立柱无支架技术（通用8篇）
立柱无支架技术 篇1
0 引言
随着社会经济的发展,施工技术也在不断进步和创新,随着S6公路桥梁立柱施工采用无落地脚手架这项新的施工工艺以来,相对工艺渐渐有所突破,取得了良好的经济效益和社会效益。在公路桥梁实施中,高架立柱施工技术需要脚手架,存在着施工成本高、周期长、对精度的控制难度大的问题。为了解决这一难题,改善桥梁工程产品质量、加快施工进度、提高经济效益并降低安全风险,在公路桥梁工程中使用立柱无支架是很好的选择。
1 常规桥梁的问题
在城市桥梁建设中,常规桥梁无法同时满足和谐施工,环境保护的双重要求。常规的立柱施工需要临时支架搭拆工序,施工机械落后而且陈旧,机械化的施工,需要密集的劳动力资源,而露天的、散装式的钢筋加工模式也不安全且不高效。脚手架的搭建对桥梁下方的绿化、交通影响非常大,大量的搭建脚手架,使得现场施工强度大,施工周期长,对施工人员的安全保障存在着不可避免的隐患。
2 立柱无支架的工艺和特点
打破传统的立柱钢筋分两部分加工的模式,将其合二为一,利用模具集体加工整体钢筋笼,并运到施工现场,整体吊装定位,无需安装脚手架。在柱顶安装操作台,人员可以使用登高车上下,形成模架一体化。立柱支架钢筋的合成,是在厂内加工铸造成钢筋模块,在承台顶层安装时采用汽车吊配安装合成,钢模块安装完成以后,借助登高车的高度,在定型钢板模块上搭设混凝土施工平台的这一工艺,就是现代广泛使用的立柱无支架技术。此施工工艺方案的广泛使用得益于它具有以下特点:
1)施工效率高,由于桥梁立柱钢筋笼是在车间一次焊接成形,安装时只需要整体焊装整个模块即可,工期相比于传统的立柱施工大大缩短了,而且减少了安装和暴露在外面的时间,生锈程度也明显降低,保护层的厚度得到保障,工程质量也得以提高;
2)可操作性强,安全系数高,采用模架一体化,相当于在立模的同时也完成了脚手架的搭设,免除了搭设和拆除脚手架的复杂程序,节省了时间和费用的同时,更重要的是排除了脚手架作业的危险;
3)施工方便,节约成本,钢筋笼的集中化加工和安装,将传统的分散式加工和安装方式打破,由高地、野外作业转变为平地、车间作业,施工程序简单了许多,有效降低了恶劣天气对施工进度的影响,减少了许多不必要的损耗;
4)对绿化的破坏作用相对较小,现如今,国家大力倡导绿色文明,实现生态和经济的可持续发展,这一技术的应用,可谓是顺应时代发展的需求。
3 立柱无支架技术的应用对策
3.1 科学制作钢筋加工模具
在公路桥梁施工之前,要先制作好合理的钢筋加工方案,才能保证好质量。钢筋加工模具有一定的通用性,可以随时依据钢筋大小进行调整,从而满足不同批号的桥梁建设的需求,才能更好的节省成本开支,减少不必要的材料浪费,保证桥梁的精准。
3.2 确定合理的施工位置
通常而言,合理的施工位置是桥梁建设中必不可少的一个重要环节。施工位置的确定,需考虑是否对环境有损害,是否可以实现交通的便利,施工难度的系数有多大,综合考虑这些因素后,确定好立柱的大概位置,然后按照确定好的位置进行填埋立柱,这样可以减少立柱无支架施工对其他施工建筑的影响。
3.3 钢筋笼的合理运输
钢筋笼是桥梁建设中重要的建筑材料,由于其体积较大,必须采取专业的运输工具———吊具。现今使用的吊具长为9 m,其上有足够的吊环,这很大程度上保证了钢筋笼的质量。钢筋笼的质量对于桥梁的质量起到至关重要的作用,这也就要求钢筋笼的质量必须够好,能保证这一要求,就必须要垂直状态的运输钢筋笼,减少吊具对钢筋笼的损坏。
3.4 钢模板的合理设计
施工单位对于钢模板的设计也是决定桥梁建设的一个分量很重的环节。钢模板的好坏取决于两个方面,混凝土浇筑,混凝土振捣时的振动及侧压力的影响。为了确保模板的拼接严密,防止爆模现象的发生,对对拉螺杆的刚度和强度提出了很高要求。施工单位可以采用螺丝钢管,提高钢管的刚度,从而保证钢模板的质量。
在现在公路桥梁建设中,钢模板的质量需符合国家标准。不仅如此,还要保证钢板的竖向承载力,保证承载施工过程中人员的重量,机械的负载,另外还需要考虑操作过程中平台的自重,以保证钢模板制作出来的成品平稳。
3.5 钢模板的合理安装
在公路桥梁建设施工中,模板设计完成后,需要把钢模板安装在桥梁工程上。施工人员在安装时,必须垂直高度的运输,以减少不必要的磨损。模板安装过程中还需要考验施工人员和吊机的配合程度,共同完成钢模板的作业,提高工作效率。作业人员工作时为了保证安全,必须使用双扣带。对于可以整片连接的花瓶式立柱,则在对立的两角牵制住就可以保持稳定;对于不可以完整拼接的钢模板,则要把模板相对的分开,分成相邻的两块,这样两块之间进行拼接的难度会降低,拼接也会足够平稳。安装上下两块钢模板完毕后,安装水平定位销、纵向拼缝的定位销和精轧钢螺纹定位销,最后用同样的操作手法安装整个操作平台。
整个平台安装成功以后,为保证立柱的垂直以及倾斜度,需在顶部的四个方向牵拉横绳,并且利用三角形的稳定性原理,进行一系列的检查。为了运输机具和工作人员的上下行动方便,建议安装简易电梯。
3.6 模板拆除
模板使用完毕后,还需要进行拆除,它与装模板时一样,同样使用汽车吊机这个工具,拆模之前,必须先把吊机钢绳悬挂钩好,最后拆除最上层的螺丝,模板拆除遵循先上后下的原则,逐层拆除。所有的连接以及支撑全部解除后方可轻敲模板,使其与混凝土分离,不可损伤边棱。在模板拆除过程中,对混凝土造成的那些细小裂缝要注意进行及时修复,进而保证混凝土的质量。模板拆除时禁止高空坠落,以防止这么多重量从这么高地方冲下来所带来的冲击力,对人所带来的不可避免的伤害。拆除过程中也必须有专人进行指挥,起吊机的立臂两边禁止站人。
4 结语
