单体液压支柱镶套工艺的研究与应用.pdf

液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 2年 第 1期 单体液压支柱镶套工艺的研究与应用 席 党生 1 ． 重庆天府矿业有限责任公司机电设备分公司， 重庆 席振 宇 4 0 1 5 3 5 ； 2 ． 重庆千牛建设工程有限公司， 重庆4 0 0 7 0 0 摘要 介绍 l『 单体 支柱镶套工艺 的概况 ． 重点阐述 了镶套工艺 的原理 、 工艺装备 、 工艺参数 、 技 术经济指标测试 ， 分析 了经济 效益及应 用前景。 关键词 单体 支柱 镶套 ； 工艺 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 0 1 0 0 3 0 0 3 S i n g l e Hy d r a u l i c Pi l l a r I n l a y Te c h n o l o g y Re s e a r c h a n d Ap p l i c a t i o n Xi Da n g- s h e n g Xi Zh en - yu 1 ． T i a n f u Mi n i n g C o mp a n y e l e c t r i c a l a n d me c h a n i c a l e q u i p me n t d i v i s i o n ,Ch o n g q i n g 4 0 1 5 3 5， Ch i n a； 2 ． Q i a n n i u C o n s t r u c t i o n e n g i n e e r i n g C o ． ， h d ． ，C h o n g q i n g 4 0 0 7 0 0， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e g e n e r a l s i t u a t i o n o f s i n g l e h y d r a u l i c p i l l a r i n l a y t e c h n o l o g y ． I t c e n t r e s o n t h e t h e o r y ， t e c h n o l o g i c a l p a r a me t e r a n d e q u i p me n t ， a n d t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c i n d e x t e s t o f i n l a y ． At t h e s a me t i m h i s a rti c l e a n a l y z e s i t ’ S e c o n o mi c b e n e f i t s a n d p r o s p e c t s ． Ke y W o r d s s i n g l e p i l l a r ； i n l a y； t e c h n o l o g y O 引言 机 电设备分公司 已有十几年修理支柱 的历史 ， 若 按原煤炭部对单体液压支柱的使用年限而论 ，分公 司 有相 当一部份支柱在超期服役。随着时间的推移 ， 超期 服役 支柱会逐年增加 ，按分公司传统的方式对支柱进 行修理 ． 经微机检测 ， 对不合格者 ， 再度解体 、 选择。对 不能在 中修工序修复的支柱液压 缸 ，转 人大修 工序 ， 即 对液压缸进行镶套 。对于镶套更新工艺 ， 分公司 进行了几年的实践 ， 取得 了一定的经验 ， 在镶套几年中 工程技术人员对镶套工艺进行 了开发性的研究 、 测试 ， 结合工艺装备编制 了镶套工艺流程及质量保证体系 ， 现 已进 入 成熟 的 应用 阶段 。 l 镶套工艺 主要 的研 究 内容 1 ． 1镶套 工 艺 的提 出 面对无法进行 中修的支柱 ，主要是指当液压缸 内 壁镀层锈蚀面积 2 - 3 m m 和深度在 0 ． 