电液控系统液压支架再制造升级维修工艺浅析

王栋，肖磊，吴宗江，高党寻，耿娜，何紫齐

（1.徐州华东机械有限公司，江苏 徐州 221000；2.中国自行车协会，北京 100079；3.清华大学基础工业训练中心，北京 100084；4.江苏师范大学电气工程及自动化学院，江苏 徐州 221116）

煤矿综采液压支架是控制采煤工作面矿山压力的大型核心装备，其在矿井支护中发挥着关键支撑和防护作用。其中结构件和立柱是关键承载部位。在液压支架维修过程中，为满足煤矿生产过程中减人提效，保障安全的需求，智能化开采工作面的建设成为矿井安全生产的首选，支架大修改电液控操作成为各矿井安全生产的首选。传统的维修方式已经无法满足液压支架大修改电液控操作要求，两年来，我们成功摸索掌握了液压支架大修改电液控关键维修工艺，通过支架再制造过程中升级改电液控制初步实现工作面支架智能化开采。液压支架大修改电液控再制造技术也成为发展必须进步的技术。

1 液压支架的失效形式分析

液压支架主要由液压件(立柱、千斤顶)，承载结构件(顶梁、掩护梁和底座等)，推移装置，控制系统和其他辅助装置组成，往往工作环境极其恶劣复杂。主要损坏形式有结构件发生变形损坏、焊缝开裂。立柱和千斤顶表面出现锈蚀和麻点、麻坑等现象，立柱外缸内径磨损和涨缸等失效形式。在使用过程中因为局部碰撞、爆破、煤渣磨损活塞杆表面镀铬层磨损划伤而失效。因此，开焊、腐蚀、磨损是液压支架主要失效形式。

对于液压支架的失效，目前的多采用三维模拟受力软件进行有限元受力分析，如肖坤宇等对目前存在的三种液压支架失效模式进行了总结，指出目前多借助ANSYS、ABAQUS等软件对液压支架的结构形式进行分析，通过分析预测其寿命和失效形式。杨瑾采用WINDCHI模块化，融合骨架设计，并对参数进行设计，对液压支架的系统进行分析，研究煤矿井下液压支架发生的失效形式，并采用UDEC软件对实际系统进行模拟；赵永美给出煤矿液压系统的结构原理，对煤矿液压支架的失效进行分析找到失效原因，并给出具体的解决方案。

2 液压支架维修方式

液压支架维修业务根据维修内容、技术要求以及工作量大小不同，主要分为液压支架的检修、项修及大修三类。

2.1 检修

检修是工作量最小的计划维修。对于实行状态监测维修的液压支架，检修的内容是针对日常点检、定期检查和状态监测诊断发现的问题，拆卸有关部件、进行检查、调整、更换或修复失效的零件，以恢复液压支架的正常功能。对于实行定期维修的液压支架，检修的主要内容是根据掌握的磨损规律，更换或修复在维修间隔期内即将失效的零件，以保证液压支架的正常功能。

2.2 项修

项修是项目维修的简称。它是根据液压支架使用的实际情况，对状态劣化已难以达到生产工艺要求的部件进行针对性维修。项修时，一般要进行部分拆卸、检查、更换或修复失效的零件，必要时对基准件进行局部维修和调整精度，从而恢复所修部分的精度和性能。项修的工作量视实际情况而定。项修具有安排灵活、针对性强、停机时间短、维修费用低、能及时配合生产需要、避免过剩维修等特点。

2.3 大修

支架的大修是工作量最大的计划维修。大修时，对支护液压支架所有部件进行全部解体；修复基准件，更换或修复全部不合格的零件；修复和调整液压支架的液压系统（普通的操作阀更换为电液控制阀组，从而可以达到远程控制功能，实现自动化开采）；修复液压支架的附件以及翻新外观等；达到全面消除修前存在的缺陷，恢复或者部分超过原有液压支架的规定功能和使用寿命。

3 液压支架大修改电液控再制造技术

经过多年行业经验积累，徐州华东机械有限公司目前已掌握了先进的液压支架大修改电液控再制造技术。主要为液压支架结构件及立柱千斤顶等主要核心零部件的再制造工艺、电液控操作阀等部件维修。一般情况下，大修过2～3次的液压支架需要进行再制造。再制造不同于维修，是一种对废旧液压支架实施高技术修复和改造的产业，其针对损坏或将报废的零部件，在性能失效分析、残值寿命评估等分析的基础上，根据国家标准中的有关规定，进行再制造工艺设计，采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品性能。再制造包括2种类型：一是恢复性再制造，主要是把有剩余寿命的废旧零部件作为再制造毛坯，采用表面工程等先进技术进行加工，使其尺寸和性能得以恢复；二是改造升级性再制造，主要是对已达技术寿命的液压支架，通过改造、局部更新，特别是使用新材料、新技术、新工艺等，改善和提升液压支架技术性能、延长液压支架使用寿命、减少环境污染。

4 液压支架大修改电液控再制造维修技术以及核心检测

液压支架大修改电液控操作关键是确保维修后的立柱、千斤顶（电液控系统清洁度要求高）和电液控阀锁、控制器、驱动器等性能，维修后的产品满足电液控系统智能化采煤操作要求。