随着车辆的普及,城市交通压力逐渐增大,公路桥梁的出现就是顺应时代发展的产物,它在很大程度上缓解了交通压力。但是,传统的桥梁已经无法满足这一要求,它需要足够大的场地,并且会对底下的交通有一定阻碍,而立柱无支架施工技术的普及正好弥补了这一空缺,不仅降低了施工成本,还提高了工作效率。公路桥梁的良好建设,是施工人员更好的制作加工模具,保证钢筋笼的质量才可以产生的工艺成品。在公路桥梁建设以前,还得益于精准的选择施工位置,拼接模板,公路桥梁完成以后,拆除模板,这些都是一个完美的公路桥梁应有的环节。
参考文献
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立柱无支架技术 篇2
论文摘要：无支架翻模施工技术在薄壁墩施工中具有显著的优越性和科学性，与支架施工相比，具有省工、省料、速度快的优势，在创造良好的经济效益的同时，又提高了施工安全系数。
1 概述
立柱无支架技术 篇3
1 支撑力不足原因分析
支架的使用, 要考虑的因素很多, 从矿山压力控制角度讲, 基本原则就是支架支撑力分布应与顶板压力状况相适应, 同时考虑矿山的地质条件、技术条件、经济条件等三方面因素。工作面支架的首要任务在于管好顶板, 保证安全正常地生产。因此, 支架在各种顶板条件下, 应能有效地防止压坏、压死支架、冒顶、倒架等顶板事故的发生。显然, 为达到上述目的, 对支架的架型、工作阻力、初撑力、可缩量、防倒性能等均有一定要求, 其中支撑力无疑是非常重要的参数。支架支撑力不足的原因:
1.1 泵站压力低
目前乳化液泵站的额定压力为35MPa。液压支架的额定初撑力就是以此为依据设计的。而在实际生产中, 为便于工作面液压系统的管理和维护, 防止管道破裂, 调定泵压都小于设计要求值。
1.2 供液系统的压力损失大
由于移动式乳化泵站至工作面的供液距离长 (通常为100-200m) , 沿程压力损失大, 再加上各种阀件和管接头的局部压力损失和回油阻力, 以及系统的泄露和胶管弹性变形对压力能的吸收等因素的影响, 即使泵站压力达到额定值, 到达液压支架立柱下腔的液体压力也不能保证初撑力的要求。
1.3 供液时间短
为适应高产高效工作面的要求, 必须加快支护速度, 这就使支架的升柱时间短, 升柱动作结束后, 没有足够的时间来给支柱打压, 即没有达到初撑压力要求就停止供液了。另外, 由于多台支架同时动作, 主系统压力短时间内也难以达到泵站压力。
1.4 人为因素的影响
在实际工作中支架操作工常常是顶梁一接触到顶板就停止供液, 使立柱不能获得足够的初撑力而处于“等劲”状态。
因此, 复杂地质条件下, 尤其对中等稳定及破碎顶板来说, 回采过程中如何使支架达到足够的支撑力并均匀的分布, 对顶板管理具有重大意义, 保证安全生产。
2 提高支撑力的途径
2.1 提高供液压力
提高立柱的供液压力可以从三方面着手, 即提高泵站压力, 减少管路系统压力损失和加设增压设备。目前所使用的乳化液泵站的最大额定压力为37MPa, 增压不存在问题, I030201综采工作面将泵站原来设定的压力31.5MPa已调整至33MPa, 但压力升高, 在检修和生产过程中需要加强对泵站的维护管理, 系统的高压胶管和密封装置的耐压性能将面临挑战。减少管路系统压力损失包括减少沿程压力损失和局部压力损失两部分, 在泵站流量一定的情况下, 减少沿程压力损失应增大管径, 降低流速和缩短管长;减少局部压力损失就应采用大流量的阀件, 避免液流截面的突然变化, 减少管道的弯曲等。以上两种方法都对管件和阀件提出了更高的要求, 目前所使用的主进、回液管路以Φ51高压胶管为主, 继续提高高压胶管管径在技术和经济效益上都存在一定困难, 可行性不高。加设增压设备, 目前增压器增压系统具有自动补液和增压两个功能, 适用于在供液系统压力不高的情况下, 使支架达到初撑压力要求。
2.2 保证供液时间
在供液系统压力能够确保初撑压力的前提下, 支撑力的不足多数是因为供液时间太短, 液压支架的发展, 是采高不断增加, 立柱不断增高、增大, 由低压增加到支撑压力所需时间增长, 而生产过程中为了追机移架, 加快支护速度, 而没有足够的时间来保证初撑压力。
2.3 消除人为因素的影响, 实现初撑力的即时保证
操作人员在井下工作时, 由于主观原因造成初撑力不足是存在的, 对于中等稳定及破碎顶板来说, 为防止顶板的早期离层, 一般要求每台支架的初撑力及时达到且均匀一致。
通过对上述途径的分析, 结合I030201综采工作面的地质条件、技术条件、经济条件等三方面因素, 调试电液控自动补压功能在现阶段条件下, 能用最少的成本达到最大的效益, 管好工作面顶板, 保证安全正常地生产。
3 液压支架立柱自动补压的应用
3.1 启用电液控的自动补压功能后, 控制器在正常情况下, 会定时检测支架立柱压力, 立柱的支撑过程中如因某种原因发生压力降落, 当压力降至某一设定范围时, 系统会自动执行升柱, 补压到规定压力, 并可执行多次, 保证支护质量。
(1) 补压下限
(2) 补压上限
(3) 初撑压力
单次时间——一次补压的最大时限
补压间隔——两次补压的时间延迟
补压时间——允许补压的最大时限
补压次数——允许补压的最大次数
3.2 对I010201、I010202和I030201工作面的矿压资料进行详细收集, 根据所收集的数据初步分析, 确定三个关键参数补压下限20MPa、补压上限22MPa和初撑压力28MPa。