3 m m以上 ， 支柱的 密封性能失效。 活柱表面的锈蚀 ， 划痕均超过 0 ． 6 mm以 上 ． 8 0孑 L 点蚀 、 划痕深度超过 0 ． 2 mm以上。若将这类 收 稿 日期 2 0I l 一 0 5 0 6 作 者简 介 席党生 1 9 5 l 一 ， 男 ， 毕业 于华中科技 大学 ， 高级工 程师 ， 主要 研 究矿井液压支护 3 支柱报废将给企业造成严重损失 ，况且公司也不可能 进行大量投入资金来更新支柱。基于利 旧利废 ， 用较小 投入使支柱更新的原则 ，提出对这类支柱进行镶套更 新可 行性 论证 。 1 ． 2镶套 工艺 装 备研 制 根据镶套工艺要求 液压缸必须先镗孑 L ， 达到镶套 尺寸 镶套后为使不锈钢套发生永久变形 ， 通过旋压工 艺来 实 现 。 1 - 2 ． 1 工艺 装 备与专 业 厂家 共 同设计 制 作 其方案是采用加长型普通车床增设可调节工装系 统 ， 满足镶套工艺要求 。系统包括镗旋主轴 、 轴承中心 架 、 镗旋主轴 压紧尾座 、 液压缸 自动定位卡头 、 泵送乳 化液装置等。镗旋主轴具有输送冷却乳化液 、 夹持镗刀 头或旋压头 的功能 轴承中心架 、 镗旋主轴压 紧尾座起 调整镗旋主轴 中心高度 ；液压缸 自动定位卡头调节液 压缸与镗旋主轴同心度。通过改变镗刀头 、 旋压头来完 成深孑 L 镗床 、 深孔旋挤压机床的加工。 2 ． 2 ． 2 镗 刀 头 改进 的新 突破 2 0 1 1年之前使用的镗刀头定位槽是 双面燕尾槽镶 嵌 ． Y T 1 4 ／ 1 2 0合金刀片只有一面呈燕尾形 ， 而另一面靠 人工砂磨 。镗刀是从镗刀头内通过刀杆伸 出， 镗刀磨损 需拆卸砂磨 ， 费工费时。 2 0 1 1年对镗刀头进行 了突破性 改进 ．镗刀头定位槽形状与 Y T I 4 ／ 1 2 0合金刀片一致 ， Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 ． 2 01 2 镶嵌后仅在车床砂 轮上砂磨定位块 的定位尺寸 即可。 镗刀采用了机夹刀片 ， 一块 刀片相当于 8把镗刀 ， 通过 测试提高工效 3 5 ％以上。 2 镶 套工 艺流 程 与测试 2 ． 1 镶 套 工艺 原理 镗削被腐蚀 的液压缸 内壁 密封 面 ， 镶人不锈钢 套 ． 通过旋挤压使不锈钢套发生永久变形 ， 达到所需加 工尺寸。由于液压缸直径在 6 3 ～ 1 0 0之间 ， 液压缸 的长度在 3 4 4 ～ 1 0 3 9 mm之 间， 相对而言孑 L 的深度较大 ， 镗孔或旋挤压属一种柔性加工 ，有利于保护镗刀头定 位块 、 镗刀及镗旋主轴 。因此 ， 液压缸镗孔或旋挤 压的 加工过程一直处于一种匀浮动状态 ，完成液压缸和活 柱 8 O孔镶套工艺。 2 - 2 镶 套 工艺 流程 镶套支柱首先是选择不合格的液压缸 、活柱进行 喷砂 、 除锈防腐处理 ， 加工工艺槽 、 钢丝槽 ， 镗孔 、 镶套 、 旋挤压定型 、经逐道工序按 M T 1 1 2 9 3检测加工件 ， 零 配件检测合格 ， 方能装 配 ， 经微机检测合格才 能人库 ， 经检测不合格支柱可进行重新装配 、 检测。再不合格的 支柱可转到改制加工 。改制支柱加工同样包含液压缸 镶套工序 ， 其检测与镶套支柱一致 。镶套工艺流程及质 量保证体系如图 l所示。 支 柱 解 体 分 选 检 ’ ● 竺 三 竺 I i 匡 J ● 按MTI I 2 - 9 3 检测加 工件 图 l 镲套 支 柱工 艺 流程 及 质量 保 证 体 系 2 ． 3 镶套支柱主要技术参数 液压缸的深孑 L 镗 削和深孑 L 旋挤压公差要求严格 ， 检测工具使用内径百分表 ． D Z型 1 0 0缸径液压缸镗 孔尺寸为 咖l 0 l m。 ， 旋挤压后成品尺寸为 1 0 0 _ ～ o Dz ．o 9 型 6 3缸径支柱的液压缸镗孑 L 尺寸为 6 4 删 ． 旋挤压 后成品尺寸为 6 3 _o i 。 凡是通过镶套的零配件检测合 格后均要进行装 配，将装配合格支柱支设到微机检测 架上检测 ， 压降率 ≤3 ． 