)

2)当孔柱配合间隙超差0.01~0.02mm时,可修复一次孔径,增加一个等级0.05。因此一个转子可以修复3~5次,从而大大延长转子的服务年限。

3)每修复一次转子孔后增加的最大容积常数的变化,泵为0.000882L/r,马达为0.022L/r,泵的最大理论流量变化量平均为1.3L/min,如果孔径由ϕ22加大到ϕ22+0.250 mm,其累积的理论流量增加4.43L/min。

(4)柱塞 柱塞可以电镀、刷镀和喷镀,其表面硬度应为60~64HRC,圆柱度允许差不大于0.001mm,配镀是以修复后的转子孔径为基准,配合间隙在0.015~0.025mm间进行选配。

(5)滑靴 球头松动的柱塞滑靴,当轴向串动量不大于0.15mm时,可以在胎具上推压或车床上滚合,边推压(滚合)边用手转动、推拉柱塞杆,直到滑靴与球面配合间隙不大于0.03mm为止,对于滑靴与柱塞的铆合球面脱落或松动严重的柱塞,只要球头不烧、无外伤,可以按上述方法配用新滑靴。

2.牵引液压系统故障——不牵引

以MG300系列采煤机牵引液压系统为例对其故障进行分析,如图2-165所示为MG300系列采煤机的牵引液压系统原理图

当发现机器在空载工况下左右都不能牵引时,首先要分析是电气故障还是液压故障,为此,当机器不牵引时必须要检查电气集中显示屏上的显示是否正常。如图2-166所示为MG300系列采煤机集中显示屏。

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图2-165 MG300系列采煤机牵引液压系统原理图

1—主液压泵 2—补油单向阀 3—梭形阀 4—压力继电器 5—背压阀 6—高压溢流阀 7—液压马达 8—刹车电磁阀 9—辅助液压泵 10—低压溢流阀 11—功控电磁阀 12—失压控制阀 13—回零液压缸 14—远程调压阀

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图2-166 MG300系列采煤机集中显示屏

1、2、3—电动机功率欠载、满载和超载时黄灯显示 4—松闸绿灯显示 5、6—电控操作时,牵引向左、向右黄灯显示 7、8电控操作时,左、右滚筒升降动作黄灯显示 9、10—超差和差速红灯闪烁显示 11—安全火花电源正常绿灯显示 12—非安全火花电源正常绿灯显示 T—电动机135℃和155℃过热红灯显示 P—低压失压红灯闪烁显示

当电动机起动、牵引把手离开零位后,集中显示屏上必须有电动机功率失载黄灯显示、松闸绿灯显示、安全火花电源正常绿灯显示和非安全火花电源正常绿灯显示。若这4种显示不正常,则故障一定发生在电气方面。

若显示正常,则故障一定发生在液压系统,可以按照出现故障时系统背压下降和不下降两种情况,大致确定故障所在的范围。

若出现故障时背压压力不降低,首先要分析哪些元件出现故障时不影响背压压力,本系统有以下几种可能性:

(1)功控电磁阀的故障 功控电磁阀的常见故障为电磁阀没有电,电磁铁吸力不足,或者拆装检修电磁阀后“P”口和“O”口安装颠倒,以及欠载电磁铁和超载电磁铁上的进线插头互相错位,这些都不能在电动机起动后电磁阀处于欠载工况下工作,油液不能进入回零液压缸,使之解锁,机器无法牵引。此故障可用测压装置接通功控电磁阀后的测压口S1,在机外观察有无油压显示,若开机后无压力,就是功控电磁阀的故障,可进一步检查此阀加以排除。

(2)阻尼堵塞造成控制油路不通 功控电磁阀前“P”口阻尼R4,为细直径的螺旋管阻尼;回零液压缸与远程调压阀之间的阻尼R2为小孔阻尼,这两处阻尼极易被脏物堵塞,若油路不通,回零液压缸则不能解锁,机器不能牵引。这种故障,往往发生在油液过脏,或油里进水后油被乳化,产生沉淀物而堵塞阻尼,R4阻尼堵塞也可通过测压口S1的油压压力来确定。

(3)刹车电磁阀的故障 刹车电磁阀是一只二位三通电磁阀,此阀与主电动机同步动作,由于电气或阀本身的故障,电动机起动后电磁阀不动作,制动器不松闸,失压控制阀打不开,致使回零液压缸不解锁,机器不能牵引。检查此故障时,可用测压装置测量S2测压口的压力,若无压力显示,说明刹车电磁阀不动作,可进一步检查确定故障部位加以排除。

