王棟，肖磊，吳宗江，高黨尋，耿娜，何紫齊

（1.徐州華東機械有限公司，江蘇 徐州 221000；2.中國自行車協(xié)會，北京 100079；3.清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心，北京 100084；4.江蘇師范大學(xué)電氣工程及自動化學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

煤礦綜采液壓支架是控制采煤工作面礦山壓力的大型核心裝備，其在礦井支護中發(fā)揮著關(guān)鍵支撐和防護作用。其中結(jié)構(gòu)件和立柱是關(guān)鍵承載部位。在液壓支架維修過程中，為滿足煤礦生產(chǎn)過程中減人提效，保障安全的需求，智能化開采工作面的建設(shè)成為礦井安全生產(chǎn)的首選，支架大修改電液控操作成為各礦井安全生產(chǎn)的首選。傳統(tǒng)的維修方式已經(jīng)無法滿足液壓支架大修改電液控操作要求，兩年來，我們成功摸索掌握了液壓支架大修改電液控關(guān)鍵維修工藝，通過支架再制造過程中升級改電液控制初步實現(xiàn)工作面支架智能化開采。液壓支架大修改電液控再制造技術(shù)也成為發(fā)展必須進步的技術(shù)。

1 液壓支架的失效形式分析

液壓支架主要由液壓件(立柱、千斤頂)，承載結(jié)構(gòu)件(頂梁、掩護梁和底座等)，推移裝置，控制系統(tǒng)和其他輔助裝置組成，往往工作環(huán)境極其惡劣復(fù)雜。主要損壞形式有結(jié)構(gòu)件發(fā)生變形損壞、焊縫開裂。立柱和千斤頂表面出現(xiàn)銹蝕和麻點、麻坑等現(xiàn)象，立柱外缸內(nèi)徑磨損和漲缸等失效形式。在使用過程中因為局部碰撞、爆破、煤渣磨損活塞桿表面鍍鉻層磨損劃傷而失效。因此，開焊、腐蝕、磨損是液壓支架主要失效形式。

對于液壓支架的失效，目前的多采用三維模擬受力軟件進行有限元受力分析，如肖坤宇等對目前存在的三種液壓支架失效模式進行了總結(jié)，指出目前多借助ANSYS、ABAQUS等軟件對液壓支架的結(jié)構(gòu)形式進行分析，通過分析預(yù)測其壽命和失效形式。楊瑾采用WINDCHI模塊化，融合骨架設(shè)計，并對參數(shù)進行設(shè)計，對液壓支架的系統(tǒng)進行分析，研究煤礦井下液壓支架發(fā)生的失效形式，并采用UDEC軟件對實際系統(tǒng)進行模擬；趙永美給出煤礦液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，對煤礦液壓支架的失效進行分析找到失效原因，并給出具體的解決方案。

2 液壓支架維修方式

液壓支架維修業(yè)務(wù)根據(jù)維修內(nèi)容、技術(shù)要求以及工作量大小不同，主要分為液壓支架的檢修、項修及大修三類。

2.1 檢修

檢修是工作量最小的計劃維修。對于實行狀態(tài)監(jiān)測維修的液壓支架，檢修的內(nèi)容是針對日常點檢、定期檢查和狀態(tài)監(jiān)測診斷發(fā)現(xiàn)的問題，拆卸有關(guān)部件、進行檢查、調(diào)整、更換或修復(fù)失效的零件，以恢復(fù)液壓支架的正常功能。對于實行定期維修的液壓支架，檢修的主要內(nèi)容是根據(jù)掌握的磨損規(guī)律，更換或修復(fù)在維修間隔期內(nèi)即將失效的零件，以保證液壓支架的正常功能。

2.2 項修

項修是項目維修的簡稱。它是根據(jù)液壓支架使用的實際情況，對狀態(tài)劣化已難以達到生產(chǎn)工藝要求的部件進行針對性維修。項修時，一般要進行部分拆卸、檢查、更換或修復(fù)失效的零件，必要時對基準(zhǔn)件進行局部維修和調(diào)整精度，從而恢復(fù)所修部分的精度和性能。項修的工作量視實際情況而定。項修具有安排靈活、針對性強、停機時間短、維修費用低、能及時配合生產(chǎn)需要、避免過剩維修等特點。

