液壓支架性能試驗淺解

劉振華

(開灤鐵拓重機公司技術研發(fā)中心，河北唐山 063103)

液壓支架性能試驗淺解

劉振華

(開灤鐵拓重機公司技術研發(fā)中心，河北唐山 063103)

闡述了液壓支架立柱、千斤頂和安全閥必須做型式試驗，所做試驗的內容及性能要求。提出了液壓支架整架試驗要求，包括操作性能、密封性能、支護性能、適應性能、強度要求、耐久性能要求(強度要求包括主體結構強度要求和輔助機構強度要求等)。

液壓支架;性能試驗;試驗內容;試驗設備

1.前言

液壓支架作為綜合機械化采煤方法中的一種強力支護設備，為采煤工作面實現(xiàn)安全、高效、自動化與連續(xù)生產發(fā)揮了巨大的作用。液壓支架支護、移溜、放煤等功能的實現(xiàn)是靠各種油缸和控制閥來傳遞動力的，這些液壓元件和系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，直接影響著支架的功效和壽命。特別是立柱及千斤頂和安全閥的性能試驗是必不可少的。整機的形式試驗包括實驗方法和各種性能試驗要求，對支架的使用要求和進一步改進提供科學依據(jù)，對支架的批量生產更是不可缺少，特別是支架的密封性能試驗合格，才得以保證產品運行中的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2.立柱和千斤頂及安全閥的性能試驗

2.1 立柱和千斤頂?shù)男阅茉囼?/h3>

液壓支架立柱、千斤頂是液壓支架的動力部件。采煤工作面頂板壓力靠立柱支撐和傳遞。千斤頂使支架、輸送機前移以及完成其它動作。因此，液壓支架立柱、千斤頂必須做型式試驗。液壓支架立柱、千斤頂型式試驗裝置為專用設備。開灤鐵拓重機公司液壓廠有專用油缸試驗機，給立柱和千斤頂做軸向加載。試驗回路如圖1所示。

液壓系統(tǒng)由油壓系統(tǒng)和乳化液系統(tǒng)組成，乳化液系統(tǒng)可對被試件進行啟動、密封、強度以及耐久性(壽命)等試驗。油壓系統(tǒng)進行控制和外加載。

2.1.1 試驗回路

圖1 試驗機液壓原理圖

2.1.2 試驗內容

立柱及千斤頂整體試驗包括空載行程、最低啟動壓力、活塞腔和活塞桿腔密封性能、耐久性能、強度要求和缸體爆破等7項。

(1)空載行程 全程往復動作3次，不得有澀滯、爬行和外滲漏等現(xiàn)象。

(2)最低啟動壓力 空載工況下，逐漸升壓，分別測定各級缸活塞腔和活塞桿腔的啟動壓力，活塞腔啟動壓力不得超3.5MPa(不包括底閥的阻力損失)，活塞桿腔啟動壓力不得超過7.5MPa。

(3)活塞桿密封性能試驗 立柱縮至最小高度，活塞桿分別在1MPa和110%額定泵壓下穩(wěn)壓5min，其中一根穩(wěn)壓4h，在同溫度下壓力不得下降或不得滲漏。

(4)活塞腔密封性能試驗 立柱升至2/3全行程，進行軸向加載，對大缸活塞腔分別在1MPa和110%額定工作壓力下穩(wěn)壓5min，其中一根穩(wěn)壓4h，在同溫度下壓力不得下降或不得滲漏。

(5)強度試驗 以額定載荷的200%軸向加載，持續(xù)5min，缸體和活塞不得產生永久變形和破壞。

(6)缸體爆破試驗 將缸體兩端封閉，用加壓泵逐漸增壓直至缸體破壞，記錄破壞壓力，不得破裂成塊。

(7)耐久性能試驗 在泵站額定壓力下，加以額定工作載荷，全行程往復動作。往復次數(shù)為2000次。其耐久性試驗過程曲線，如圖2所示。

圖2 液壓支架立柱、千斤頂耐久性試驗過程曲線

2.2 安全閥

安全閥是液壓支架重要元件之一，用來控制支架實際工作阻力并使其不超過允許值。其性能好壞直接影響支架強度與安全系數(shù)，影響支架支護能力的發(fā)揮。支架安全閥必須滿足下列基本要求：

