矿用液压支架浓缩物 矿用液压支架千斤顶泄漏原因与排除对策分析详解

矿用液压支架浓缩物 20 09年 9月 润滑与密封 L UBRI ATI NGI C ON E NEERI NG Sp 20 e.0 9 Vo. 4 No 9 13 . 第3 4卷 第 9期 DOI 0 3 6 /.sn 0 5 :1 . 9 9 jis. 2 4—0 5 . 0 9 0 . 3 1020 . 90 2 矿 用 液压 支 架 千 斤 顶泄 漏 原 因与排 除对 策分 析 付 奇 刘 旭 河南郑 州 4 0 1 ) 50 3 ( 州煤矿机械集团股份公司 郑 摘 要 :从 液 压支 架 千斤 顶 密 封结 构 与机 械 制造 技术 两 方 面 ,分析 了液 压支 架 千斤 顶 使用 过 程 中存 在 内泄 漏 与外 泄 漏 的原 因 ,提 出了相 应 的 密封 解决 方 案 .液 压 支架 千斤 顶 的 内泄 漏 主要 发 生在 活塞 密 封 方 面 ,可采 用 更换 活 塞 密封 圈 ,包 括更 换 全套 活 塞 密封 ,导 向环 和 O型 圈 等方 法 解决 ;外 泄 漏 主 要 发 生 在 导 向法 兰 静 密 封 ,活 塞 杆 封 和缸 筒 焊 接 处 ,可 采用 更 换 密封 圈 和对 焊 缝进 行焊 接 处 理等 方 法解 决 . 关 键 词 :液压 支 架 ;千 斤顶 ;立 柱 ;密 封 中图分 类 号 :T 4 文献 标识 码 :A 文章 编 号 :05 0 5 (09 B2 24— 10 20 )9—10— 2 4 Le k g a o sAn lss a d Co n e m e s e o a a e Re s n a y i n u t r a ur sf r Hy r u i u p r a k Us d i l e y d a l S p o tJ c e n Co l r c i Fu Q i Lu Xu i ( h n z o o l nn a hn r G o pC . L d Z e gh u H n n4 0 1 , hn ) Z e gh u C a MiigM c iey r o , t , h n zo e a 5 0 3 C ia u A s atT eitra a d etra ek g esn fh dal u p r jc u n h s gpo esw r n lzd bt c: h nenl n xen la ae rao so y rui s p o a kd r gteui rcs eea aye r l c t i n f m esaigs u tr fh da l u pr jc n h c a ia n fcu n eh ooy n h orso dn r t el t cueo yrui s p o ka dtemeh nc ma ua tr gtc n lg ,a d tecrep n ig o h n r c ta l i c u tr a u e r rp s d. ne a e k g i l a p n n p so e i g, c a e s le y rp a i g te o n eme s r swee p o o e I tr l la a e man y h p e s i itn sa n whih c n b ov d b e lcn h n l p so ig s a ,n l dn o lt e fp so i g g ie rn n n . E tr a e k e man y h p e si ttc itn rn e i cu i g c mp ees to itn rn , u d g a d O r g l i i xe n la a i l a p n n sai l g s a fg i e a g p so o n n l i gs a lo yi d rb