3.3 在I030201综采工作面选取1#至20#支架范围内顶板压力稳定, 支护条件可靠的支架做实验。因之前无成功经验, 实验中发现初步设定的相关参数有欠缺, 实验过程中没有显现自动补压过程, 初次试验结果不理想。再次对现场反复观测和检修、生产过程中对参数设定多次修改, 通过观察、记录、分析参数的变化, 电液控立柱自动补压功能试验成功, 最终确定了补压下限18MPa、补压上限20MPa和初撑压力26MPa这三个关键参数, 并修正完善了单次时间、补压间隔、补压时间和补压次数等相关参数, 同时发现了电液控立柱自动补压功能的启停的快捷键。然后在全工作面逐步实现了立柱自动补压, 保证了支架支撑力, 对支撑力实现均匀的分布发挥了很大的优越性。
4 效益预测
液压支架电液控自动补压的应用成功, 不仅具有良好的经济效益, 而且取得了良好的社会效益。
4.1 实现工作面支架的自动补压, 提高了工作面支护的可靠性, 加强了顶板管理, 保证了安全生产。实现自动补压后, 通过观测支架支撑力数据显示, 达到标准的支架由70%提高到了95%以上。
4.2 实现工作面支架的自动补压, 自动化程度显著提高, 明显降低了工人的劳动强度, 改善了劳动环境, 每班的支架工由原来的7人减少至5人。
4.3 提高了综采工作面单产单进的能力, 使地质条件相对复杂条件下的安全高效开采技术水平有了进一步的提高, 减少了顶板事故的几率。
参考文献
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液压支架立柱故障分析及修复工艺 篇4
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。
1.外缸体;2.中缸体;3.中缸活塞密封;4.活柱活塞密封;5.活柱;6.大导向套静密封;7.大导向套;8.大导向套动密封;9.小导向套静密封;10.小导套;11.小导向套动密封;12安全阀;13.操纵阀;14.液控单向阀;15底阀
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。
摘要：本文结合作者液压支架立柱维修经验, 对液压支架立柱存在的典型故障进行分析, 并提出分析所用的方法。同时针对典型的零部件的失效形式, 介绍了常用的修复工艺, 对液压支架检修工作具有很强的指导意义。
关键词：液压支架,立柱,故障,修复
参考文献
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液压支架立柱的装配和漏液原因 篇5
1.密封概述:
不同的角度对密封进行分类, 一般可分为运动密封和固定密封两大类 (即动密封和静密封) 。运动密封又可按运动方式分为转动密封、往复运动密封盒旋动密封。
1.1 材料
材料是密封技术的物质基础, 由于被密封的介质具有各种不同的特性, 因此要求材料具有不同的适应性, 没有品种繁多的密封材料是办不到, 以用得最多的橡胶为例, 天然橡胶已远远不能满足工程上的要求, 各种人工合成橡胶的出现, 使密封技术取得很大进展, 目前广泛用作密封件的橡胶有丁腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶和聚氨酯橡胶等, 国外还用有共聚氯醇橡胶、磷腈橡胶等, 这要求合成化学工业不断提供新的橡胶制品, 应当指出的是, 在选择密封材料时, 不应笼统的采用某类耐酸胶或者耐油胶, 因为不论是酸或乳化液, 其种类繁多, 特性各异, 即使同一种酸, 浓度不一样, 特性也不同, 因此, 应根据介质的具体情况, 有针对性地选择合适材质。
1.2 加工工艺
良好的加工和成型工艺是保证密封件尺寸精度、表面特性和提高抗腐、耐磨能力的有效手段, 与密封有关的加工工艺包括模压、浸渍、喷涂、烧结、焊接、电镀和表面热处理等, 同一材料, 如果处理工艺不同, 几乎可以得到完全不同的材料特性。在喷涂陶瓷方面, 目前采用等离子喷涂方法, 但是喷涂之后的表面致密性差, 多孔, 易炸裂, 不能满足密封要求, 如果工艺上加以改进, 则是一种耗材极少, 抗腐蚀性优异的好办法。在电镀方面, 如果镀层厚度不均匀, 易脱皮, 用在金属空心O形环表面上会直接影响密封效果。这方面的问题大多是镀前的表面处理进行的不好所造成的。只要在酸洗、除油、除锈等方面严格操作, 电镀方面就不会有什么突出的质量问题。
模压工艺在密封件制造工艺中用得较多, 但许多橡胶密封模压的尺寸和精度, 常常被人们忽视, 以为他们是弹性体, 尺寸差一点没关系, 所以压出后的成品往往形状、尺寸, 特别是必要的公差得不到保证, 且分型面上常有飞边和毛刺, 这对于密封都是很不利的, 以用得很多的橡胶O形圈为例, 它是以给定的压缩变形量来工作的, 假定往复运动的O形圈工作时压缩变形量为10%, 如果因尺寸精度差, 保证不了10%, 就会产生泄露, 此外, 由于O形圈以预拉伸状态安装在活塞上, 当运动摩擦发热时, O形圈不是热膨胀, 而是热收缩 (拉伸状态下的橡胶受热收缩称焦耳效应) , 这样也可能使压缩变形量小于10%而泄露。所有密封设计人员必须严格给定尺寸和精度, 并考虑此种效应引起的收缩量, 生产出在自由状态下具有严格尺寸和精度的密封件, 而对那些易变形走样的弹性元件应密封包装, 限期使用, 过期作废。
1.3 腐蚀和防腐
密封面的腐蚀是引起泄露的主要原因之一, 密封设计的同时, 常常必须考虑防腐问题。腐蚀有均匀腐蚀、浸蚀或汽蚀、电化学腐蚀、点蚀、间隙腐蚀和晶间腐蚀等。一处被腐蚀常常是多种腐蚀原因引起的, 作防腐处理时, 应妥善分析, 区别对待。有的人在做腐蚀设计时, 常常不加分析地滥用不锈钢, 这是很错误的, 选用不当, 不但不能解决防腐问题, 而且会浪费昂贵的镍铬特殊合金材料。