(1)要有良好的靜態(tài)特性(包括靜態(tài)啟溢閉特性和密封性)，當頂板沉降速度很小時，能保證支架的恒阻性能;

(2)要有良好的動態(tài)特性(包括穩(wěn)定性、動態(tài)壓力超調、開啟時間和穩(wěn)壓時間)，當頂板突然下沉時，能對支架進行可靠過載保護;

(3)要有足夠的通液能力，以滿足頂板最大沉降速度的要求;

(4)流量范圍要能適應采煤循環(huán)中頂板下沉的各種工況，而且能在5～6個數(shù)量級的流量變化范圍內可靠工作和保持穩(wěn)定的工作性能。

此外，支架安全閥還要求具有抗污染能力強、結構簡單緊湊、便于維修更換等特點，以適應采煤工作面狹小的工作環(huán)境;另外，也要求壽命長。

2.2.1 試驗回路

開灤鐵拓重機公司備有閥試驗臺，對各種性能進行試驗。對安全閥，須抽樣做啟閉特性試驗、壽命試驗、密封試驗和強度試驗。其基本試驗回路如圖3所示。

圖3 安全閥基本試驗回路

2.2.2 試驗內容

(1)啟溢閉特性 系統(tǒng)壓力高于公稱壓力的1.2倍，小流量0.04L/min，調定安全閥的開啟壓力，逐漸升壓至開啟，溢流3min，切斷供液，啟閉壓力波動不得超過10%;公稱流量下，快速升壓使閥開啟，溢流5～10s，迅速切斷供液，啟溢壓力波動范圍應在0.9～1.2公稱壓力之內。記錄壓力變化曲線。其啟、溢、閉特性曲線如圖4所示。

(2)壽命試驗 三種方式，應力循環(huán)壽命試驗、小流量溢流壽命試驗和公稱流量壽命試驗，均不得泄漏。

(3)密封試驗 低壓和高壓供液2min，均不得有壓降。

(4)強度試驗 將被試閥調死，使之不能溢流，以1.5倍公稱壓力對閥加載，穩(wěn)壓2min，無泄漏和零件損壞。

3.液壓支架整架試驗

整架技術要求包括操作性能、密封性能、支護性能、適應性能、強度要求、耐久性能要求(強度要求包括主體結構強度要求和輔助機構強度要求等)。

圖4 安全閥啟溢閉特性曲線

3.1 試驗設備

支架試驗設備為專用設備，開灤鐵拓重機公司有一臺16000KN整架試驗機(用于整架密封性能和加載強度試驗，可對被試支架做內加載試驗);其液壓系統(tǒng)，如圖5所示。

圖5 16000KN液壓支架整架試驗機液壓系統(tǒng)

3.2 試驗內容

(1)操作性能試驗 操作換向閥使各運動部件按設計的規(guī)定動作各動作3次，并達到其極限位置，各運動部件應操作方便、動作準確、靈活、無滯澀、蹩卡、干涉等現(xiàn)象。在支架的額定供液壓力與流量下，將支架的推移裝置推桿伸出一個移架步距，端部固定，降架100mm，移架一個步距，升架100mm，完成一個循環(huán)的時間應不大于設計要求的時間。支架最小高度與最大高度時偏差為±50mm，支架最小寬度與最大寬度時寬度偏差為+20mm。

(2)密封性能試驗 支架放置在試驗臺內，試驗臺測試高度調整到支架最大調高的2/3左右，操作換向閥向立柱及前梁千斤頂供液，使支架在試驗臺內撐緊，并使活塞腔內壓力達到90%的額定工作壓力，各穩(wěn)壓5min，測定次數(shù)不少于3次，壓力不得下降?？蛰d升架，使立柱活柱(活塞桿)外伸值達到全行程的2/3左右，然后靜止停放12h，測量活柱(活塞桿)回縮量(排除溫度影響)不得大于2mm。操作換向閥，使各運動部件往復動作并達到極限位置，分別操作5次，其中包括一次運動部件在極限位置時，在額定供液壓力下保持5min，各液壓元件(包括立柱、千斤頂、閥類、膠管與接頭)不得出現(xiàn)滲漏(在滲漏處平均5min內滲出工作液多于1滴時稱為滲漏)。