re , ih c n b ov d b e lcn h it n rd e o u d d f n e, itn rd r ga d wed n e n fc ln e ar l whc a e s le yr pa i gt ep so o l l i i g a d d a n t h li g sa rn n e i gwih t ewed n e m. l Kew rs hd al u p r; c ;ou n;el y od :y rui sp otj k clm sa c a 液 压 支 架 千 斤 顶 立 柱 是 液 压 支 架 的 重 要 组 成 部 无法从千斤顶的外部直接观察 ,而需要通过液压试验 分 ,是液压支架完成支护 ,推移并保护矿道安全的主 要执行元件 ,其质量决定着整个液压支架 的最终使用 状 况. 目前 ,国 内液压支架 千斤顶 由于多种原因 ,不 同程度上存在着一定的泄漏现象 ,这 给液压支架的使 用带来一 定的不便甚至安全隐患 .笔 者根据多年液压 支架的现 场安装 ,调试 以及矿井使用 的经验 ,分析 了 液压支架 千斤顶在 实际使用过程 中出现泄漏 的原 因, 并提出相应排除对策 . 1 泄 漏现 象 才能检测到 ,或者将一 端加压 ,另一端 管接头取 下 , 看是否有液体从管接 口滴 出或者流 出.在检测液压千 斤顶 内泄漏时 ,非常轻微的内泄漏 则需要试验压力达 到某较高 的压力值时才能检测到. 外泄漏是指在千斤顶立柱的活塞杆 ,缸筒与导 向 套连接处 ,液压管道接 口,各类焊 缝等部 位出现液体 从千斤顶 内部 向外渗漏 ,喷液及挂 汗等现象.外泄漏 一 般很容易发现 ,也很容易就能够找到泄漏部位 . 液 压支架千斤顶 的泄漏原 因,无论是内泄漏还是 2 泄 漏 原 因 液压支架千 斤顶 的泄漏主要包括两种 :内泄漏 和 外泄漏 . 外 泄漏 ,主要集 中在密封圈和机械设计与制造两个方 面的原因. 2 1 密封 圈 的原 因 . 内泄漏是指 支架 千斤顶 内部乳化液从高压密封 腔 向低压密封腔渗漏而使高压腔 的压力无法维持或达 到 需要的压力状态.内泄漏会造成高压腔压力下降 ,千 斤顶立柱动作失 灵 ,严重时甚 至无 法起到 支撑作用 , 造成液压支架无 法完成 支护作用 .轻微的内泄漏一 般 收稿 日期 :2 0 0 9—0 3—2 3 密封 圈是液 压支架千斤顶完成液压支护动作过程 中关 键零 部件 之一 ,其质量直接决定着液压千斤 顶的 质量.在 液压支架千斤顶 的实际使用过程中 ,难免 出 作者 简介 :付奇 (99 ) 16 一 ,男 ,工学 硕 士 . — a :y n ag Em i ~ w n@ l y h o c r. ao . o n 现密封泄漏的问题 ,笔者根据多年对液压支架千斤顶 密封圈的更换经验 ,并对液压支架千斤顶进行拆装分 解 20 0 9年第 9期 2 1 1 密 封 圈 结 构 不合 理 . . 付 奇等 :矿用液压支架千斤顶 泄漏原 因与排 除对 策分析 11 2 下介质为水 ,因此密封 圈对乳化液 ,水等有很好 的耐 受性 ;④耐 冲击压力能力强 ,发生压力瞬时徒增时能 液压支架千斤顶作为矿道支护设备零部件 ,由于 行业性质与工作条件的制约 ,液压支架千斤 顶的传动 介质一般为 5 的乳化液 .液压千斤 顶 中密封圈 的工 % 作压力 ,工作温度以及需 要承受的冲击载荷 等 ,都是 密封圈在使用过 程中需 要考虑的关键 点 ,因此 ,用在 液压支架千斤顶 中的密封圈与用在其他采用 液压油作 为传动介 质的液 压缸 的密封 圈的要求在很多方 面是不 一 保证提供非常优 良的密封效果 .在 2 世 纪 9 0 o年代末 以前 ,国内液压支架依然采用 图 3所示的橡胶夹布鼓 型圈作为主要密封结 构 ,随着 国 内密封技 术 的进 步 , 目前主要采用图 4所示 的由高性 能聚氨酯 车削而成 的 整体式结构 .