多行程立柱加載試驗(yàn)臺(tái)的研制與應(yīng)用

王棟 朱小軍

摘 要：伴隨著整個(gè)煤礦行業(yè)對(duì)“安全”生產(chǎn)重視程度越來越高，“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”方針的執(zhí)行，各煤礦逐步把安全生產(chǎn)工作的重心放在預(yù)防上。從源頭上控制、預(yù)防和減少生產(chǎn)隱患，對(duì)液壓支架維修質(zhì)量要求進(jìn)一步提高。尤其關(guān)鍵部件液壓油缸維修后的性能要求逐步提高，要求液壓油缸修舊如新，維修后的產(chǎn)品性能達(dá)到新制造標(biāo)準(zhǔn)。就如何保證產(chǎn)品質(zhì)量，在深化、細(xì)化大修工藝要求、嚴(yán)格制定施工標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，我公司通過創(chuàng)新試驗(yàn)方法來保障產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，車間自主設(shè)計(jì)自制立柱多行程加載試驗(yàn)臺(tái)，確保維修后液壓油缸的性能達(dá)到100%合格，從根本上杜絕不合格品流入井下使用。

關(guān)鍵詞：多行程;內(nèi)加載;電液控改造;產(chǎn)品性能

1 設(shè)計(jì)依據(jù)及思路

1.1、伴隨徐礦集團(tuán)各公司進(jìn)一步加快煤礦“四化”建設(shè)的步伐，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化開采工作面的建設(shè)，在液壓支架大修理改電液控操作的過程中，對(duì)產(chǎn)品修復(fù)質(zhì)量要求越來越高，尤其對(duì)液壓油缸修復(fù)后的性能有了更進(jìn)一步的提升。確保產(chǎn)品質(zhì)量也成為企業(yè)生存發(fā)展的必經(jīng)之路。我公司在創(chuàng)新油缸修復(fù)工藝的同時(shí)，制定了立柱質(zhì)量檢測(cè)的新標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際通過自行設(shè)計(jì)制作油缸多行程加載試驗(yàn)臺(tái)，通過對(duì)油缸不同行程位置的加載試驗(yàn)來確保維修產(chǎn)品質(zhì)量，來保證修復(fù)后立柱的性能;

1.2滿足立柱加載性能要求，能夠?qū)Ζ?00mm缸徑以下的立柱進(jìn)行空載多行程加載試驗(yàn)、最低啟動(dòng)壓力試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)等項(xiàng)目;

1.3運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，采用理論計(jì)算與有限元法分析相結(jié)合的方法，在保證可靠性的前提下，減輕試驗(yàn)臺(tái)的重量;

1.4參照MT313-92《液壓支架立柱技術(shù)條件》和《煤礦用液壓支架第2部分：立柱和千斤頂技術(shù)條件》，使立柱試驗(yàn)臺(tái)能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的相關(guān)試驗(yàn);

1.5通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提高立柱多行程加載試驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性;

1.6支架試驗(yàn)臺(tái)重量控制在5噸左右。

2? 試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)參數(shù)

2.1、加載方式：加載方式：內(nèi)加載

2.2、試驗(yàn)臺(tái)承載參數(shù)

試驗(yàn)臺(tái)可承受最大內(nèi)加載載荷：8000kN

2.3、試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)

試驗(yàn)臺(tái)外形尺寸：5000×1000×850 mm;

重量：約5T;

試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)寬度：800mm

試驗(yàn)長(zhǎng)度范圍：1000～5000 mm;

試驗(yàn)長(zhǎng)度檔距：400 mm;

3 試驗(yàn)臺(tái)的組成

試驗(yàn)臺(tái)由主體框架結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、增壓油缸和控制系統(tǒng)組成。

3.1、主體框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

用于布置、固定維修后被測(cè)試立柱，承受試驗(yàn)過程中立柱產(chǎn)生的各種載荷;

機(jī)械結(jié)構(gòu)采用封閉式力學(xué)框架結(jié)構(gòu)，配置外增壓油缸，實(shí)現(xiàn)被試立柱的內(nèi)加載功能。

液壓支架試驗(yàn)臺(tái)主體框架結(jié)構(gòu)主要由以下部分組成：主體框架、缸底擋板、支撐座、柱頭擋板、柱管組成

3.2增壓油缸簡(jiǎn)介

包括一個(gè)增壓油缸，主要起到增大內(nèi)加載供液壓力功能的作用;

3.3液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介

包括乳化液泵站和電液控?fù)Q向操作閥鎖及管路系統(tǒng)組成，試驗(yàn)加載過程由控制電液控?fù)Q向閥控制給給立柱上腔和下腔供液，通過加載控制試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)測(cè)量記錄，發(fā)現(xiàn)立柱內(nèi)部維修缺陷，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)全過程。

3.4測(cè)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

試驗(yàn)過程通過控制電液控操作閥給維修后被試驗(yàn)的立柱前后腔供液進(jìn)行內(nèi)加載，通過加載控制試驗(yàn)臺(tái)記錄和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，判斷修復(fù)后的立柱性能。 其主要構(gòu)成零部件明細(xì)如下：

