煤矿设备液压支架故障_立柱损坏原因分析及工作原理
立柱是液压支架的主要承力构件，其性能的好坏，对井下工作面的顶板维护和安全生产起着极其重要的作用，因此，找出立柱的损坏原因，使损坏降到最低点，有着十分重要的意义。液压支架的立柱结构有单伸缩型、双伸缩型、单伸缩带机械加长段型三种，在此以双伸缩立柱为研究对象，根据各种损坏形式，找出其损坏原因，提出预防措施。
(1)立柱损坏原因分析
根据多年支架大修统计，每套支架大修时立柱的损坏形式及其所占比例如下表所示。
立柱的损坏形式
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损坏形式 |
所占比例 |
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损坏形式 |
所占比例 |
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外缸、中缸局部胀缸，上、下腔串液 |
3% |
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导向套与缸体连接处的密封面损坏 |
1.5% |
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中缸、活柱弯曲 |
4% |
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外缸、中缸内壁锈蚀、磨损 |
5% |
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外缸、中缸内壁轴向划伤 |
3% |
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电镀面碰伤、划伤、镀层脱落 |
20% |
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导向套与缸体连接螺纹损坏 |
1.5% |
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双伸缩立柱是由外缸、中缸、活柱、底阀、导向套、活塞等部分组成，其结构参见图N，技术参数见下表。
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双伸缩立柱技术参数
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立柱
类型 |
外缸/cm |
中缸/cm |
活柱/cm |
工作
阻力
/kN |
外缸
内压
/MPA |
中缸
内压
/MPa |
总长
/cm |
|
外径×内径×长度 |
外径×内径×长度 |
直径×长度 |
|||||
|
ZFS5100
ZZ560K
ZZP5200 |
φ24.5×φ20×φ125
φ27.3×φ23×128
φ27.3×φ23×124 |
φ19×φ16×90
φ22×φ18×93
φ22×φ18×91 |
φ14×110
φ16×123
φ16×128 |
1200
1372
1300 |
38.2
33
31.3 |
60
54
50.9 |
335
335.1
321.6 |
(2)工作原理
①升柱当操纵手柄扳到升柱位置时，由操纵阀来的高压液通过管接头进入一级缸（外缸）的活塞腔，使二级缸（中缸）首先伸出。一旦二级缸的活塞碰到导向套，二级缸活塞内的液体就上升，打开底阀（单向阀）使压力液进入二级缸的活塞腔，活柱伸出，此时，初撑力为二级缸的面积乘以供油压力[见图O(a)]。
②立柱承载 顶梁与顶板接触后，顶板压力由顶梁传到活柱上，由于压力液被底阀封闭，活柱不能回缩，因此压力转到二级缸底上。此时，一级缸活塞腔的压力随顶板来压而升高，直到超过立柱工作阻力（即安全阀额定工作压力）时，安全阀开始卸载，二级缸收缩。当压力降到低于安全阀额定工作压力的90%时，安全阀关闭，立柱开始承载，在二级缸未完全缩回以前，压力的传递和安全阀的动作就这样反复进行。当二级缸降到最终位置时，底阀的阀杆接触缸底，底阀打开，二级缸活塞腔的压力液进入一级缸活塞腔（实际使用过程中达不到这种地步），这部分压力液又将二级缸升起一定距离，底阀离开缸底后又关闭。若顶板压力又超过立柱的工作阻力时，安全阀又动作，二级缸又降到最终位置，底阀又打开。这样反复动作，保证了立柱的承载在其工作阻力范围之内[见图O(b)]。