(4)其他故障 如行程开关损坏,把手离开零位后行程开关不动作,使松闸电磁阀无电信号,阀不动作;主液压泵滚键,或掉传动齿轮;液压马达断轴以及压力继电器不动作等等都可以使机器不牵引。

若出现故障时背压压力降低,则与背压有关的元部件一定有问题。本系统大致有以下几种可能性:

(1)辅助液压泵损坏 该机的辅助液压泵为齿轮泵,泵漏损过大后,系统背压不能建立或背压很低;有的齿轮泵轴头油封损坏后液压泵吸气,油箱会出现严重的气泡,系统背压也会降低。当背压低于1.5MPa以下时,失压控制阀起保护作用,机器不能牵引;当系统背压低于1.3MPa以下时,压力继电器起保护作用,电动机不自保,电气显示屏会显示失压信号,要进一步确定是否齿轮泵损坏,尚需开盖检查。

(2)主液压泵和液压马达严重磨损 当主液压泵和液压马达的总外漏量等于或大于辅助液压泵的流量时,系统背压降低,出现不牵引现象。故障发生时,液压传动部分的油箱温度和主液压泵、液压马达的外壳温度比正常情况下高得多。有时,因液压马达质量不高,当工作中出现冲击压力时,会发生液压马达脱盘现象,外漏量大量增加,把液压马达输出轴油封胀破,使大量液压油窜到牵引传动箱内,造成液压油的大量浪费,必须及时更换液压马达。

(3)其他故障 因卡套管接头安装质量差,管子受油压作用后脱落,系统油液大量外泄,背压降低,甚至会造成机器不牵引。有时因低压溢流阀或背压阀调节弹簧损坏、调节螺钉松动或脏物堵死阀芯不复位等,都会使低压油路卸载,机器不能正常工作。

3.牵引液压系统故障——单向牵引

机器只能往一个方向牵引,不能反向,这也是牵引系统经常出现的故障。产生单向牵引的原因,可归纳出以下几方面:

(1)调速机构中的伺服阀上的R1阻尼堵塞 调速机构伺服阀上的回油阻尼只有两个ϕ0.08mm的阻尼孔,若其中一个被脏物堵塞,使调速机构中的推动液压缸有一个方向在调速中不能回油,这个方向就不起调速作用。R1阻尼堵塞是产生单向牵引的主要原因。在处理故障时,只需打开液压传动部上的小盖板,用细铁丝捅掉阻尼孔中的脏物即可。

(2)调速机构中的回零液压缸的故障 调速机构经拆卸后,由于安装和调整的质量不高,各活动件之间有蹩卡现象,尤其是回零液压缸,靠4只螺钉安装定位,对安装质量要求更高,若调整不好,在调速中,调速套中的弹簧拉不动回零液压缸中的活塞组件和杠杆机构,尤其当机器反向牵引时,回零液压缸组件要反向运动,容易卡死,使机器不能反向牵引,出现单向牵引时,系统的背压不会下降。

(3)牵引速度降低 把手柄打在正常牵引速度位置上,牵引速度明显降低,或在空载时牵引速度正常,当遇到阻力后牵引速度下降很快,甚至降到零速。在分析这种故障现象时,要区分是正反两个方向牵引速度均下降,还是仅一个方向牵引速度下降。

若正反两个方向牵引速度均下降,则有以下几方面的原因:

1)液压泵和液压马达容积效率降低,内、外漏损增加。当机器空载牵引时,牵引速度下降不显著,当牵引负载增加时,牵引速度随负载的增加而显著下降,这时背压也会有所降低,并且油箱温度上升,如继续使用会造成主液压泵或液压马达的严重损坏。

2)远程调压阀或高压溢流阀失调。这种故障在工作压力较高时出现。空载时牵引速度正常,达到一定压力后,牵引速度突然下降,甚至到零速。这种故障常为远程调压阀或高压溢流阀调节弹簧疲劳变形、弯曲或调节螺钉松动等,使调定压力降低,保护点降低所致。但背压不降。

3)梭形阀后的高压管路严重漏油,或高压表管子脱落。此故障相当于在主油路高压侧加一旁路分流,使进入液压马达的流量减小,牵引速度下降,由于此故障在梭形阀之后,故正反牵引速度均下降,严重时,背压也会下降。

若仅一个方向牵引速度降低,主要有以下几方面的原因:

1)主油路一侧有严重漏油环节存在,如高压管接头或间组结合面漏油。若漏油环节处在高压工况一侧,则压力油大量外泄,液压马达转速下降,阻力越大,压力越高,外泄也越多,牵引速度降低也越大,当漏油量接近辅助液压泵的流量时,将引起补油不足,背压下降,使低压保护起作用,停止牵引;若以上漏油环节处在主油路的低压侧,则因压力低外泄少,不至于影响正常牵引,牵引速度也不降低。(www.xing528.com)