实践证明 ,图 4所示 的鼓型 圈 ,特别是 采用高性 能聚氨酯车 削而成 的鼓 型圈 ,密封效 果好 , 性 能也 比较稳定 .其最 大的问题是 活塞必须采用开放 样 的 ,这也就决 定 了密 封圈结 构上 的不 同.但 是 , 国内许多密封 圈生产企业 ,由于对液压支架千斤顶工 式 沟槽 .为此 ,在高端液压支架 中,一般采用 图 5所 示 的组合式 活塞密封结构 .它 由 4个组件组合而成为 一 作条件认识不够 ,在密封圈的设计 中存在一些需要改 进 的地 方 . 套完整 的活塞 密封 ,包 括 密封带 ,弹性体 ,挡 圈 . 密封圈结构不合理主要包括以下几个方面 : ( ) 活塞杆 密封 结构不 合 理.对 于像 液压 支架 1 千斤顶这样的工作条件 ,活塞杆密封必须保证液 压千 斤顶在受到瞬时高压 冲击时不发生喷液 ,活塞杆封 的 耐液压冲击能力必须很强 .众所周 知 ,目前 ,无论是 到 目前为止 ,国内的组合式活塞密封与进 口产品 尚存 在一定的差距 ,这也是制约高端液压支架密封 国产化 的一个瓶颈 .差距主要表现在 :密封带厚度与弹性体 厚度关系把握不够精确 ,弹性体材料硬度等物理性能 和密封 带柔 韧 性 等物 理性 能 与进 口产 品存 在一 定差 距.国内密封 圈科研 和生产企业应 在这方面开展基础 性研究 工作 ,为国内矿用液压支架 千斤顶 提供优质 的 密封 产 品支 撑 . 国外还是国内 ,千斤顶杆封 的密封 配置 ,主密封都是 采用 一道唇 型密封实现 ,因此 ,需要在杆封的结构上 下足功夫 ,才 能保证其可靠 的密封性能 .大量的现场 装机使用实践证 明,图 1 示 的蕾 ( 所 Y+0 型 圈结 ) 构 ,不仅能很好地达到杆封的密封效果 ,而且 还能够 保证液压千斤顶在高压冲击下不出现喷液现象.而图 2 所示 的密封结构 ,则存在杆封喷液的密封隐患 . 图 3 橡 胶夹 布鼓 型圈 Fi Drm ha e rn fc n a i e u b r g3 u s p ig o a v sfl rr b e l 图 1 Y+ 0组合 圈 ( 副唇 ) 带 Fg1 Y +0 o iainr g ( i u iayl ) i cmbn t i o n wt axl r p h i l 图 4 整体式 鼓 型圈 F g4 Dr m h p n ne r ltp i u sa e rg o i tg a y e i f I 图 2 普通 的 Y+O组 合圈 F g2 Co i mmo +0 o iain rn nY c mbn t g o i ( )活塞 密封结 构不 合理 .活塞 密封 是液 压千 2 斤顶最关键的密封部位之一 ,其 密封性 能在液 压千斤 顶 中起着决定性的作用.液压 千斤 顶对 活塞 密封的要 求 ,具有下面几个 特点 :① 良好 的高压甚至超 高压有 效密封能力 ,且必须 到达零 泄漏 的密封状态 ;②往复 运动速度缓 慢 ,一般在 03 m s . / 以下 进行 往复运 行 ; 图 5 组合式 活塞 密封 圈 i F g5 Co ie i n s a ig mbn d pto e lrn ( )静 密封 密封 不 良.液 压 千斤 顶 的静 密封 主 3 要用 于导向套与缸筒的连接部位 ,活塞 与杆 的固定连 ③液压千斤顶所使用 的介 质为 5 %乳 化液 ,特殊 情况 12 2 润滑与密封 第3 4卷 接部位 以及液压管接头连接部位 .最主要的密封结构 为 0型圈 +挡 圈 的结构 形式 ,如 图 6所示 .根 据液 压支架现 场使 用情 况 ,静密 封 的密 封失 效 主要 为 0 型圈的密封 失效 ,主要 原因为 :①0型 圈材 料偏 软 ; ②挡 圈开 口偏大 ;③密封沟槽设计不十分合理 .目前 很多密封圈厂家将导 向套与缸筒 之间的连接部位 的静 密封都换成 了图 7所示 的 Y型 圈或者 蕾型 圈的结 构 , 密封效 果表现不错 .