5 ％， 判定合格 。镶套支柱主要技 术参数见表 1 。 表 1 镶 套支柱 主要技术参数 2 ． 4 镶套支柱的测试 从微机检测合格的支柱中任选一批 ，进行主要技 术指标测试 ， 其结果如下 1 低 压密封测试 在小 于 2 MP a的压力下 ， 稳 压 4 h ． 无渗漏无压降。 2 高压密封测试 在额定工作压力下 ， 稳压 4 h ， 无 渗漏 ， 无压降。 3 寿命试验 在 1 1 0 ％额定工作压力下 ， 往复升降 20 0 0次 ．累计行程 7 0 m，进行高低压密封实验 ，稳压 1 6 h无渗漏。 4 强度实验 支柱 升至最 大高度 ， 轴 向加载荷为 额定压力 1 5 0 ％， 稳压5 m i n ， 不变形 ， 不破损。 3 主要经济指标 D Z型单体液压柱的密封系统是 三用阀密封柱头 4,4 2孑 L ； 底座密封支柱 1 0 0液压缸底部 ； 升柱与降柱 运行作业 由活塞密封活柱 8 O孔 和液压缸 1 0 0内 孑 L 。由于 D Z型单体液压柱液压缸 1 0 0 、 6 3内孔是 主要密封面 ，在矿井 中支护 ，受不洁水质 、二氧化硫 S O 、 氧 O 、 一氧化炭 C O、 二氧化碳 C O 、 硫化氢 H 2 S 、 二 氧化氮 N O 等具有腐蚀性气体的作用 ，会使支柱造成 腐蚀。 新支柱在井下使用往往不到一个周期 8个月 镀 层表面局部就会 出现腐蚀坑 、 麻点 、 大小不等的“ 鼓泡 ” 等现象 ， 有的腐蚀坑 、 麻点还会蔓延成片。当液压缸内 壁镀层锈蚀面积 2 ～ 3 mm z 和深度在 0 ． 3 mm以上 ， 支柱的 密封性能失效。若将这类支柱报废， 则将给企业造成严 重损失 。为减少企业的损失。液压缸镶套工艺 液压缸 经镗孑 L 、 镶套 、 旋挤压 、 切削等工序完成液压缸镀层修 复。通过液压缸镶套更新工艺， 液压缸 内壁由镀层改变 成不锈钢， 增强 了液压缸 内壁 的防护性能 ， 单体液压支 柱可延长使用寿命 2年以上。 镶套支柱与新购支柱主要经济指标对比见表 2 。 表 2主要经 济指标对 比 名称 规格 单价／ 元 标准 正常使崩年限 年折价 镶套支柱D Z 2 ． 5 1 2 0 1 5 0 合格 2 6 0无／ 年 新购支柱D Z 2 ． 5 7 0 0 合格 1 7 0 0元／ 年 下转第 5 3页 31 一 ． ● 』 刨 刖 基 藿 一 一舡弛槽一 一舡晓槽一 一 ] 1 一 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 ． 2 O l 2 2 特点 与同类产品相 比较 ， 具有如下特点 1 采用斜齿作为主 、 从动齿轮。当齿轮啮合时 ， 从 齿 的一端逐渐进入 啮合 ， 斜齿的螺旋角增大 ， 重合度增 大 ， 因此啮合冲击小， 噪声低 ， 试验证明， 降低了噪声 3 ～ 5 d B A 。 2 结构原理简单 。在原理上 ， 考虑采用液压桥的 工作原理 ， 并具有固定的进 、 出油 口， 而又不 同于一般 的液压桥结构 ，将液压桥中的其中两个单向阀改为梭 阀， 结构更紧凑 、 简单， 适合双向工作。 3 带安全阀调压结构。一般 的齿轮泵是不带安全 阀的， 而在此泵 的泵体上集成了安全阀 ， 可事先进行调 压 ， 使齿轮泵体工作在更安全 、 更稳定的环境中。 4 集成度高。该泵在泵体上装有一个梭 阀， 后盖 上装有安全阀和两个单 向阀， 整机外形尺寸不大 ， 具有 外观简洁 、 结构紧凑的优点。 5 宽适用范围的配置结构。该泵可应用于齿轮箱 润滑系统 、 离合器动力系统 、 柴油机润滑系统或作为液 压油源使用 ， 可以广泛应用于舰艇 、 船舶 、 工程机械 、 机 床 、 水工 、 矿山 、 冶金 、 汽车 、 风 电等行业中 ， 根据不同的 使用场合 ， 其传动主轴上的密封 、 承压配置结构不同。 