2.立柱原理及结构
液压缸按照作用方式可分为单作用液压缸和双作用液压缸, 液压支架的立柱属于双作用双伸缩液压缸, 立柱由外缸筒、二级缸筒、活柱和导向套组成 (图1) , 为了保证液压支架达到原设计的工作阻力, 要求立柱部件动作顺序必须按照二级缸动作完全部行程, 其次动作活柱的顺序, 通过二级缸底部安装的单向阀来实现。
二、立柱的装配及注意事项
1. 密封的装配的要求
1.1 装配前保证密封件的存储地点凉爽、干燥和避光, 避免密封变形失效。
1.2 检查密封件的沟槽区域是否存在可能造成密封件损伤的地方, 去除金属件上所有尖锐的边缘和毛刺, 特别注意安装时需要通过或滑过的孔道、沟槽和螺纹, 尤其是安装活塞杆密封和活塞密封的部位, 使用专用的纱布磨头进行表面处理, 要求沟槽地面的光洁度 (Ra≤1.6um) , 沟槽的侧面的光洁度 (Ra≤3.2um) 。
1.3 清除所有密封件的沟槽区域, 保证不存在金属颗粒和其他污染物。检查所有靠近密封件装配通道的金属表面是否存在污垢、细屑或其他污染物。
1.4 安装导向套静密封圈时, 如经过的螺纹直径和密封件直径之间的间距很小, 必须使用某种形式上的遮盖螺纹的保护装置, 防止密封安装过程中损坏唇形, 导致漏液。
1.5 组装密封的过程中在所有的密封件和金属件上涂抹足够量的干净的工作流体或兼容的润滑脂。
1.6 安装导向环前, 轻轻地挤压导向环切口两端, 使其重叠, 切口宽度应该符合以下要求:
1) 直径≦50mm, 宽度为1.50至3.00mm
2) 直径≦120mm, 宽度为3.50至5.00mm
3) 直径≦250mm, 宽度为7.25至9.00mm
4) 直径≦550mm, 宽度为15.00至17.00mm
1.7 导向环安装就位会“卡”进自身的沟槽里, 若密封左右同时有两个导向环时, 则选择导向环使两个切口大约呈180度。
1.8 O形密封圈是压紧型密封, 故在其装入密封沟槽时, 必须保证O形密封圈有一定预压缩量, 一般截面直径压缩量为8%～25%。O形密封圈对被密封表面的粗糙度要求很高, 一般规定静密封零件表面粗糙度Ra值为6.3～3.2um, 动密封零件表面粗糙度Ra值为0.4～0.2um。
1.9 装配前需将O形圈涂润滑油。当工作压力超过一定值时 (一般10MPa) 时, 应安装挡圈, 需特别注意挡圈的安装方向, 单边受压, 装于反侧。
1.10 装配时不得过分拉伸O形圈, 也不得是密封圈产生扭曲。
1.11 唇形密封圈在装配前, 要仔细检查密封圈是否符合质量要求, 特别是唇口处不应有损伤、缺陷等。
1.12 在装配中, 应尽力避免使其有过大的拉伸, 以免引起塑性变形, 当现场温度较低时, 为便于装配, 可将唇形密封圈放入60度左右的热油中加热, 但不可超过唇形圈的使用温度。
2. 立柱部件装配要求
2.1立柱的外缸、中缸由于在使用过程中, 产生锈蚀, 返厂检修过程中, 为了保证表面粗糙度, 保证密封的损坏, 需要对外缸和中缸进行珩磨加工, 珩磨加工是内孔加工的一种有效方法, 它是利用可涨缩的磨头使珩磨压向工件的表面, 以产生一定的接触面积和相应的压力, 在适当的冷却液作用下, 油石对被加工表面进行加工, 从而改善缸筒的表面质量, 在珩磨过程中采用定量进给的珩磨过程, 珩磨后的缸筒的内表面的光洁度 (Ra≤1.6um) , 保证了密封在运动过程中保证密封完好性。
2.2 立柱缸口螺纹的位置:目前使用的立柱外缸和中缸全部使用导向套螺纹固定, 目前有两种不同位置, 一种是立柱的静密封配合位置的缸口在螺纹的外侧, 另外一种是立柱的静密封配合位置的缸口在螺纹的内侧。
2.2.1 螺纹在缸口的内侧:立柱的外缸和中缸在加工阶段为装配考虑, 缸口位置处有30°倒角, 由于倒角过大, 导向套根部位置处安装O形圈时, 起不到作用, 外部的水容易通过倒角部位进入立柱缸口位置, 经过一段时间后, 缸口产生锈蚀, 表面粗糙度等级降低, 由于缸筒内部压力变化的原因, 导向套的静密封随着压力的变化, 也在相对运动, 当静密封被迫将唇形磨损, 就会产生漏液现象。
2.2.2螺纹在缸口外侧:由于螺纹在立柱的外缸和中缸的外侧, 外部少量的水经过导向套的根部进入缸筒内, 水只停留在静密封的外侧, 由于缸口静密封位置处于乳化液浸泡中, 在一定程度上能够缓解静密封位置处的锈蚀, 间接地使静密封的寿命得到了延长, 从尔保证立柱的正常使用。
2.3缸口修复工艺:当立柱的工作循环达到3000次以上时, 立柱的外缸和中缸口由于锈蚀, 产生斑坑, 导致缸口粗糙度的等级降低, 静密封在使用过程中磨损加剧, 导致漏液。为了改变漏液的状况, 需要对缸口进行修复, 修复工艺如下:
2.3.1 加工流程:找正—装卡—车 (镗) 口部—焊接— (机床) 找正—装卡—车 (镗) 。
2.3.2 加工所需设备:CA6180车床、T6916D落地镗铣床。
2.3.3 不锈钢焊丝材料:焊条采用A107不锈钢焊条。
2.3.4 工艺手段:
1) 找正, 焊接前找正不大于0.1mm, 装卡至加工位置。
2) 车 (镗) 油缸缸口, 单边车下1.5mm。
3) 补焊, 补焊油缸缸口修复位置, 单边补焊3mm, 要保证焊接的熔化深度为0.1mm-0.2mm, 保证加工的余量, 焊接后放置于常温后方可进行机架。
4) 找正, 焊接后找正不大于0.03mm, 装卡至加工位置。
5) 精镗, 将缸口精镗至要求尺寸。
6) 去毛刺, 打磨缸口, 保证加工粗糙度不低于1.6um。
修理完成, 按照图纸的技术要求对被修缸口进行检测, 并做好记录。