以上試驗在我廠整架試驗臺上進行。

(3)支護性能試驗 支架放置在試驗臺內，操作換向閥，使支架立柱內壓力達到額定初撐供液壓力，切斷供液，穩(wěn)壓5min，測量立柱內壓力值應不小于額定初撐壓力的95%。緩慢地給支架加外(內)載，并使安全閥溢流2～3次，測量立柱的壓力值。當安全閥停止泄液5min后，再測立柱內壓力值。各立柱的安全閥開啟壓力，應不大于其額定工作壓力的120%;關閉壓力均不低于額定工作壓力的90%。

(4)底座對底板比壓適應性能試驗 在底座的整個面積內放置刨花板，并加上條狀墊鐵(如圖6所示)，支架均布加載到工作阻力，且對支架頂梁從前向后加0.15倍額定工作阻力的水平載荷。保壓1min，撒出刨花板，1h后測量墊鐵的壓入深度，換算出的比壓值應不大于設計的比壓值。

(5)強度試驗 強度試驗是模擬井下各種危險工況對支架進行加載，是對支架的設計和制造質量檢驗的重要方式。此項試驗在北京煤科總院支架檢驗中心進行。

A－墊鐵;B－刨花板圖6 底座對底板比壓測定

試驗前測定頂梁上平面、底座側面的下邊緣的原始撓曲度，以及頂梁中心線相對底座中心線在水平方向上的偏離量(支架處于自由狀態(tài)，在底座前端處測量)，試驗高度為支架的最大高度的2/3左右，記錄測得數(shù)據(jù)，待強度試驗后進行對比。強度試驗施加外載時，外加載使立柱載荷由零逐漸增至1.1倍工作阻力，若施加內載，則增壓使立柱載荷由零逐漸增到1.2倍工作阻力。每種強度試加載3次，每次均保壓5min。逐項進行支架主體結構件試驗之后，空載動作支架3次，然后觀測，主體結構件不得有焊縫和母材開裂。頂梁和底座測得相對殘余變形量不大于0.4%，頂梁中心線相對底座中心線偏移角度變化量△α不大于3°，其它部件不得損壞。

圖7 耐久性能試驗過程曲線

(6)耐久性能試驗 耐久性能試驗是在其他試驗全部合格后進行。循環(huán)采用內加載方式，其過程如圖7所示曲線進行，其中t3≥2s。耐久性能檢驗主體結構件不少于6000次，試驗高度為支架最大高度的2/3左右，立柱內壓力為額定工作壓力。支架各結構件經各種方式循環(huán)加載后，同一部件其裂紋不得多于2處，各主要長焊縫不得有大于50mm長的焊縫裂紋。殘余變形不得大于相應支點距離的0.5%，扭翹變形不得大于部件最大方向長度的0.5%;各部件不得產生影響支架使用性能的損壞。經耐久性能試驗后支架仍能滿足各項性能要求。

4.結束語

目前世界主要產煤國家都制定了液壓支架形式實驗標準。隨著科技的不斷進步和液壓支架產品設計的要求，液壓支架形式實驗標準也會逐步修訂完善，從而為我國液壓支架技術的發(fā)展和產品質量的提高，為保證煤礦的安全生產發(fā)揮重大作用。

Hydraulic Support Performance Test

LIU Zhen－h(huán)ua

(Kailuan Iron Extension Heavy Machinery Co.，Ltd，Tangshan 063103，China)

The paper expounds hydraulic support pole，jack and relief valve must do type test，introduces the test content and performance requirements.the whole hydraulic support frame test requirements are put forward，including operating performance，sealed performance，support performance，adaptation performance，the required strength，endurance performance requirements(strength requirement including major structure strength requirement and auxiliary institutions strength requirements，etc.).

hydraulic support;performance test;test content;test equipment

TD355 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A

1671－3974(2011)04－0060－04

2011－06－22

劉振華(1966－)，男，大學，開灤鐵拓重機公司機械助理工程師。