矿用液压支架油缸结构的优化改造

武 波

（西山煤电集团有限责任公司西曲矿，山西 太原 030053）

1 改进液压支架油缸焊缝

缸底焊缝开裂是推移千斤顶过程中因长期应用造成的一项重要损坏形式。这主要是因为推移千斤顶在进行安装时，连接采取中间耳轴方式进行，因此，缸底和缸体焊缝一方面需要承受液体产生的均匀轴向力，另一方面还需要承受轴向力，这种连接方式与气态固定端在缸底的千斤顶相比，对于焊缝的要求更高。需要对缸底焊缝进行改进的原因如下：

1）在过去设计中，往往缸底厚度设计厚于缸筒臂，过去人们错误地认为这种设计安全性更高，但是，从实际应用情况来看，在进行焊接时由于臂厚差异较大，这会导致传热和散热都不均匀，这将会使缸底和缸筒无法合理融合，从而形成较高应力集中，在后期应用时，将会发生掉底现象。

2）焊接作业时采用了V 形焊缝，V 形焊缝在进行焊接时，由于底部狭小，无法使焊口底部金属能够实现良好融合。对于推移千斤顶，建议将缸底焊缝转变为U 形坡口，减小缸底和缸筒焊接部位臂厚；同时，可以设计一个平缓过渡，通过这种改进方式，能够使缸底焊接部分厚度与缸筒厚度相接近，使焊缝能够稍离开缸低底部较厚一段距离。在缸底焊接部分打上一个U 形坡口，从而在进行焊接作业时，要保证缸筒和缸底散热和传热都能够保持均匀，可以与焊缝金属合理融入到一起，而且能够大幅度减少横截面突变量，减少应力集中，提高焊缝整体质量，使其能够满足应用需求[1]。

2 改进液压支架油缸防尘压盖

针对具有三半环或四半环连接形式的不同型号千斤顶和立柱，为呈现出良好的应用性能，其在应用时抵抗侧向力能力远大于螺纹式连接，而且遭受到破坏的比例也要远小于螺纹式连接液压缸。但是，在对其进行拆卸时，则远不如螺纹式。螺纹式在拆卸时，可以采取专用拆卸机完成相应的拆卸作业，这种拆卸方式省时省力。半环式较为费力，特别是在拆卸时，考虑到防尘压盖面和缸体配合间隙相对较小，其间隙范围通常都在0.057～0.346 mm 之间，在对其应用一段时间之后，将会导致压盖和缸体之间存在锈蚀和粉尘等各种不同类型杂质，而且用于拆卸的螺纹孔通常不会发生锈蚀或损坏问题，即使螺完好，但由于缸体和压盖拆卸时要利用较大力，拆卸难度大，难以顺利拆除。针对这一现象，要适当扩大压盖和缸体内壁配合间隙，控制在0.3～0.5 mm 之间为最佳，采取这种设计方式，当活塞杆（活柱）承受弯矩或侧向力，防尘压盖和缸体间间隙，与导向套和外缸向配合间隙相比，前者更小，而弯矩或侧向力则由导向套传给外缸，不会施加在压盖上，再传递到外缸口薄弱位置[2]。

针对液压缸的维修，半环式将防尘压盖拆卸之后，常规拆卸方法作业就是通过将螺栓焊在压盖上，再对螺栓施力，或者采用工装将螺栓卡在活塞杆（活柱），对液压力进行应用，将其带出，完成上述作业后，将螺栓割掉，磨平压盖。从整体作业情况来看，这种拆卸方式应用起来，不仅会浪费大量人力，而且还会浪费物力，同时，进行焊接作业时，容易导致活塞杆（活柱）、压盖、外缸体遭受破坏。