2.3 大修

支架的大修是工作量最大的計劃維修。大修時，對支護液壓支架所有部件進行全部解體；修復(fù)基準(zhǔn)件，更換或修復(fù)全部不合格的零件；修復(fù)和調(diào)整液壓支架的液壓系統(tǒng)（普通的操作閥更換為電液控制閥組，從而可以達到遠(yuǎn)程控制功能，實現(xiàn)自動化開采）；修復(fù)液壓支架的附件以及翻新外觀等；達到全面消除修前存在的缺陷，恢復(fù)或者部分超過原有液壓支架的規(guī)定功能和使用壽命。

3 液壓支架大修改電液控再制造技術(shù)

經(jīng)過多年行業(yè)經(jīng)驗積累，徐州華東機械有限公司目前已掌握了先進的液壓支架大修改電液控再制造技術(shù)。主要為液壓支架結(jié)構(gòu)件及立柱千斤頂?shù)戎饕诵牧悴考脑僦圃旃に嚒㈦娨嚎夭僮鏖y等部件維修。一般情況下，大修過2～3次的液壓支架需要進行再制造。再制造不同于維修，是一種對廢舊液壓支架實施高技術(shù)修復(fù)和改造的產(chǎn)業(yè)，其針對損壞或?qū)髲U的零部件，在性能失效分析、殘值壽命評估等分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定，進行再制造工藝設(shè)計，采用一系列相關(guān)的先進制造技術(shù)，使再制造產(chǎn)品質(zhì)量達到或超過新品性能。再制造包括2種類型：一是恢復(fù)性再制造，主要是把有剩余壽命的廢舊零部件作為再制造毛坯，采用表面工程等先進技術(shù)進行加工，使其尺寸和性能得以恢復(fù)；二是改造升級性再制造，主要是對已達技術(shù)壽命的液壓支架，通過改造、局部更新，特別是使用新材料、新技術(shù)、新工藝等，改善和提升液壓支架技術(shù)性能、延長液壓支架使用壽命、減少環(huán)境污染。

4 液壓支架大修改電液控再制造維修技術(shù)以及核心檢測

液壓支架大修改電液控操作關(guān)鍵是確保維修后的立柱、千斤頂（電液控系統(tǒng)清潔度要求高）和電液控閥鎖、控制器、驅(qū)動器等性能，維修后的產(chǎn)品滿足電液控系統(tǒng)智能化采煤操作要求。

4.1 電鍍修復(fù)和激光熔覆熔銅再制造技術(shù)

當(dāng)工件表面磨損或其他原因?qū)е鹿ぜ砻鎿p壞時，在工件表面電鍍一層金屬或者熔覆一層不銹鋼粉末，內(nèi)孔熔銅技術(shù)，使其幾何尺寸達到規(guī)定范圍，目前在天山ZY10000/20/38液壓支架大修改電液控再制造過程中，面對惡劣水質(zhì)為加長抗腐性能，立柱維修過程中，創(chuàng)新采用了激光熔覆和內(nèi)孔熔銅技術(shù)。

4.2 珩磨修復(fù)再制造技術(shù)

珩磨是用鑲嵌在珩磨頭上的油石對中缸體、外缸體內(nèi)表面施加一定壓力，珩磨工具或工件同時作相對旋轉(zhuǎn)和軸向直線往復(fù)運動，切除工件上極小余量的精加工方法；是中缸體、外缸體內(nèi)表面修復(fù)的一種方法；要求全部珩磨去掉銹蝕斑痕，初珩磨量為0.05mm，最大不超過0.4mm，粗糙度0.4；不允許過度珩磨。

4.3 缸筒漲缸修復(fù)再制造技術(shù)

缸筒漲缸再制造技術(shù)是對中缸體、外缸體漲缸的一種修復(fù)和再制造方法。現(xiàn)有4種維修工藝：內(nèi)壁進行內(nèi)壁進行鍍銅修復(fù)、內(nèi)壁熔覆鐵粉末修復(fù)，內(nèi)壁熔銅粉末修復(fù)、內(nèi)壁熔覆不銹鋼粉末修復(fù)。其中內(nèi)壁熔銅粉末和不銹鋼粉末應(yīng)用較為廣泛。

4.4 無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)是利用聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息，進而判定被檢對象所處技術(shù)狀態(tài)（如合格與否、剩余壽命等）的所有技術(shù)手段的總稱；本項目采用超聲檢查和磁粉探傷檢查這2種無損檢測技術(shù)。

4.5 外表面處理技術(shù)