2.4 首先将二级缸组装到一级缸, 然后将活塞杆组装到二级缸内, 尽可能垂直进行安装, 这样由于重力的原因, 立柱的密封可能达到最大可能的保护, 防止在组装过程中拉伤或碰伤密封, 立柱的组装倒角应该尽可能地延长和平缓, 确保所有边缘没有毛刺, 组装倒角和缸壁的相交处要圆滑。
2.5 在组装导向套过程中, 当使用自动旋转装缸设备组装导向套时, 活塞密封相对于缸壁以及活塞杆密封件相对于活塞杆的最大表面线速度不能超过0.1米/秒, 转速 (转/分钟) =线速度 (米/秒) *19108/直径 (毫米) , 最大转速=1900/直径 (毫米) 。
2.6 完成组装后, 使用立柱试验台进行密封性能试验, 在测试前使用较低的压力缓慢地全冲程的动作几次, 以彻底地清除掉液压缸内残存的气体, 防止狄塞尔效应的产生, 狄塞尔效应即含有易挥发成分的气体在快速上升压力的作用下发生局部爆燃的现象, 在爆燃瞬间可能会对密封造成伤害。
三、立柱漏液的故障分析及对策
1 立柱漏液的分析
1.1 密封槽的底径过大, 安装O形密封圈和Y 形密封圈的槽底直径, 如在使用过程中由于锈蚀的缘故, 使用砂轮片进行打磨, 导致密封槽底径变大, 则密封圈的压缩余量变大, 装配时会造成密封件的损坏。
密封圈装入槽内以后, 应该用游标卡尺检查其外径大小 (及检查密封圈的压缩余量) 。一般情况下, O形密封圈的直径方向应有0.6～0.7毫米左右, Y形密封圈应有0.6～1.5毫米左右的压缩余量。
1.2 装配过程中, 用螺丝刀等工具按压密封圈造成的损伤, 通常情况下, 安装导向套时, 缸筒的倒角合乎要求, 如不能到位, 使用铜棒轻轻敲打, 在密封圈产生变形的同时, 导向套可顺利的装入缸筒内, 如果导向套或活塞不符合要求, 密封圈被卡住, 如果使用螺丝刀等工具强行安装, 密封圈被划伤, 尤其是Y形密封或组合活塞密封, 更难于装配, 因此, 欲不使其划伤, 密封圈四周应圆滑, 呈收缩状, 在密封圈处于贴紧状态下, 再将导向套装进去。
1.3 立柱导向套的密封沟槽和Y形密封尺寸不相配时导致密封件急剧磨损, 立柱导向套的Y形密封式静密封, 所谓的静密封相对位置无运动的趋势, 在立柱动作过程中, 由于缸筒内部压力的变化, 密封件在槽内始终处于被压缩, 又复原的反复运动状态, 尤其是在高压和负压反复出现的场合, 密封件将前后移动, 目前立柱外缸和二级缸的静密封处锈蚀严重, 需要重新车削、焊接、车削加工, 密封接触要求缸口的表面粗糙度Ra<=0.4um, 由于目前修复设备和工艺手段的限制, 修复完成的立柱缸口的表面粗糙度Ra>=2.0um, 最后导致立柱导向套静密封磨损加剧, 导致立柱漏液。
1.4 立柱导向套和活塞密封的沟槽表面粗糙度达不到技术要求, 目前立柱导向套大部分使用表面镀锌处理, 由于长期在潮湿环境下使用, 密封沟槽十分容易锈蚀, 在打磨过程中发现密封沟槽已经锈蚀, 出现斑坑现象, 由于锈蚀坑斑尺寸小, 密封是耐高温聚氨酯, 无法再工作时补偿锈蚀斑坑, 高压液体通过锈蚀斑坑向外泄露, 导致立柱出现渗液或挂液现象, 另一方面由于表面光洁度达不到技术要求, 由于压力的变化, 导致密封磨损加剧, 出现漏液现象。
2 立柱漏液的防范措施
通过分析, 立柱的泄露主要有4种原因, 第一, 密封的结构和材料。第二, 密封在安装过程中损坏。第三, 立柱导向套沟槽的锈蚀引起。第四, 立柱缸口的锈蚀导致静密封唇形磨损, 导致漏液, 主要从以下几个方面进行预防:
2.1 选择目前市场比较成熟的密封材料和合适的密封结构, 不断在密封结构方面进行改进, 如导向套静密封应该选用聚氨酯的Y型唇形密封, 如选用橡胶材料的O形圈, 由于材料的原因, 立柱的泄露周期将会缩短。
2.2 必须严格按照密封安装的操作规程, 严禁使用尖锐的工具进行密封安装, 在安装密封时必须进行涂抹能够溶于水的润滑脂。
2.3 导向套的密封沟槽锈蚀产生斑坑是泄露的主要原因, 目前导向套表面镀锌处理 存在着弊端, 应该选用导向套表面镀铜处理, 一方面可以减少泄露, 另一方面可以节约成本。
2.4 立柱的缸口锈蚀, 导致静密封磨损失效, 产生泄露, 缸口应该采用镀铜工艺或者采用不锈钢包层处理, 能够有效的缓解缸口锈蚀问题。
四、结束语
为了改变立柱漏液的状况, 在实际工作中严格安装操作规程进行修复立柱, 按照要求进行密封的装配, 在规定的转速下进行组装立柱, 除此以外, 在立柱的材料和加工方面进一步得到改进和提高, 立柱的漏液率将会大大地降低。
摘要：液压支架立柱的密封的装配的准备工作及注意事项, 从机械损坏、表面粗糙度状况、密封状况方面分析判断立柱漏液的原因及其预防纠正措施。
立柱无支架技术 篇6
目前, 国内外诸多学者致力于液压支架立柱修复和再制造工艺的研究, 提出了许多基于不同原理的修复方法, 比如电镀技术、化学镀技术、不锈钢镶套技术和激光熔覆技术等。 山东能源机械集团大族再制造有限公司的研究者认为, 激光熔覆具有稀释度小、熔覆层结合好、组织致密和绿色环保等优点, 适用于液压支架立柱的再制造。同时, 他们分析、比较了不同粉末材料后认为, 高硬度涂层不利于立柱表面的后续加工。因此, 将该公司专门研制的JG-3铁基合金粉末熔覆于立柱表面, 可以获得硬度不高却具有较好耐磨性、耐蚀性的熔覆层。然而, 采用此方法会导致涂层厚度不均匀, 所以, 单边厚度需达到1.3~2 mm才能满足工艺要求。同时, 在后续加工中, 还要去除大部分涂层, 单边厚度保留在0.5 mm左右。这种做法不仅会浪费材料、消耗时间, 还会在很大程度上影响整体的生产效率。