4.1 电镀修复和激光熔覆熔铜再制造技术

当工件表面磨损或其他原因导致工件表面损坏时，在工件表面电镀一层金属或者熔覆一层不锈钢粉末，内孔熔铜技术，使其几何尺寸达到规定范围，目前在天山ZY10000/20/38液压支架大修改电液控再制造过程中，面对恶劣水质为加长抗腐性能，立柱维修过程中，创新采用了激光熔覆和内孔熔铜技术。

4.2 珩磨修复再制造技术

珩磨是用镶嵌在珩磨头上的油石对中缸体、外缸体内表面施加一定压力，珩磨工具或工件同时作相对旋转和轴向直线往复运动，切除工件上极小余量的精加工方法；是中缸体、外缸体内表面修复的一种方法；要求全部珩磨去掉锈蚀斑痕，初珩磨量为0.05mm，最大不超过0.4mm，粗糙度0.4；不允许过度珩磨。

4.3 缸筒涨缸修复再制造技术

缸筒涨缸再制造技术是对中缸体、外缸体涨缸的一种修复和再制造方法。现有4种维修工艺：内壁进行内壁进行镀铜修复、内壁熔覆铁粉末修复，内壁熔铜粉末修复、内壁熔覆不锈钢粉末修复。其中内壁熔铜粉末和不锈钢粉末应用较为广泛。

4.4 无损检测技术

无损检测技术是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称；本项目采用超声检查和磁粉探伤检查这2种无损检测技术。

4.5 外表面处理技术

外表面处理技术是对工件进行表面抛丸除锈的加工工艺。工件经过处理可以提高机械产品和金属构件的抗腐蚀能力，提高钢板的抗疲劳性能，延长其使用寿命；同时还可以减轻清理工作的劳动强度和对环境的污染；是达到修旧如新、翻新的必备技术。

4.6 电液控阀体、盘套类清洗技术

电液控阀体、盘套类清洗技术是利用超声波在点解中的空化作用、加速度作用及直进流作用，对不锈钢阀、锁零部件进行清洗、烘干、打磨、使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

4.7 底阀孔修复技术

底阀孔修复技术是对中缸体底阀孔锈蚀、研伤的一种有效的修理工艺。维修后超过其原来的性能，具有防锈、耐腐蚀的功能。

4.8 立柱千斤顶全行程分段加载试验技术

本项目试验系统主要采用液压支架立柱及千斤顶的出厂试验标准。车间自制全行程加载试验台，试验通过对维修的立柱千斤顶全行程多个位置进行打压试验、确保维护后产品性能安全可靠。

4.9 缸筒表面高压冲洗技术

缸筒表面高压冲洗技术是在装配前对中缸、活柱、外缸体的一种清洗技术，通过采用高压清洗机冲洗，是保证立柱千斤顶清洁度的一种先进清洗技术。

4.10 冷焊技术

对于镀铬区段损伤，传统修复办法一般为退镀、抛光后进行二次电镀，该维修工艺耗时长，成本高，同时电镀工艺对环境影响较大。在目前环保要求日益严格且客户对交货期要求严格的情况下，需要开发新的修复工艺，缩短维修工期，降低维修成本。目前华东公司采用不锈钢激光熔覆修复工艺，以逐步取代传统的二次电镀工艺，降低环境污染，改善产品质量，提升产品性能。

4.11 结构件修复技术

针对结构件通过磁粉探伤等手段，检查发现结构件焊缝开裂的地方，通过碳棒气刨或者气割焊缝清理出来后重新按工艺进行焊接。

5 再制造技术应用效果分析

近3年来，华东机械公司为张双楼、赛尔能源、天山矿、陕西郭家河矿、平凉新安矿等支架大修改电液控维修，实现了集团公司各矿井在各自区域内首个智能化开采工作面的创建，就是典型的液压支架大修改电液控再制造技术在实际维修过程中的应用。通过对普通支架大修改电液控初步实现了支架智能化开采。修理过程中，我们通过摸索创新的维修工艺和方法，攻克解决了一个个遇到的技术难题，修复的支架在井下工作面安装调试及后续使用过程中性能效果良好，尤其是立柱和千斤顶的维修性能，满足了电液控支架操作的需求。

徐州华东机械有限公司通过再制造技术大修的液压支架，在徐州张双楼矿、陕西郭家河煤业、天山俄矿、平凉新安、新疆赛尔能源公司和内蒙上海大庙等煤矿广泛应用并取得了矿方的一致好评。目前，液压支架大修改电液控再制造修理技术已走在了同行业的前列，通过实践摸索掌握了一套先进的维修工艺流程和标准，凭借优良的产品质量为下一步开拓外部市场提供了坚实的保障。

6 结语

随着煤矿开采“四化”建设的发展，液压支架大修改电液控再制造技术是液压支架维修程中所采用的多项维修新技术的综合应用。通过再制造不仅可以大大提升产品维修后的性能，而且可以节省投资成本，可以达到降本增效的效果。同时也延长了各部件的使用寿命。通过支架大修改电液控制系统实现了支架的智能化升级改造，提升了矿井开采中的安全生产系数。维修过程中，根据不同的部件的损坏方式，合理采用不同的再制造技术工艺，大大提高产品维修的性能，为企业在激烈的市场竞争占有一席之地中提供有力保障，助推了企业实现高质量发展。