張 輝

0 引言

為了使液壓支架可靠地工作，減少非生產(chǎn)停歇時間，充分發(fā)揮設(shè)備效能，延長使用壽命，及時的修理液壓支架是必須進行的。從實際生產(chǎn)使用情況分析，優(yōu)化改造原支架設(shè)計是大修液壓支架最重要的一環(huán)。

ZF13000/25/38 型放頂煤液壓支架為大采高高端放頂煤液壓支架，正四連桿機構(gòu)，最大高度3.8 m，最小高度2.5 m，支護強度1.23 MPa，泵站壓力31.4 MPa，工作阻力13 000 kN，操縱方式為本架操縱。

由于ZF13000/25/38 在實際使用過程中存在高壓液噴出等問題，在設(shè)計結(jié)構(gòu)中存在缺陷與不足[1-2]，存在一些安全隱患，因此本文對支架立柱、尾梁千斤、導(dǎo)向套等部分進行了一系列設(shè)計改造，取得了良好的效果。

1 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點

1.1 立柱

ZF13000/25/38 支架立柱缸口結(jié)構(gòu)大部分為卡環(huán)式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在使用過程中，如果導(dǎo)向套位置的外動蕾型圈損壞，高壓液會從缸口直接噴出，這就在生產(chǎn)實際中存在安全隱患，容易造成安全事故的發(fā)生，為了應(yīng)對用戶要求，提高安全性能，站在再制造、安全性能及節(jié)約成本的角度考慮，決定利用舊活柱，節(jié)約成本，重新設(shè)計制造缸體和導(dǎo)向套，從而達到預(yù)期目的，保證液壓支架的安全使用。

圖1 新立柱結(jié)構(gòu)

1.2 重新設(shè)計缸體

原立柱缸體如圖2所示，其缸口為卡環(huán)結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計缸體不僅要求保證其原有立柱的行程和工作阻力，而且還要保證其安全性、可靠性。新缸體缸底采用整體模鍛結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了千升安全閥安裝座，增加千升安全閥護罩，不僅提高其安全性能，而且在使用上更加有效、可靠。

蕾形圈在壓力作用下通過密封圈上部的變形，使密封唇被推向金屬的表面，產(chǎn)生接觸應(yīng)力，隨著液體壓力的增加，密封唇變形值也隨之增大，接觸壓力也就增大，產(chǎn)生自封效果[3]。在原結(jié)構(gòu)中蕾形圈受到立柱腔內(nèi)高壓夜體直接沖擊，隨著瞬間沖擊力次數(shù)逐漸增多，接觸壓力越來越大，蕾形圈達到接觸壓力極限后可能會出現(xiàn)受損或撕裂，形成立柱漏液，后果極為嚴重。所以，新缸口位置設(shè)計為梯形螺紋和外動蕾型圈配合,結(jié)構(gòu)如圖3所示。該結(jié)構(gòu)優(yōu)點為高壓液先通過螺紋緩沖后才與外動蕾型圈接觸，避免高壓液體直接沖擊蕾型圈，減小了外動蕾型圈受到的瞬間沖擊力，增加密封使用壽命和使用中的安全性能，避免了高壓液體噴出而帶來的安全隱患，從而達到了安全使用的目的，保障了井下液壓支架在使用時的安全性。

圖2 原立柱缸體

圖3 設(shè)計后缸體

1.3 重新設(shè)計導(dǎo)向套

圖4 導(dǎo)向套、缸蓋

圖5 新導(dǎo)向套

原立柱缸口位置由導(dǎo)向套和缸蓋兩部分組成，如圖4所示，蕾形圈位于導(dǎo)向套上，直接受腔內(nèi)高壓液體沖擊，缸口位置處進行了重新設(shè)計，導(dǎo)向套自然要進行重新設(shè)計。新導(dǎo)向套如圖5 所示，該結(jié)構(gòu)將導(dǎo)向套壓蓋合為一個整體，與缸口螺紋結(jié)構(gòu)配合，緩沖密封圈所受壓力，防止漏液，并且導(dǎo)向套最大外圓與缸口接觸，即使有高壓液噴出，導(dǎo)向套外沿也能起到緩沖和保護作用，有效地解決了高壓液噴射帶來的安全隱患問題，在結(jié)構(gòu)上對高液壓噴出問題起到了進一步的保障作用，為在今后的同類型支架設(shè)計上起到了數(shù)據(jù)性參考作用。

1.4 上腔接頭座設(shè)計

將上腔接頭座由原KJ13 接口改為KJ16 接口，改造后能夠減小升立柱時上腔的背壓，有效的避免壓力過大上腔膠管脫出問題，有效的保證了支架的安全性能，保證了安全使用、安全操作。

重新設(shè)計制造的立柱，通過模擬實驗，制造的立柱進行了打壓實驗測試，完全滿足使用要求，也滿足安全、可靠性，現(xiàn)該立柱已經(jīng)在東周窯礦下井使用，未發(fā)生損壞和安全事故，達到了安全使用的效果。

2 尾梁千斤頂改造

尾梁千斤頂在使用過程中，活塞桿部分在幾乎在后部刮板機正上方，在放煤量大的時候，運輸?shù)拿簤K或矸石會碰傷活塞桿鍍層，從而影響尾梁千斤正常使用，甚至使其失去功能。鑒于這種情況，經(jīng)過實際的調(diào)研分析與反復(fù)試驗，將尾梁千斤頂反裝到支架上，從而達到避免碰傷活塞桿的目的，避免了設(shè)備因碰傷而造成損失。反裝后尾梁千斤頂上下腔接頭座相應(yīng)的做了改造，從而有效地解決了因放煤引起煤塊與矸石對活塞桿碰撞的問題，取得了良好的效果，達到了安全、可靠、保障。如圖6、圖7所示，。

圖6 尾梁千斤頂原結(jié)構(gòu)

圖7 改造后尾梁千斤頂

3 底座前端拉架孔及堵改造

原設(shè)計底座前端拉架孔，在井下使用中煤粉和煤泥從該孔處進入底座內(nèi)部，造成耳軸和堵無法拆卸，因此在拆卸過程中比較費事費力。造成了很大的工作量，因此在大修中將拉架孔用堵板焊接。為了安裝拆解方便底座側(cè)面的堵，根據(jù)實際情況對其進行了改造，其作用是防止煤及其雜物進入底座內(nèi)部，避免在拆卸過程中造成費力、費時的問題，另外為節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率，經(jīng)分析研究，故將該零件改為鑄鋼件，并在堵端面增加兩個工藝孔，便于安裝拆解時旋轉(zhuǎn)，同時也能夠根據(jù)工藝孔的方向判斷堵是否安裝到位，為今后該方面設(shè)計創(chuàng)造了新思路，也為今后在設(shè)計支架時遇到此類問題，提供了技術(shù)資料，同時也在實際的使用效果中取得了比較好的效果。

4 結(jié)語

本文針對ZF13000/25/38 型液壓支架在使用中遇到的問題，對立柱缸口處及其配合處的導(dǎo)向套、缸蓋，尾梁千斤頂及其上腔接頭、等部分結(jié)構(gòu)進行的改造，不僅優(yōu)化了ZF13000 支架的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了使用成本，支架修理后也達到了安全可靠的使用目的。另外在修理制新時，利用了舊活柱重新編寫加工工藝制造新件，大大降低了制造成本。