针对上述问题, 本文提出采用“两步法”工艺对液压支架立柱表面进行再制造, 即先以高效能超音速等离子喷涂设备将JG-3铁基合金粉末喷涂于液压支架立柱表面上, 形成均匀、致密的涂层, 然后再用激光熔覆设备对涂层进行熔覆, 进一步提高涂层的结合强度。
1试验材料和方法
1.1试验材料和设备
喷涂粉末为山东能源机械集团大族再制造有限公司专门研制的JG-3铁基合金粉末, 粉末粒度为160~320目, 其主要的化学成分如表1所示, 粉末形貌如图1所示。试样选用尺寸分别为25 mm×16 mm×5 mm (用于检测涂层增厚) 和300 mm ×400 mm×5 mm (用于检测沉积效率) 的45#钢, 还有φ90 mm ×500 mm的废旧液压支架立柱 (用于涂层熔覆) 。喷涂设备采用自主研发的高效能超音速等离子喷涂系统, 如图2所示。在喷涂前, 要用丙酮清洗试样, 去除表面的污染物, 然后再作喷砂处理, 提高基体的清洁度、表面粗糙度和涂层的结合强度。
1.2喷涂方法
固定喷涂主气Ar的流量为110 L/min, 次气为H2, 送粉量为50 g/min, 送粉气为Ar, 喷枪移动速度为50 m/min。在整个过程中, 采用正交设计原理, 选择JG-3铁基合金粉末的喷涂工艺参数, 包括喷涂电流、喷涂电压和喷涂距离, 每个参数分别选取3个水平值, 根据L9 (34) 正交表建立正交设计方案, 如表2所示。对25 mm×16 mm×5 mm的试样做喷涂试验, 每个试样喷涂10个井比较涂层的厚度。
采用Spray Watch CCD在线测试系统检测优化好的参数下的喷涂粒子的速度、温度;采用优化好的喷涂参数喷涂300 mm ×400 mm×5 mm的试样, 检测涂层的沉积效率。在此, 具体的做法是:预先在送粉器内装100 g的粉末材料, 将参数调至最优值, 并喷涂已称重的试样。待粉末喷涂完毕后, 计算试样的增重, 增重与所喷涂粉末的质量之比为涂层的沉积效率。
1.3熔覆方法
采用优化好的喷涂参数喷涂经表面处理后的φ90 mm×500 mm废旧液压支架立柱, 从而得到不同厚度的涂层, 并对涂层进行激光熔覆。其固定熔覆功率为3 k W, 光斑直径为12 mm, 采用正交设计原理选择涂层的熔覆工艺参数, 包括涂层厚度、熔覆线速度和熔覆步距, 每个参数分别选取3个水平值, 并根据L9 (34) 正交表建立正交设计方案, 比较熔覆层的表面形貌, 如表3所示。同时, 要将熔覆后的试样切下一小片制样, 通过显微硬度计检测熔覆层和基体的显微硬度, 通过扫描电镜观察和分析熔覆层的剖面显微形貌。
2试验结果和分析
2.1喷涂试验
表4为喷涂工艺三因素三水平的正交试验表。试验结果表明, 影响JG-3铁基合金涂层沉积的喷涂工艺参数的主次顺序为喷涂距离>喷涂电流>喷涂电压。获得最优涂层厚度的工艺参数为电流420 A、电压160 V、喷涂距离80 mm。
高效能超音速等离子喷涂的速度为400~700 m/s, 温度为2 000~3 000 ℃。由图3可知, JG-3铁基合金粉末粒子的速度在350 m/s左右, 温度在3 000 ℃左右, 速度相对较慢, 温度相对偏高。这主要是因为JG-3铁基合金粉末粒径在100μm左右, 并且密度也相对较大, 导致单个粒子的质量相对较大, 加速能力相对较差, 所以, 速度相对较慢。由于粒子的速度相对较慢, 在射流中飞行的时间相对较长, 加热时间也相对较长, 因此, 粒子温度相对较高。
由表4可知, 喷涂距离越近、喷涂电流越大, 涂层增厚越大, 涂层增厚会随着电压的上升呈先增大后减小的发展趋势。这是因为JG-3铁基合金粉末粒子的粒径相对比较大, 在飞行过程中, 其加速能力相对有限, 喷涂距离越近, 其速度越大, 涂层的增厚越大。当喷涂距离继续缩短时, 射流会烧损涂层及其基体, 因此, 可将喷涂距离定为80 mm。电流对喷涂主、次气有电离作用, 电流越大, 气体电离程度越大, 膨胀程度也越大, 有利于提高粒子的速度, 所以, 电流越大, 涂层增厚越大。此次试验以H2为次气, 通过调节H2的量来调节电压。H2对等离子射流的温度影响比较大——当H2的量增大时, 有利于提高粒子的温度;当H2的量达到一定程度时, 粒子将出现过融现象, 进而影响粒子的沉积。由此可见, 涂层厚度会随着电压的升高而呈现先增大后减小的情况。
利用表4中优化好的喷涂参数检测JG-3铁基合金粉末的沉积效率, 测得其沉积效率在75%左右。
2.2熔覆试验
表5为熔覆工艺三因素三水平的正交试验表。试验结果表明, 影响JG-3铁基合金涂层表面形貌的熔覆工艺参数的主次顺序为涂层厚度>熔覆线速度>熔覆步距。由表5可知, 涂层越厚, 熔覆线速度越快, 熔覆层越容易开裂, 如图4所示。出现这种情况的原因是, 涂层厚度越大, 熔覆过程中需消耗的能量越多;熔覆线速度越快, 为涂层提供的能量越少;当二者都比较大时, 涂层得不到足够的熔覆能量, 进而导致涂层与基体难以充分融合。此外, 在熔覆过程中, 因为热量集中会产生比较大的拉应力, 所以, 在拉应力的作用下, 熔覆层结合不充分的部位就会出现开裂的情况。
图5为不同厚度熔覆层的显微形貌, 其熔覆参数如表6所示。由图5可知, 熔覆层均匀致密, 几乎没有孔隙, 与基体结合紧密, 缺陷较少, 并且其形貌与基体极为相似, 不依靠界面缺陷是很难将熔覆层与基体区分开来的。另外, 在检测熔覆层和基体的显微硬度时, 测得熔覆层的显微硬度在600 HV左右, 基体的显微硬度在300 HV左右。