但活塞与杆的连接部位 的密封依 然采用 0型圈 +双挡 的结 构形 式 ,笔者 发 现该部 位 的鼓 型圈 ,其橡胶和橡胶夹布 的邵 氏硬度 为 5 0—8 , 5 拉伸 强度为 l 2—2 P ,实 践证 明 ,采 用该 结构 和 0M a 材质的鼓 型圈 ,其承压 ,耐磨和可靠性都较差 .而采 用高性能聚氨酯 和高性能丁腈橡胶 生产 的图 4和 图 5 所示的密封产品 ,使用时密封承压 ,磨损和寿命等方 面都大大提升. 2 13 密封 圈安 装 过 程 中的 原 因 .. 密封圈在安装 过程 中 ,活塞 ,导向套 ,缸筒和活 塞杆未进行有效清洗 ,生产过程 中产生的铁 屑 ,毛刺 采用 G / 1 3 - B T 2 57 6的沟 槽存 在设 计 过 浅 的问 题. 以 8 m×57m 的 O型圈为 例 ,在静 密封 时 ,其 沟 0m . m 槽深度应该为 4 5 mn . l,但现在 沟槽设计 深度一 般选 择 5m m.这也是导致部分密封失效的原 因之一 . 等异物 ,导致密封圈在装入密封沟槽后受到损伤 . 2 2 机 械 设 计 与 制造 方 面 的原 因 . 液压支架千斤顶在设计方 面 ,需要考虑的因素 主 要包括千斤顶设计压力 ,千斤顶 刚度与变形 ,千斤顶 的有效行程 ,各零件的装配空间等 因素 ,属于系统 工 程.就千斤 顶立 柱泄 漏 的原 因而 言 ,主要 有如 下 几 点: ( )机械 设计 .液压 支架 千斤 顶在 设计 的过 程 1 中,对 密封性能产生影响最主要方面是 密封圈结构的 图 6 0型圈 +挡圈 Fg 6 0 ig4 hed rn i rn -s il ig 选择 ,沟槽结构设计 ,机械加工精度 .如 ,选择鼓 型 圈 ( 图4 见 )作为 千斤顶的活塞主密封之后 ,意味着 活塞采用开放式 沟槽结构 ,与之配套的导向环 ,活塞 等零件基本 能确定 下来 ;而 选择组 合密封 ( 图 5 见 ) 作为千斤顶的活塞主密封 后 ,与之 配套 的活 塞沟槽 , E E () a Y型圈 ( ) 型圈 b蕾 活塞零件 ,导向环等也确定下来 .很明显 ,这两套活 塞密封方案的机械设计 ,机械零件与密封配置是两种 完全不 同的设计方案 ,这两 种方案 所选择 的密封 圈, 则决定 了液压千斤顶的各 种密封性能指标 ,如千斤顶 图 7 Y型 圈 和 雷 型 圈 Fg7 Y r g( )a dsa er g( ) i i a n h p i b n n 2 1 2 密封 圈 的磨 损 .. 承压能力 ,密封寿命 ,密封效果等 . 同时 ,液压千斤顶各 类设计参数 ,如压力 ,工作 温度 ,千斤顶 的尺寸等 ,决定了所采用 的密封的产品 尺寸规格 ,如缸筒 内径与外径 ,活塞杆尺寸 ,千斤顶 密封 圈的磨损包 括以下两个方 面 : ( )液压 支架千 斤顶导 向磨 损.这是 与 密封 圈 1 配套 的挡 圈因高 压挤 压变 形或 断裂 而造成 的 密封失 效 .国内 目前在千斤顶 中配套使 用的导 向环和挡 圈 , 其材料 主要为聚 甲醛 ( O ,聚 甲醛 在高压高 载荷 P M) 的情况下 ,难免 出现 因严重挤压 ,在液压千斤顶使用 过程 中,因摩擦 生 热而 产生 塑性 蠕变 ,或者 塑性 流 行程等 .这些 因素共 同决定 了密封圈的规格尺寸 ,也 决定了密封圈的工况条件 ,对密封圈的密封性能产生 影响 . ( ) 生产制 造.液压 千斤顶 的 生产制 造环节 也 2 存在影 响其密封性能 的因素 .相关 资料 的研 究显示 , 液压缸加工精 度低 与 沟槽 尺寸不 合适 和加 工精 度不 够 ,是导致密封失效 和泄漏 的原 因之一 .同时 ,生产 动 ,因而出现尺寸变化或形状变化 ,降低导 向或承压 能力 ,造 成主密封 的密封失效 . ( )密 封圈 的磨损 .