高工作阻力大倾角液压支架再制造可靠性浅谈

张严敬 梁开东

（山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司，山东 枣庄 277000）

鲁南装备制造有限公司作为鲁南地区最大的煤矿机械厂，有多年煤矿机械设备设计制造经验，尤其是在机械产品制造中植入全生命周期理念，积极探索研究煤机产品零部件的再制造技术和工艺，先后成功进行液压支架、刮板输送机等产品的再制造，取得了较好的效果。ZY12000/28/62 型液压支架是鲁南地区工作阻力最大的液压支架，是公司自主研发制造的高工作阻力大倾角高端支架。根据ZY12000 支架现场使用、损坏等情况，对再制造标准、技术准备、生产管理进行详细的进度计划，确定采取三方面措施确保ZY12000 支架再制造产品在质量、性能上达到或者超过新机水平，实现性能恢复、可靠性提高、适用性增强。

1 工艺保证措施

1.1 立柱千斤顶升级改造

1.1.1 激光熔覆技术提升产品使用寿命

针对液压支架油缸活柱、中缸等部件，采用适合立柱的新型激光熔覆专用铁基合金粉末（图1），依靠元素Cr 提高熔覆层的耐腐蚀性，内壁采用镀铜合金技术，大大提高立柱千斤顶表面耐腐蚀性和光洁度，可实现5 年免维护。

图1 铁基合金粉末熔覆

1.1.2 高端复合密封提高密封性能

密封选择采用材质为HPU+NBR+POM 的注塑模具密封产品，相较于车削加工的加工方式拉伸强度更高，抗磨性能更好，尺寸稳定性好，可以满足车削不能加工的独特设计要求，避免多件组装带来的累计误差问题。

1.2 结构件局部补强

对支架所有结构件喷砂处理后，外露焊缝全部进行磁粉探伤，确保焊缝质量的可靠性。不符合要求的，彻底清理后采用“V 型焊”+角焊缝的多层多道焊接工艺（图2）进行修复，焊接质量可靠。对结构件损坏较严重部位，采取局部补强技术，贴高强度板和增加加强筋等方式，增强结构件强度。

图2 多层多道焊接工艺

1.3 优化表面处理工艺

1.3.1 无损绿色清洗

在传统往复、射流清洗、喷丸除锈等新工艺基础上，引进液体喷砂机，对锈蚀表面进行精细液体喷砂清洁除锈处理，露出金属光泽，实现光洁、精细表面绿色清理。

1.3.2 表面防腐处理

采用底漆＋面漆表面防腐处理方式，底漆和面漆都选用高质量水性油漆，采用自动喷漆和烘干工艺，确保表面防腐质量。在立柱千斤顶小件电镀防腐蚀处理方面，进行电镀铜或锡青铜表面处理工艺，先进的喷铬表面处理技术，提高了耐腐蚀性能。

2 结构优化提升产品性能措施

2.1 调架结构优化

ZY12000 支架应用工作面倾角平均25°，局部达到32°，支架侧护板的推力不够，侧护板与支架之间不能在弹簧的作用下与邻架封严，造成架间漏煤现象。公司采取增加弹簧直径和提高连接件强度的方式，提高支架的调架性能，减少了工作面架间漏煤。

2.2 顶梁伸缩机构性能优化

2.2.1 增加漏煤孔，方便清理箱体内杂物

顶梁伸缩机构伸缩梁伸出和收回时经常将矸石和煤块带入顶梁内部，造成伸缩憋卡现象，严重时造成伸缩机构失效。公司在顶梁与伸缩梁含入段相应部位增加漏煤孔（图3），避免该现象的发生。

图3 漏煤孔

2.2.2 伸缩箱体唇部加强

由于伸缩梁伸出时的作用，顶梁前部端板腹板有出现开焊现象，要求在顶梁腹板与端板连接位置处设置包板，以防止开焊。由图4 可知，该包板在端板后部对顶梁主筋板四角位置进行全面包护，同时在腹板下方在端板与包板加设了两板钢板，以提高端板的可靠性。

图4 箱体唇部加强

2.3 立柱固定结构优化

立柱耳板固定板经常有开焊脱落现象，优化后将该固定板（图5）加长并伸入到底座柱窝前部弯板中，提高固定座焊接强度，从而避免了立柱固定失效现象的发生，提高支架安全性能。

图5 立柱固定板

2.4 液压管路优化

2.4.1 主进主回管路优化

主进主回管路由前连杆后面移到前连杆前面，方便操作。在主进主回胶管上增加柔性护套。

2.4.2 管路布置优化

通过尖棱处倒钝处理、优化耳板定位尺寸、部分胶管改为钢管、焊接胶管座卡等一系列措施，优化管路布置，方便操作，提高安全性，改善了煤矿工人的劳动条件。

2.4.3 喷雾装置结构优化

将喷嘴座结构改为两组三头不锈钢喷雾杆形式，解决由于环境恶劣水腐蚀性强、后喷雾装置锈蚀严重、喷雾座螺纹锈蚀后喷头固定不牢、易脱落等问题，同时增强喷雾效果，便于更换维修。

3 检验检测保证措施

3.1 再制造企业标准制定

制定液压支架、立柱千斤顶再制造的企业标准为设备再制造提供了检验检测依据。通过设备的再制造，将不断完善企业再制造标准体系，逐步上升到地方标准、行业标准、国家标准。

3.2 检验检测能力提升

引进国外先进的Ansys、MSC-Fitigue、ADAMS等软件，掌握零部件寿命检测、结构件的应力分析技术、结构件与部件的运动关联性分析技术。

无损检测可通过X 射线衍射残余应力测试，判定残余应力状态；通过整体磁化（MT）法判定油缸的表面是否有裂纹产生，对局部有裂纹部位通过X 射线检测（RT）加超声波探伤检测（UT）的方法判定裂纹的尺寸和深度，结合有损检测的结果综合评判缺陷对产品寿命的影响，建立零部件寿命评估的模型和依据。配备无损探伤设备，培训检测人员。

4 使用效果

ZY12000/28/62 型液压支架再制造完成后，按照《煤矿用液压支架 第1 部分：通用技术条件》（GB25974.1-2010）及结构件、液压件制造标准进行试验，各项指标均达到新制造液压支架标准要求。2018 年在高庄煤业公司西三区3上采区进行应用，三年的产量分别为178 万t、168 万t、197 万t。开采期间，该型支架经历了大倾角、旋转开采、频繁过老硐等特殊地质条件考验，支架整体状态良好，连续三年不需要大修，直接在井下进行转面，支架结构件未发现变形损坏失效现象，立柱千斤顶等液压件未发现泄漏、脱镀、变形、窜液等失效现象，液压支架整体可靠性、适用性大大增强，使用寿命大大提升。

5 结语

在液压支架的维修工作当中，通过增材制造、再制造、表面工程等技术对零件性能进行恢复和加强，提高液压支架的实用性，保证液压支架系统价值的最大化，以此来保证整个液压支架工作的安全性和稳定性，从而推动煤矿产业的良性发展。