综上所述, 不同厚度的涂层在不同的熔覆线速度和熔覆步距下可以制备性能比较好的熔覆层。经过综合考虑, 熔覆工艺的相关参数值为:涂层厚度为0.7 mm, 熔覆线速度为12 mm/s, 熔覆步距为10.5 mm。采用这种工艺的原因是, 熔覆层表面比较粗糙, 需对其进行一定的磨削加工。如果熔覆层比较薄, 很可能会将熔覆层磨掉, 磨出基体, 影响产品质量;如果熔覆层比较厚, 则会浪费一定的材料;如果熔覆线速度比较慢, 则会延长熔覆时间, 增加成本, 导致工件受热变形;如果线速度比较快, 则会导致熔覆层开裂。由于激光光斑宽度仅为12 mm, 如果步距比较长, 则会影响熔覆层的搭接效果;如果步距比较短, 则会延长熔覆时间。
总而言之, 本试验仅初步探索了“两步法”再制造液压支架立柱的相关情况, 并为今后的相关工作提供参考依据, 但是, 其喷涂工艺和熔覆工艺还需进一步完善。
3结论
影响JG-3铁基合金涂层增厚的高效能超音速等离子喷涂工艺参数的主次顺序为喷涂距离>喷涂电流>喷涂电压。在喷涂过程中, 因为JG-3铁基合金粉末粒子的速度快和温度高, 所以, 能够保证涂层的质量。
影响JG-3铁基合金熔覆层表面形貌的激光熔覆工艺参数的主次顺序为涂层厚度>熔覆线速度>熔覆步距。涂层越厚、 熔覆线速度越快, 涂层越容易开裂。
“两步法”制备的熔覆层均匀致密、结合较好、缺陷较少, 有较高的质量。
摘要：简要介绍了“两步法”工艺再制造液压支架立柱, 采用正交试验法研究了喷涂距离、喷涂电压和喷涂电流等工艺参数对JG-3铁基合金粉末粒子沉积的影响, 涂层厚度、熔覆线速度、熔覆步距等熔覆工艺参数对熔覆层表面形貌的影响, 检测了优化后喷涂粒子的速度和温度, 分析了熔覆层的表面形貌和剖面显微形貌。结果表明, 影响JG-3铁基合金粉末粒子沉积的喷涂工艺参数的主次顺序为喷涂距离、喷涂电流、喷涂电压;影响熔覆层表面形貌的熔覆工艺参数的主次顺序为涂层厚度、熔覆线速度、熔覆步距。在此过程中, 喷涂粒子的速度和温度比较高, 熔覆层均匀致密、结合较好、缺陷较少。
关键词：“两步法”,等离子喷涂,激光熔覆,熔覆层
参考文献
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立柱无支架技术 篇7
1 双伸缩立柱的基本结构
笔者将其基本结构分析如下。它的结构主要有外缸、中缸和活柱两个缸体一个柱体等组合而成。说起外缸它是有缸底焊接在一起的缸筒组成。在它的上端装有导向套, 可以起到限制和引导的作用, 用来对密封元件支撑。
中缸就是与柱塞焊接或旋入一起的缸筒。在它的上面同样有旋入或集成的导向套, 用来对密封元件支撑。
活柱是配有导向环和外置动态活塞密封, 在生产中把活柱塞腔和环形腔分隔开。
底阀用于双伸缩立柱, 主要是用来控制立柱二级缸与小柱的伸缩。在升柱时由固定的接口向下腔供液, 达到一定程度时中缸体伸出, 此时液力推开中缸下部的底阀使小柱逐渐伸出。而在降柱时, 再由另一个接口进入液体, 此时中缸降缩至缸底, 顶杆将底阀顶开使小柱下降。
2 双伸缩立柱的工作原理
双伸缩立柱它是由控制阀组连接到立柱下腔口, 来完成初撑力与工作阻力。并由控制二级缸与活柱的伸缩程序, 来加以保证控制两级缸获得相同的恒定工作阻力。
另外, 液压支架双伸缩立柱在工作中实现立柱伸出, 立柱负载的工作特性。在工作中, 双伸缩立柱通过外缸上的固定接口, 压力液被引导至中缸底端, 使中缸首先伸出。当活柱一直伸出到支架顶梁顶住顶板, 并且形成初撑压力。当压力液的动力进入活塞腔时, 再到达支架基座, 此时依据活塞相应的面积关系, 在各个活塞腔内产生压力。在工作中, 当调定压力超过限制时压力液可以排除, 中缸就缩回。
3 双伸缩立柱的参数
笔者将液压支架双伸缩立柱的参数集合于表1, 请参考。
4 双伸缩立柱的控制形式
我们知道, 当双伸缩立柱工作时随着顶板压力继续增加, 让立柱下腔压力超过支架的安全阀压力, 这时安全阀打开、溢流, 立柱逐渐下缩, 使顶板压力减小, 立柱下腔压力降低。反之也是这样。
但在实际工作中, 液压支架双伸缩立柱的控制形式一般是二级伸缩。我们根据支架的工作要求, 它的活塞腔应该承受较大的工作阻力。而在支架超载时, 还要满足可缩性, 主要目的是在自动下缩过程中能保持对顶板的支撑能力。这样我们可以用图1的二级伸缩缸的控制方式表示。
从图1中的a图中我们可以看出, 当一级的缸下腔进油的时候, 它的一级缸体优先出来, 当它的压力值达到一定的时候, 我们打开单向阀, 此时二级缸体伸出。再当接触到顶板以后, 阀门4关闭, 接着阀门5的单向阀就会关闭, 就会形成独立的两个闭锁腔。
而从b图中我们可以看到缸筒1和活柱2等与活塞杆3形成液压缸, 并由控制阀5、6限压。同样的当控制阀5、6的安全阀调定值相等时, 立柱就可形成二级阻力。
从图1中的c图中, 二级缸就是液压加长杆, 立柱工作阻力由一级缸控制阀中安全阀限定, 有4个工作油口。立柱的工作阻力与式 (6) 相同。
结语
经过上面的论述, 我们可以得出液压支架的双伸缩立柱作为液压支架的一个核心部件, 它的结构及控制形式比较复杂。当它出现故障时候, 就会直接影响到支架对顶板的支护强度, 关系到整个工作面的安全。这就要求我们在实际的工作中切实遵守使用规则, 确保立柱的正常工作。
摘要：液压支架双伸缩立柱是液压支架承载与实现升降动作的主要液压部件, 结构复杂, 操作灵活、方便。文章主要分析了液压支架双伸缩立柱的结构及控制形式, 为液压支架设计提供了一种新的设计思路。仅供参考。
关键词：液压支架,双伸缩立柱,结构分析,性能特点
参考文献
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[2]白志峰.大缸径双伸缩立柱在冲击载荷下的强度分析[D].西安科技大学, 2010.