4 試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)工作原理及特點(diǎn)

4.1 試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試檢驗(yàn)工藝流程介紹

4.1.1、主體框架采用封閉式力學(xué)框架結(jié)構(gòu)，配置外增壓油缸，實(shí)現(xiàn)被試立柱的內(nèi)加載功能。

4.1.2、試驗(yàn)臺(tái)承載座和立柱上下兩端采用柱窩連接;

4.1.3、形成控制通過擋板和行程柱管和試驗(yàn)臺(tái)另一側(cè)連接，通過調(diào)節(jié)行程柱管長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)立柱各行程距離的分級(jí)壓力實(shí)驗(yàn)功能。

4.2、基本工作原理概述：

4.2.1、通過操控控制系統(tǒng)給立柱下腔供液（泵站供液壓力一般為31.5Mpa），使立柱伸處全行程的1/3和2/3的工況下（行程根據(jù)需要可調(diào)整），立柱底端和缸底固定擋板連接，立柱柱頭和柱窩固定擋板連接;

4.2.2、操作控制系統(tǒng)給增加缸供液，通過增壓缸給立柱下腔增壓，壓力控制到37Mpa以上（一般為安全閥開啟壓力的1.1倍）;

4.2.3、高壓密封試驗(yàn)，高壓試驗(yàn)保證5min內(nèi)壓力不低于37MPa，初始?jí)毫Ω?dòng)范圍0.1-0.8 MPa;用2Mpa壓力供液保持2min，壓降不得超過0.5Mpa，試驗(yàn)期間千斤頂不得有漏液現(xiàn)象。

4.2.4、通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)立柱修復(fù)后存在的缺陷（例如竄液、導(dǎo)向套漏液、接頭漏液等），確保每個(gè)修復(fù)后的立柱質(zhì)量。

5 應(yīng)用效果分析

通過對(duì)立柱行程1/3和2/3處和其它行程位置的加載試驗(yàn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)大修后立柱外缸和中缸內(nèi)壁存在的缺陷，避免存在缺陷的立柱下井，保證工作面連續(xù)正常生產(chǎn)。通過此試驗(yàn)檢測(cè)方式，在我公司大修張雙樓煤礦首套智能化綜采工作面使用的ZY6800液壓支架大修改電液控操作過程中，維修的這批ZY6800支架是集團(tuán)公司首套大修支架改電液控操作的液壓支架，沒有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，通過摸索創(chuàng)新新的維修工藝和方法，攻克解決一個(gè)個(gè)遇到的難題，此套支架在井下工作面安裝調(diào)試及后續(xù)使用過程中性能效果良好，尤其立柱和千斤頂?shù)木S修性能達(dá)到滿足了電液控支架操作的需求，效果得到了礦方和集團(tuán)公司的高度肯定，同時(shí)此次創(chuàng)新的多行程立柱油缸加載試驗(yàn)方式也在后續(xù)支架大修過程中廣泛推廣，效果良好。

6 結(jié)語

伴隨著整個(gè)煤礦開采行業(yè)綜采設(shè)備“四化”建設(shè)的推進(jìn)，支架大修進(jìn)行智能化改造成電液控操作模式陸續(xù)會(huì)被煤礦廣泛推廣應(yīng)用，對(duì)修理的立柱、千斤頂維修后的性能要求大大提高。通過創(chuàng)新使用多行程立柱加載試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，便于檢測(cè)出產(chǎn)品內(nèi)存缺陷，提高了修復(fù)產(chǎn)品的安全性能，使產(chǎn)品出廠合格率達(dá)到100%。為煤礦安全生產(chǎn)提供了安全保障。目前經(jīng)我公司修理改造的大修改電液控操作支架已在徐州張雙樓礦、陜西郭家河煤業(yè)、新疆賽爾能源公司和內(nèi)蒙上海大廟等煤礦廣泛應(yīng)用，并取得了礦方的一致好評(píng)。目前電液控支架修理技術(shù)已走在了同行業(yè)的前列，通過實(shí)踐摸索掌握了一套先進(jìn)的維修工藝流程和標(biāo)準(zhǔn)，憑借優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量為下一步開拓外部市場(chǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

參考文獻(xiàn)：

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[3]? GB25974.3-2010《煤礦用液壓支架 第3部分：液壓控制系統(tǒng)及閥技術(shù)條件》 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)2011-01-10發(fā)布

[4]? MT/T 1097-2008《煤礦機(jī)電設(shè)備檢修技術(shù)規(guī)范》國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布2009-12-11發(fā)布

[5]? MT313-1992 《液壓支架立柱技術(shù)條件》中華人民共和國(guó)能源部于1992-12-15發(fā)布

作者簡(jiǎn)介：

王棟，男，1983年5月出生，2006年6月畢業(yè)于河北工程大學(xué)，2006年8月在徐州華東機(jī)械有限公司工作至今。