对于现有液压缸，可以采取下列方式对缸体内壁和活塞杆空间大的情况进行改造，加大压盖内的2 个螺纹孔，然后对其进行加工，使其成为通孔，从而让通孔能够对准导向套，平时利用呢绒将缝隙堵上，在进行拆卸作业时，要将呢绒堵拆卸，然后将螺栓拧上，将螺栓顶在导向套上，然后通过交替方式，将2 个螺栓拧动，通过对螺栓螺纹力量进行应用，降低压盖带出。针对液压支架立柱，活柱和缸体内壁间空间小，因此，无法布置较大螺纹，需要对其进行整改，加长原压盖，缩短缸体半环槽导缸口距离，从而使压盖伸出缸口一段距离，对于压盖环型槽，要留出去弹簧卡空间，在缸口外部预留环形槽，将力施加在环形槽上，也可以设置一个简单工装卡，在活柱上对液压力进行应用，将压盖带出。需要注意的是，为了降低取弹簧卡难度，应当采用窄弹簧卡。针对半环处，为了实现防尘，可以在压盖和三半环间压一个O 形圈，这种压盖加工与原结构相比更加复杂，应当伸出外缸约28 mm，整体外观相对较差，进行拆卸作业时，施力相对简单、方便，并且不会导致其他零部件遭受破坏，可以使立柱拆卸工艺得到显著提高，改善其整体性能。

针对千斤顶也可以采取类似方式完成相应改造，进行拆卸作业时，作业人员通过尖锥等不同类型工具，在环形槽上施力，改造立柱和千斤顶，节约大量拆卸时间，降低物力和人力投入。

3 改进半环和空心活柱

3.1 改进半环

对于三半环活四半环液压缸，在对其进行应用时，由于导向套对半环压得较紧，或者半环发生了变形问题，难以取出，一些千斤顶半环小，拆卸孔直径通常都不会超过3.0 mm，采用挑针都难以取出，如果在进行改造时，在半环头部打造一个角度约为65°斜面，在进行拆卸作业时，可以利用尖锥活遍铲等工具，利用斜面提出半环，取出相对容易。如果经过改造之后，安装难度较大，不如采用挑针方便，进行改造时，需要预留一个小孔。

3.2 改进空心活塞杆（活柱）

部分活塞杆（活柱）在设计时为了减少材料应用量，降低重量，经常会设计成空心的，这种结构设计是较为合理的。但是，相关工作人员在具体设计时，经常会忽略一项内容，就是将活塞杆（活柱）内部制作成了一个密封空间，密闭空间内会存在大量空气，在焊接作业时，受热和冷却因素影响，内外空气流动容易导致焊缝形成不均匀或气孔等各种缺陷，在具体应用期间，可能会导致液体通过焊缝渗入。同时，温度的变化会对内部空气压力产生变化，这一变化会导致活塞杆（活柱）筒壁形成附加应力，特别是在温度变化较大环境中对其进行应用，影响较大，因此，需要相关工作人员提高对这一内容的重视。

针对上述情况，在焊接作业前，应当在活塞杆（活柱）头位置钻一个小孔，实现与外界的连通，从而活塞杆（活柱）内部和外部压力始终都可以保持一致。同时，在焊接作业开展前，要对活塞杆（活柱）内部进行防锈处理。

4 改进锁紧螺母式连接的活塞杆

在维修液压支架时，一些型号支架侧护千斤顶、插板千斤顶活塞和活塞杆采取螺纹方式连接，通常情况下，利用2 个粗牙实现对钉螺母防松，防松效果相对较差。部分螺纹受液压冲击和变载荷影响，会发生防松失效，连接将会发生松动，从而造成螺纹破坏，部分螺纹损坏后，这部分活塞无法被拆下，主要原因就是活塞杆前端大，导向套在活塞杆无法拆掉，必须报废处理。因此，在进行设计时，尽量将活塞设计成整体方式，活塞杆前尺寸大小需要控制在活塞杆以内，从而方便从前端将导向套拆下。如果整体式不好设计，可以设计成细压螺纹，这主要是因为细压螺纹连接强度高，其具有较强的耐冲击能力，整体放松效果要好于粗牙螺纹，而且不会对母体造成严重削弱[3]。

5 结语

液压支架由多项结构共同构成，油缸是液压支架的一项重要构成部分，其性能会对整个液压支架性能、应用、维修造成直接影响。因此，相关工作人员在日常工作中应当加强对液压支架油缸的分析，对其进行适当改进，提高其合理性，确保其在应用时的稳定性和安全性。