外表面處理技術(shù)是對工件進行表面拋丸除銹的加工工藝。工件經(jīng)過處理可以提高機械產(chǎn)品和金屬構(gòu)件的抗腐蝕能力，提高鋼板的抗疲勞性能，延長其使用壽命；同時還可以減輕清理工作的勞動強度和對環(huán)境的污染；是達到修舊如新、翻新的必備技術(shù)。

4.6 電液控閥體、盤套類清洗技術(shù)

電液控閥體、盤套類清洗技術(shù)是利用超聲波在點解中的空化作用、加速度作用及直進流作用，對不銹鋼閥、鎖零部件進行清洗、烘干、打磨、使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。

4.7 底閥孔修復(fù)技術(shù)

底閥孔修復(fù)技術(shù)是對中缸體底閥孔銹蝕、研傷的一種有效的修理工藝。維修后超過其原來的性能，具有防銹、耐腐蝕的功能。

4.8 立柱千斤頂全行程分段加載試驗技術(shù)

本項目試驗系統(tǒng)主要采用液壓支架立柱及千斤頂?shù)某鰪S試驗標(biāo)準(zhǔn)。車間自制全行程加載試驗臺，試驗通過對維修的立柱千斤頂全行程多個位置進行打壓試驗、確保維護后產(chǎn)品性能安全可靠。

4.9 缸筒表面高壓沖洗技術(shù)

缸筒表面高壓沖洗技術(shù)是在裝配前對中缸、活柱、外缸體的一種清洗技術(shù)，通過采用高壓清洗機沖洗，是保證立柱千斤頂清潔度的一種先進清洗技術(shù)。

4.10 冷焊技術(shù)

對于鍍鉻區(qū)段損傷，傳統(tǒng)修復(fù)辦法一般為退鍍、拋光后進行二次電鍍，該維修工藝耗時長，成本高，同時電鍍工藝對環(huán)境影響較大。在目前環(huán)保要求日益嚴(yán)格且客戶對交貨期要求嚴(yán)格的情況下，需要開發(fā)新的修復(fù)工藝，縮短維修工期，降低維修成本。目前華東公司采用不銹鋼激光熔覆修復(fù)工藝，以逐步取代傳統(tǒng)的二次電鍍工藝，降低環(huán)境污染，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)品性能。

4.11 結(jié)構(gòu)件修復(fù)技術(shù)

針對結(jié)構(gòu)件通過磁粉探傷等手段，檢查發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件焊縫開裂的地方，通過碳棒氣刨或者氣割焊縫清理出來后重新按工藝進行焊接。

5 再制造技術(shù)應(yīng)用效果分析

近3年來，華東機械公司為張雙樓、賽爾能源、天山礦、陜西郭家河礦、平?jīng)鲂掳驳V等支架大修改電液控維修，實現(xiàn)了集團公司各礦井在各自區(qū)域內(nèi)首個智能化開采工作面的創(chuàng)建，就是典型的液壓支架大修改電液控再制造技術(shù)在實際維修過程中的應(yīng)用。通過對普通支架大修改電液控初步實現(xiàn)了支架智能化開采。修理過程中，我們通過摸索創(chuàng)新的維修工藝和方法，攻克解決了一個個遇到的技術(shù)難題，修復(fù)的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，尤其是立柱和千斤頂?shù)木S修性能，滿足了電液控支架操作的需求。

徐州華東機械有限公司通過再制造技術(shù)大修的液壓支架，在徐州張雙樓礦、陜西郭家河煤業(yè)、天山俄礦、平?jīng)鲂掳?、新疆賽爾能源公司和?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。目前，液壓支架大修改電液控再制造修理技術(shù)已走在了同行業(yè)的前列，通過實踐摸索掌握了一套先進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提供了堅實的保障。

6 結(jié)語

隨著煤礦開采“四化”建設(shè)的發(fā)展，液壓支架大修改電液控再制造技術(shù)是液壓支架維修程中所采用的多項維修新技術(shù)的綜合應(yīng)用。通過再制造不僅可以大大提升產(chǎn)品維修后的性能，而且可以節(jié)省投資成本，可以達到降本增效的效果。同時也延長了各部件的使用壽命。通過支架大修改電液控制系統(tǒng)實現(xiàn)了支架的智能化升級改造，提升了礦井開采中的安全生產(chǎn)系數(shù)。維修過程中，根據(jù)不同的部件的損壞方式，合理采用不同的再制造技術(shù)工藝，大大提高產(chǎn)品維修的性能，為企業(yè)在激烈的市場競爭占有一席之地中提供有力保障，助推了企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。