2)补油单向阀的故障。若其中有一只补油单向阀密封不严,造成回油路这一侧高低压窜油,牵引速度下降,压力越高,速度下降越大,但背压不降。牵引方向改变后,这只单向阀成为补油打开状态,与阀的密封好坏无关。机器可以正常牵引。

以上是对牵引液压系统三种常见故障的初步分析,在实际使用中可能还会出现其他故障,需要通过实践去分析,逐一解决。

4.煤矿液压支架液压系统泄漏治理

(1)支架液压系统泄漏概况 液压支架是一种广泛应用于现代化矿山采煤行业的关键设备。其液压系统是以乳化液泵站所提供的高压乳化液作为动力,由立柱千斤顶液压阀(多路换向阀、液控单向阀、安全阀等)及其他液压附件组成。

泄漏是目前液压支架液压系统普遍存在的现象,主要是由于液体在液压元件和管路中流动时产生压力差及液压元件存在间隙等,引起泄漏。另外,矿井内恶劣工况条件也会对液压支架的密封产生一定的影响。

液压系统一旦泄漏,将会造成液压支架动作不灵敏,影响生产效率。严重时造成支架瘫痪,影响安全,甚至产生严重后果。

(2)泄漏的分类 液压系统的泄漏按泄漏部位分主要有两种,即固定密封处泄漏和运动密封处泄漏。固定密封处泄漏的部位主要包括缸底、各管接头的连接处等;运动密封处泄漏的部位主要包括活塞杆、液压阀阀杆。从油液泄漏的形式上可分为外泄漏和内泄漏。外泄漏主要是指乳化液体从系统泄漏到环境中;内泄漏是指由于高低压侧存在压力差以及密封件失效等原因,使乳化液在系统内部由高压侧流向低压侧。

(3)影响泄漏的因素

1)设计因素。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选择,由于设计中密封结构选用不合理,密封件的选用不合乎规范,在设计中没有考虑到乳化液与密封材料的相容形式、负载情况、极限压力、工作速度大小,环境温度的变化等。这些都在不同程度上直接或间接造成液压系统泄漏。另外,由于在液压支架的使用环境中有煤尘和杂质,所以设计中要选用合适的防尘密封,避免尘埃等污物进入系统破坏密封、污染油液,从而产生泄漏。设计中对运动表面的几何精度和粗糙度考虑不够全面,以及没有进行连接部位强度校核等,这些也会在液压系统工作中引起泄漏。

2)制造和装配因素。所有的液压元件及密封部件都有严格的尺寸公差、表面处理、表面粗糙度及几何公差等要求。如果在制造过程中超差,例如,液压缸的活塞半径、密封槽深度或宽度、安装密封圈的孔尺寸超差或因加工问题造成失圆,本身有飞边或有洼点、镀铬层脱落等,密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生,使其失去密封功能。因为零件本身具有先天性的渗漏点,在装配后或使用过程中发生泄漏。

液压元件在装配中应杜绝野蛮操作,如果过度用力将使零件产生变形,特别是用铜棒等硬物敲击缸体、密封法兰等;装配前应对零件进行仔细检查,装配时应将零件蘸少许液压油,轻轻压入,清洗时应用柴油,特别是密封圈、防尘圈、O形密封圈等橡胶元件,如果用汽油则易使其老化而失去原有弹性和密封机能。

3)油液污染及零部件的损伤。在液压系统的高压下,乳化液中会溶解较多气体,形成气泡。工作过程中,如果液压支架在极短的时间内,压力在高低压之间迅速变换,使气泡在高压侧产生高温,在低压侧产生爆裂。如果液压系统的元件表面有凹点和损伤时,乳化液高速冲向元件表面加速表面的磨损,引起泄漏。

井下采煤过程使液压支架的工作环境存在大量粉尘、煤灰等固体颗粒。立柱、千斤顶作为液压支架液压系统的主要执行元件,由于工作过程中活塞杆裸露在外直接和环境相接触,虽然在导向套上装有防尘圈及密封件等,但也难免将尘埃、污物带入液压系统,加速密封件和活塞杆等的划伤和磨损,从而引起泄漏。