密 封 圈安 装 入液 压千 斤顶 2 制造过程 中,液压千斤顶 的焊接也是造成 出现泄漏 的 原 因之 一 . 后 ,经过一个周期 的使用 ,密封面 ,挡圈和导 向会发 生 自然磨 损 ,出现各类沟痕 ,剥离 ,碎裂等现象 ,从 而造成密封失效 .因此 ,液压支架千斤顶密封 圈的定 期更换是千斤顶有效使用 的保证 .部分液压千斤 顶采 用 的国内密封圈 ,由于密封材质 的原 因,如图 3所示 3 排除对策 3 1 内 泄 漏 . 内泄漏主要表现在液压千斤顶支护能力变差 ,支 护动作不灵敏 ,保压能力变差 ,甚至无法完成支护动 20 0 9年第 9期 付 奇等 :矿用液压支架 千斤 顶泄 漏原 因与排除对策分析 13 2 作.根据 目前液压支 架立柱所 采用 的密封 结构来 看 , 立柱千斤顶 的活塞部位采用 的是焊接连接方式 ,也就 密封 圈的沟槽尺 寸进行测绘 ,检查其沟槽尺寸 的变化 情况 .一般情况下 ,多次维修后的液压千斤顶 ,活塞 杆需要进行维修加工 ,这样会造成杆的直径变小 ,如 杆 的直 径减小 了 05m . m,则 需要 结合该杆 的实 际尺 寸对 活塞杆封重新设计并采用新的非标 杆封来 进行维 修适 配 .经过上述 工艺过程后 ,活塞杆 密封 圈泄漏能 完全解决 . 是说 ,液压支架使用过程中 ,立柱的内泄漏主要发生 在活塞密封方面 ;而其他液压千斤顶 ,如护帮 ,抬底 等 ,活塞与活塞杆 的 连接采 用 O型圈 +双挡 的结 构 的千斤顶 ,出现 内泄 漏时 ,则 可 能是 0型 圈或者 活 塞密封导致 的.一般 出现 内泄漏后 ,所采取的排除措 施为更换 活塞 密封 圈 ,包括更换全套活塞密封 ,导 向 环 和 0型 圈 . ( )缸筒 焊接 处 出现泄 漏 :对 缸筒 焊缝 进行 焊 3 接处理 即能解决 问题 . 4 结 论 如果更换新 的密封 圈后 都无 法 解决 内 泄漏 的 问 题 ,则需要对密封圈的安装沟槽 进行测 绘与检 测 ,包 括 0型圈的装 配沟槽 深度 ,活 塞密 封 圈的 沟槽深 度 和千斤顶的缸简直 径.一般 而言 ,O型圈的沟槽 尺寸 发生变化 的可能性较小 ,而缸筒经过一段时间 的使用 后 ,会 因为各种原 因而 出现毛刺 ,划痕等 ,表面粗糙 从液压支架千斤顶密封结构与机械制造技 术两方 面 ,分析了液压支架千斤顶使 用过程 中存在 内泄漏与 外泄漏的原因 ,提 出了相 应的密封解决方案 .液压支 架千斤顶 的内泄漏 主要发生在活塞密封方 面,可采用 更换 活塞密封 圈 ,包括更换全套活塞密封 ,导 向环和 度下 降 ,需要进行重新珩磨或镗孑 ,以达到缸筒的表 L 面精度要 求 .如果 仅 仅是 珩磨 而 没有加 大 缸筒 的 直 径 ,则更换密封圈后即能解决 密封泄漏问题 .如果缸 筒直径发生 了变化 ,如直 径增 大了 0 5m . m,则需 要 专门针对该直径 变化对 活塞密封进行 尺寸调整 ,才 能 解 决 活塞 密封 的泄 漏 问题 . 3 2 外泄 漏 . O型圈等方法解决 ;外泄漏主要发生在导 向法 兰静 密 封 ,活塞杆封和缸筒焊接处 ,可采用更换密封圈和对 焊缝进行焊接处理等方法解决.归纳总结了液压千斤 顶常用的维修技术 ,可供液压支架 千斤顶维修 与维护 技 术人员 参考. 参 考文 献 【 】《 1 采煤机械化设备使用与维护》 编审委员会. 采煤机械化设 备 使用 与 维 护 [ . 尔 滨 : 龙 江 科 学 技 术 出 版 社 . M] 哈 黑 18 9 8. 外泄漏 的情况 比内泄漏的情况稍微复杂一些 ,主 要有导 向法兰 静密 封处 出现 泄漏 ,活塞 杆 封 出现泄 漏 ,缸筒焊接处 出现泄 漏等几个方 面. 【 】宫涛, 聚氨酯弹性体手册 [ . 