液压支架双伸缩立柱的可靠性分析 篇8
关键词：双伸缩立柱,可靠性,液压支架
0引言
综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志,综采的支护设备主要是液压支架,而立柱是液压支架的主要承载部件,立柱如果出现故障则会影响到液压支架对顶板的支护,对井下工作人员的安全造成威胁,严重影响煤矿开采的正常进行。本文针对液压支架双伸缩立柱的可靠性进行了分析。
1双伸缩立柱结构
双伸缩立柱由外缸、大导向套、活塞、底阀、中缸、活柱等几部分组成,如图1所示。
1-活柱;2-中缸;3-外缸;4-底阀;5-活塞;6-小导向套;7-大导向套
2双伸缩立柱的故障分析
2.1 双伸缩立柱的故障形式
本文对某煤矿集团公司使用的液压支架中双伸缩立柱出现的故障原因进行了分析,表1为立柱的损坏形式及其所占比例。
2.2 双伸缩立柱故障的原因分析
2.2.1 电镀面碰伤、划伤、镀层脱落
双伸缩立柱在井下的使用环境非常恶劣,都是在潮湿、灰尘大、淋水多的环境里。立柱表面总有一层弱酸性的水膜,水膜里含有的S2-、SOundefined等强腐蚀性阴离子与电镀面产生电化学腐蚀反应,造成了电镀面镀层脱落。面向采煤机的立柱表面部分会因为煤块、矸石的撞击引起划伤。
2.2.2 外缸、中缸内壁锈蚀和磨损
双伸缩立柱在井下使用时,因为潮湿、灰尘大、淋水多,固体杂质、水分、其他油类及空气很容易进入缸体内部引起乳化液污染,乳化液变质以后就不能保持其原有的特性,黏度和防锈能力性能下降,导致外缸、中缸内壁锈蚀、磨损。
2.2.3 双伸缩立柱缸体出现局部胀缸造成的损坏
双伸缩立柱在设计制造时,立柱的设计强度是足够的,但是有时老顶控制不好,在周期来压的作用下会产生冲击载荷致使立柱在支护过程中内腔的压力大于立柱缸筒的承载能力,当安全阀由于故障没有及时卸荷时就会出现胀缸现象。[1]
2.2.4 中缸、活柱弯曲变形
由于双伸缩立柱各个零件之间有间隙,当有横向力作用时,双伸缩立柱的活柱在受横向力的同时还承受一定的弯曲应力,当双伸缩立柱的压应力和弯应力超出它的许用应力时,双伸缩立柱就会失稳,导致活柱或中缸产生变形。
3液压支架立柱的可靠性分析
3.1 建立可靠性模型
在分析双伸缩立柱的可靠性时,首先要了解双伸缩立柱中每个元部件的功能、各个元部件之间在功能上的关系,以及各个元部件的功能和故障对整个双伸缩立柱的影响。然后,用方框代表系统元部件,用短线把各个代表元部件的方框按照功能上的逻辑关系连接起来,就建立了整个系统的可靠性框图[2]。
根据可靠性理论,双伸缩立柱各个元部件之间都是串联关系,其中任何一个元件出现故障都可以导致立柱故障。因此,立柱的可靠性模型是由活柱、中缸、外缸、底阀、活塞、大小导向套组成的串联系统。
设U代表双伸缩立柱无故障工作的事件,Ui代表第i个元部件无故障工作的事件。因为双伸缩立柱各个元部件之间是串联关系,所以U事件出现等于U1,U2,…,Un事件同时发生,即:
U=U1U2…Un 。
依照概率计算的原则,假如双伸缩立柱中各元部件是相互独立的,得出的双伸缩立柱可靠度表达式为:
undefined。 (1)
设双伸缩立柱的可靠度为RS,则有:
undefined。 (2)
这就是常用的可靠性乘积法则,即串联系统的可靠度等于各单元的可靠度的乘积[3]。
3.2 双伸缩立柱的故障树分析
3.2.1 故障树的建立
双伸缩立柱的控制系统如图2所示。双伸缩立柱是液压支架的主要承载部件,支架的支撑力和支撑高度主要取决于立柱的结构和性能;液控单向阀用来保持支撑顶板所需的足够压力,在需要支撑顶板时液控单向阀处于闭锁状态;安全阀用来控制立柱的压力始终保持在允许范围,安全阀的好坏直接影响到立柱的安全系数;操纵阀用来控制立柱的升降。
根据前面对立柱故障原因的分析,建立立柱不正常工作的故障树,如图3所示。
3.2.2 故障树的定性分析
最小割集是导致正规故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的集合, 定性分析就是求出双伸缩立柱故障树的全部最小割集。
采用上行法,从故障树最下面的中间事件算起,按照各自的逻辑关系进行计算,从下到上逐次把中间事件和顶事件用基本事件的和表示,最后把顶事件表示成几个乘积项的和:
G3=X2X3 ,
G1=X1+G3+X4+X5 ,
G2=X6+X7+X8+X9 ,
T=G1+G2 。
顶事件为T的条件如下:
T=X1+X2X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9 。
(3)
式(3)中的每个项代表了故障树的一个最小割集。由式(3)可以看出,共有8个最小割集Ki(i=1,2,3,4,5,6,7,8),分别为K1=X1,K2=X2X3,K3=X4,K4=X5,K5=X6 ,K6=X7,K7=X8,K8=X9。计算双伸缩立柱故障树的最小割集可以了解到各种故障发生的可能性,为双伸缩立柱故障的原因分析、故障维修和技术改进提供了可靠的保障。为了提高双伸缩立柱的可靠性,应该对上述8个最小割集产生的原因做进一步分析,统计其发生的概率。根据故障统计分析,立柱故障大部分是由乳化液污染所致。
T-立柱不正常工作;G1-立柱不升或升速慢;G2-立柱自动下架;G3-胀缸;X1-泵压低;X2-老顶周期来压;X3-安全阀故障;X4-控制阀泄漏;X5-立柱变形;X6-安全阀泄漏或调定值低;X7-单向阀不能闭锁;X8-立柱至阀连接板一段泄漏;X9-立柱内泄漏
4结束语
液压支架是煤矿井下开采的主要支护设备,立柱是支架的核心部件。本文对某煤矿集团公司使用的液压支架中双伸缩立柱出现的故障进行了分析,并运用可靠性理论对双伸缩立柱进行可靠性分析,找出立柱故障的主要原因是乳化液污染,为立柱故障维修及技术改进提供了依据。
参考文献
[1]张百先,吴祥贞,张佃龙,等.液压支架立柱损坏原因分析与预防措施[J].煤矿机电,2002(4):21-22.
[2]刘混举,赵河明,王春燕.机械可靠性设计[M].北京:国防工业出版社,2009.