由于工作环境潮湿、乳化液配比不合格或乳化液的破乳等原因使水进入液压系统,使乳化液失去其防锈性能和润滑性能,加速部件的磨损和锈蚀,造成泄漏。

密封件是由耐油橡胶等材料制成,由于长时间的使用,发生老化、龟裂、损伤等引起系统泄漏。如果零件在工作过程中受撞而受伤,会划伤密封元件,从而造成泄漏。

(4)泄漏主要防治对策。造成液压支架液压系统的泄漏因素是多方面的,以现有的技术和材料,要想从根本上消除泄漏是很难做到的。只能从影响液压系统泄漏的因素出发,采取合理的措施尽量减少液压系统泄漏。

首先,密封件的选择非常重要,如果设计之初没有全面考虑密封件泄漏的影响因素,将会给以后的生产带来无法估量的损失。

另外,在设计和加工环节中要充分考虑影响泄漏的重要因素还有密封沟槽的设计和加工。

选择正确的装配和修理方法,借鉴以往的经验,如在密封圈的装配中尽量采用专用工具,并且在密封圈上涂一些润滑脂

在液压油的污染控制上,要从污染的源头入手,还要采取有效的过滤措施和定期的乳化液质量检查。为有效地切断外界因素(尘埃、颗粒,水等)对液压系统的污染,可增加一些防护措施。

总之,泄漏的防治要全面入手、综合考虑才能做到行之有效。

5.单体液压支柱大修中液压缸密封失效的解决方案

单体液压支柱是广泛用于高档普采工作面的支护设备,其可靠性与寿命直接影响煤矿井下工作面的支护质量与安全高效生产。某矿区各矿在籍的单体液压支柱有近10万根,每年需要大修的支柱达3万多根,新增加和报废支柱基本保持在1万根左右,单体液压支柱实际使用平均寿命很难达到5年。每年都要在大修上投入大量资金,但修复后的单体支柱质量并不令人满意,各大修单位技术重点应该放到何处,是非常值得关心和急待解决的问题。

(1)液压缸修复方案的选择 通过对单体液压支柱多年大修的数据分析和调查,发现导致支柱密封失效的位置一般在活柱—活塞、顶盖液压缸等处的密封配合上,而主要故障点集中在液压缸活柱间(图2-167),支柱工作性能的可靠性很大程度取决于该密封点的工作能力。液压缸作为单体液压支柱的一个非常容易受损的部件,缸体内腔以锈蚀泄漏为主,同时工作状态和搬运时的磨损、磕碰也会使内腔尺寸增大、缸体变形,导致密封失效,因而对其修复方法的合理选择具有重要的意义。

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图2-167 泄漏点位置示意图

1)液压缸内壁镶不锈钢套工艺。由于不锈钢具有很强的防腐能力,代替液压缸易于腐蚀的内表面,增强了支柱的抗腐蚀能力,提高了支柱的使用寿命。该工艺采用先将D100mm孔的内径在原部位去掉一定厚度材料后镶入不锈钢套,经旋压完成定径,再用机加工恢复其内径尺寸和粗糙度等级。不锈钢套为定型产品,壁厚有0.8mm与0.6mm两种,根据使用经验,可选用规格为壁厚0.8mm的钢套,镗D100mm孔时需调整镗刀头的尺寸,镗完内孔后将不锈钢套嵌入缸体,多余不锈钢材料割除。旋压是最后一道工序,旋压实际上是通过旋压头上的滚柱对不锈钢套表面进行挤压,缸套产生塑性变形,从而使钢套紧紧地贴在缸体内壁上。旋压是通过压力使不锈钢套延展变形阻力变大,完成后的尺寸公差和内腔表面粗糙度应分别达到100mm和Ra3.2μm。采用该工艺修复的液压缸,大修后支柱的维修期延长60%以上,同时质量稳定可靠。

2)液压缸热喷涂修复工艺。ZD-1粉末涂料是一种非金属材料,具有优良的防腐耐磨性能,将它加热后,喷涂在液压缸内孔表面上作为防腐层,能彻底消除电镀金属层带来的阳极腐蚀。待修液压缸通过冷挤扩径、整形、热喷涂ZD-1粉末涂料、珩磨、检验多道工序后,即可检验出厂。

本工艺克服了镗削扩孔的繁杂工序,降低了机加工量,也避免了缸壁减薄问题,并由于液压缸在“冷挤扩径”过程中始终处于拉应力状态,因而兼有“冷挤硬化”效应,减少了弯曲变形,提高了液压缸强度。