2 等. M]北京 : 化学工业 出版社, 2 01 0 . ( )静 密封泄 漏 :检测 导 向法 兰静 密封 的 沟槽 1 尺寸 ,如果尺寸没 有问题 ,检 查静 密封 的断面尺 寸 , 如果采用 的是 O型圈 +挡圈 的结构 ,则 检查 O型 圈 胶料 的硬 度.一般 在 导 向法兰 处 的胶料 硬度 为 邵 氏 8 0以上 ,同时检查 O型圈 的断面 尺寸 ,偏 小 的断 面 尺寸容易出现泄漏的情况.如果采用 的是 图 7结构 的 静密封形式 ,则需要对密封 圈的唇 口断面尺寸进行检 【 】王国法, 3 赵志礼 , 李政. 液压支架立柱和千斤顶密封技术研 究 []煤 炭科 学技术 ,07 8 : 8 . J. 20 ( )8 2— 5 【 】张中金. 4 液压支架立柱, 千斤顶泄漏的原因及排除方法[] J. 煤 炭科技 ,O6 2 : 4 . 2O ( )3 0— 0 【 】Y i , un igT e t sA a s d td n elg 5 e b H agXn.h r s nl ia u y an Zo Se ysn S oS i Poeyo M n gH d u c upr r C / T e h dI e rpr f ii yr l po e[ ]/ h i t - t n a iS t T r nr n to a y o im n Mo e Mi n n aey T c n lg ain lS mp su o d m niga d S ft e h oo y , La nig. 08: 0 —21 io n 20 28 2. 查 ,出现唇 口过盈量不够是造成泄漏 的主要原因 .找 到原 因后 ,更 换 合适 的密 封 圈可解 决 静密 封泄 漏 问 题. ( 接 第 13页 ) 上 1 【 】马受锦 , 4 张淑云, 郝利. 水乙二醇的特性及其应用注意事项 []流 体传 动与控 制 , 0 ( )3 3 . J. 2 61: 0 0— 1 MaS oj g Z a gS u u Ha iS eicPo et fWa h ui , h n h y n, oL. p c rp r o - n i f y ( ) 活塞杆 密封 圈 出现泄漏 :对 于新 的液 压千 2 斤顶 ,需要对 密封 圈沟槽尺寸进行测绘 ,检查其是否 符合图纸要求 .沟槽尺寸没有 问题 ,则更换新密封圈 重新检测 ;如果更换新密封圈后仍然存在泄漏 ,则需 要对密封 圈进行重新设计 ,如更换密封材料 ,加大密 封 圈过盈量 ;如果采用的是图 2所示 的密封 圈,则需 t —l o adI tno ae [ ]Fu o e Tas i e g cl n s t tnM tr J .l dPwr r ms r y tA ei ts i n . s n& C n o,0 6 1 : 3 . i o o t l 0 ( )3 r 2 0— 1 【 】郑金传 , 5 董春红. 乙二醇液压液 的特性 及其应用 [] 液 水一 J. 压 与气 动 ,01 1 : 4 . 20 ( )3 8— o Z e g J c u , o g c u h n . e P o et s a d A p ia h n i h a D n h n o g T rp r e n p l — n u h i c 要更换为图 1 所示 的密封 圈 ,更换成 图 1 所示的密封 圈后基本能解决杆封泄漏 的问题 . 对于使 用过一段 时间的液压 千斤顶 ,同样需要对 tn f t - yo H dal u J . h eeH dals i s e g cl yr i Fi o o Wa r l u cl d[ ] C i s yruc n i & P e ma c .0 1 1 3 n u t s2 0 ( ):8—4 . i 0

中瑞科技研发人员15203388780   公司技术QQ:358715138

文章来源:www.zhongruikj.com       衡水中瑞化工科技有限公司原创      版权所有