3 结束语 该双向齿轮泵既可以双向工作 ， 又能使进 、 出油 口 位置保持不变 ， 并带有过载保护装置的功能 ， 具有通用 性强 、 适用范 围宽 、 结构 紧凑 、 重量轻 、 容积效率 高 、 噪 声低 、 寿命长 、 可靠性高 、 使用维护方便 、 标准化水平高 等特点 。并在此基础上可实现零件化 、 模块化 ， 并向逐 步提高标准化 、 系列化水平方向发展。 参 考 文 献 【 l 】 何存兴． 液压元件【 M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 8 1 ． 【 2 J 雷天觉． 液压工程手册【 MJ ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 0 ． 【 3 】 丛庄 远， 刘震 北． 液压技术 基础理论[ M ] ． 哈尔滨 哈尔 滨工业 大 学 出版 社 ． 1 9 8 9 ． 【 4 】 路甬祥． 液压气动技 术手册【 M ] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 5 】 陈 文 胜 等 ． 多 功 能 低 噪 声 双 向 齿 轮 泵【 P 1 ． 中 国 Z I 2 0 0 8 2 0 2 3 8 5 6 8 ． 7 卜 一 卜 。 ‘ 卜 一 ● 一一 。 卜 一 ’ 卜 - 一 卜 一 一一 一 一 - 一一 一 一一 一一 - 一 一 一一 一 -- - - - - 一 一 -- 一 - 一 - 一 - -- 上接第 3 1页 由表 2可 以看 出， 镶套支柱的使用年限达 2年 ， 但 投入少 ， 年折价为 6 0元 ， 新购支柱的使用 年限理论上 为 4年 ， 但在矿井 中支护 ， 受不洁水质 、 腐 蚀性 气体的 作用会使支柱造成腐蚀。新支柱在井下使用 往往不到 一 个周期 8个月镀层表面局部就会 出现腐蚀坑 、 麻 点 、 大小不等的“ 鼓泡 ” 等现象 ， 有 的腐蚀坑 、 麻点还会 蔓延成片 ， 进入大修期。因此 ， 实际使用年限仅为 1 年。 每根镶套支柱与新购支柱 年折价低 6 6 0元 ，计算年直 接经济效益如下 根 据近 5年 的统 计 ，大修镶 套支柱 每年约 2 0 0 0 根 ，新购支柱 D Z 2 ． 5 m单 价 7 0 0元／ 根 ，扣除报废残值 1 0 0元／ 根 、 减去年折价 6 0元与新支柱 比较年创经济效 益 为 2 0 0 0根x [ 7 0 0 一 1 0 0 6 0 ] 元／ 根 1 0 8万元。 4结 论 单体液压支柱液压缸镶套具备了成本低 ， 见效快 、 工艺成熟。面对逐年产生趋于报废的支柱数量增加 ， 采 用 液压缸镶 套更新工 艺可 以减少 公 司一 次性 资金投 入 ， 为降低矿井支护成本提供了一条经济 、 实惠的有效 途径 ， 不仅资本雄厚 的大中型矿井可以采用 ， 小型矿井 更具有推广和应用的价值。 参 考 文 献 【 l 】 国家安全生产监督局 、 煤矿安全监察局． 煤矿安 全规 程【 M】 ． 北 京 煤炭工业 出版社 ． 2 0 0 4 ． 【 2 】 杨尔庄主编． 新编液压工程手册【 M 】 ． 北 京 北京理工大学 出版 社 ． 1 9 9 8 ． 【 3 】 中华人 民共 和国劳动部 、 煤炭工业部 颁发． 液压支架 柱 修 理工【 M 】 ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 4 】 机械设计手册 联合编写组编． 液压传动和气动【 M 】 ． 北 京 化 学工业 出版社 ． 1 9 8 3 ． [ 5 】 煤 炭工业部颁发． 单体液压支柱维修规范【 M】 ． 北京 煤炭工业 出版 社 ． 1 9 9 6 ． 【 6 】 煤炭工业部颁发． 矿用单体液压支柱[ M 】 ． 北京 煤 炭工业出版 社 ． 1 9 9 3 ． [ 7 】 夏廷栋编著． 液压传动的密封与密封装置[ M 1 ． 北京 中国农 业 机械出版社 ． 1 9 8 2 ． 【 8 】 邢福康 ， 等编 著． 煤 矿支护 手册[ M 】 ． 北 京 煤 炭工 业 出版 社 ， 1 9 93． 5 3