(2)密封方式选用方案 通常液压缸—活柱之间采用Y形密封圈的密封方式。支柱工作时,乳化液由三向阀注入缸体内部,活柱与液压缸相对运动,由于液压缸筒体径向位移量的作用,其动密封点(Y形密封圈处)始终处于密封松弛状态,支柱内腔压力越高,液压缸筒体的径向位移量越大,密封点密封越松弛,同时,密封泄漏的可能性越大。当顶板快速来压,附加较大冲击载荷时,液压缸内腔压力瞬时增高50%以上,液压缸筒体径向位移量相应加大,筒体内表面与Y形密封圈的密封更加松弛,造成密封泄漏。大修中,可使用具有自动补偿功能的密封圈,对于内径胀大超差,表面粗糙度下降1~2级,缸体内壁麻坑直径小于2mm或表面涂层脱落等缺陷的液压缸均能达到良好的密封效果。具体工作原理是通过将高压乳化液引入密封圈内部,随着支柱内腔压力升高,密封圈与液压缸的接触面加大,从而在液压缸磨损处实现密封补偿。采用密封补偿和密封胀紧的密封方式,有效减少了Y形密封圈处的泄漏,减少了密封更换率及维修次数,具有良好的经济效益和社会效益。

6.单体液压支柱泄漏

国产DZ型单体液压支柱一个主要问题是泄漏。煤矿生产中由于泄漏造成工作面倒柱伤人的现象时有发生,这不仅危及工人安全,而且造成工作面实际支护密度减小,整个工作面的支撑力分布(沿煤层倾向)很不均匀,失去了该支柱本来具有的承载均匀的优点。因此,如何从根本上保证和提高支柱的密封性,对安全、高效生产有着十分重要的意义。

(1)泄露的主要部位

1)三用阀中的单向阀和卸载阀处。

2)柱头ϕ42mm孔处。

3)液压缸活塞处。

(2)泄漏原因

1)单向阀处的泄露,主要是由于煤粉和其他颗粒杂质的污染。从设计方面分析,该阀缺少必要的过滤防尘装置;从使用方法看,虽然操作规程规定升柱前要用注液枪冲洗阀嘴,但由于人为因素的影响,柱内工作液体的污染是难免的。

卸载阀处泄漏除有上述两种原因外,设计要求的加工精度也较难保证。即要想使阀均匀地压紧在阀座(左阀筒凸肩)处,需要多个相关零件的多处几何公差来保证(如连接螺杆两端螺纹,注液阀嘴的螺纹和装阀垫的端面处,左阀筒的凸肩处,螺纹处,阀边本身等)。

2)柱头ϕ42mm孔处泄漏有三方面原因。

①设计方面:柱头如ϕ42mm孔截面处的强度不足。材料为45钢,调质处理后σs=353MPa,[σ]=176~235MPa,经计算(计算过程略)ϕ42mm孔截面处应力σ=281MPa,σ>[σ]强度不够。

②制造方面:焊接工艺不合理,造成焊接后ϕ42mm孔变形(使用一段时间后变形加大)。

③使用方面:堆放不合理,搬运和回柱时砸碰,工作面用柱子打斜撑,强行回柱等都易造成ϕ42mm孔变形。

另外,密封圈失效或ϕ42mm孔镀层质量不好也可能造成泄漏。

3)活塞处泄漏原因。活柱镀铬层损坏(其原因主要有三个:一是搬运回柱中砸碰,二是工作面放炮时无必要的防护措施,三是镀层质量差易剥落),致使手把体和活柱间的防尘失效。煤粉等杂质从损坏的活柱镀层表面和手把体防尘圈间进入缸体上腔,堆积在活塞上部。活柱升降时,活塞刮带这些杂质,将缸体内表面镀层划伤或密封圈损坏造成泄漏。

Y形密封圈损坏失效,缸体变形也是活塞处泄漏的原因。

(3)解决办法

设计方面:

1)增加柱头ϕ42mm孔处的强度(在结构不变的情况下,可考虑更换材质,如改用27SiMn)。

2)增设过滤防尘装置,提高三用阀的抗污染能力。

3)增加活柱镀铬层防护罩。

4)设法减少影响卸载阀垫与阀座压紧均匀性的环节。

制造方面:

1)提高镀铬层质量(可考虑表面热处理,使之硬度提高后,再进行电镀。据日本《液压缸》一书介绍:这样能减小镀层内外硬度差,可增强镀层抗砸碰冲击的能力)。

2)改进柱头处的焊接工艺,有的厂家采用焊中及时校正,焊后再进行精加工修整(精镗后滚压,然后电镀),效果很好,值得推广。

使用维修方面:

1)加强工人技术培训,明确操作规程(包括贮、运、升、回柱),建立技术档案,定期检修。

2)工作面开缺口或局部需要放炮时各部位的柱子要加临时防护,各矿可根据具体情况用输送机的旧胶带,自制成可拆卸式的柔性保护套,用以防护活柱镀铬层。

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