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[摘 要]近年来的经济发展速度明显呈现出逐年上升的趋势，我国对支持着经济发展的能源也有了更大的需求。在我国的能源结构中，煤炭高居第一位，开采量十分巨大。开采煤炭的过程中需要用液壓支架，主要作用为控制采煤工作面矿山压力的结构物。液压支架能否正常工作将会影响到煤矿的生产进程，而液压支架会根据不同的受力情况调整动作，承受的压力一般都比较大，因此很容易损坏。此时，平时的检修工作就显得十分重要。本文对容易出现得故障问题进行分析，并提出了维修的建议。
[关键词]液压支架立柱；故障分析；检查维修
中图分类号：TD355.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0016-02
引言
立柱是煤矿综采工作面液压支架的主要承载部件，起着调节支架高度、维持支架平衡、缓冲过载冲击等作用，是液压支架所有油缸缸径最大、承载作用力最强，同时也是维修率最高、最不易更换的油缸。本文就大修过程中典型的零部件故障进行分析、找出症结所在，并对修复工艺进行研究。
1液压支架立柱概述
煤矿用液压支架的立柱作为支架类中最为重要的一个受力部件，对它的使用性、可靠性等起着十分重要的作用。由于煤矿井下环境比较复杂，液压支架的立柱在使用一段时间后就会出现不同程度的问题，经过反复的维修使用也会出现零部件的老化，甚至是跟不上生产的需要。在这种情况下，作为企业一线生产线的每个人都要有重新对液压支架立柱加工工艺改进的想法，目的是让立柱及时准确地适应企业的生产需要，提高经济效益。
1.1液压支架立柱一般性结构介绍分析
在目前我们使用的液压支架立柱中，它的结构一般是由液压缸、活塞、缸体、缸盖和活塞杆等重要部分组成。而在这些部件中，立柱和千斤顶在结构上的差异取决于活塞杆。这是因为在立柱承受顶板载荷较大时，它的迫降力就会较少。在实际工作设计中，我们要把活塞杆尽量做得细些以便满足需要。
再拿缸体来说吧， 缸体是立柱的承压部件。一般来说，液压支架上的立柱和千斤顶缸体一般都用合金无缝钢管做成。我们知道，缸体的内表面是活塞的密封表面，要求很高的加工精度。
1.2液压支架立柱双伸缩结构介绍、功能与工作原理分析
（1）液压支架立柱双伸缩结构介绍。液压支架立柱双伸缩结构一般是由外液压缸、中液压缸、底阀、液压缸活塞等部分组成。同时，双伸缩立柱主要有外缸体、中缸体、活柱体、密封件等部件组成。
（2）液压支架立柱双伸缩结构工作原理。首先我们先看它的双立柱上升架。在实际工作中，当立柱的操纵阀手柄处于“升”的标记时候，它的高压液体由阀经过高压胶管总成打开液控向单阀控制通向这个立柱活塞腔的进液口，这个时候，刚才说的那个高压液体就会再次进入立柱活塞腔，这样立柱就会急速上升，然后立柱活柱腔的液体经液控单向阀，再有操纵阀到主回液管路最终流回泵站水箱。
在工作中，如果说立柱一级缸用完后，高压液体就会打开二级缸活塞底部的底阀进入二级缸活塞腔，使二级缸内的活柱上升。这样依次循环工作。
其次是它的双立柱下降架。同样地，在工作中当立柱处于“降柱”的时候，它的高压液体就会由操纵阀组经高压胶管、液控单向阀进入立柱一二级缸的活柱腔。另外当一级缸运作为零时，底阀和一级缸缸底刚性接触，然后再以机械的方式把底阀打开，这样二级缸活塞腔的液体就会通过底阀、等直接到泵站油箱。
2故障分析
立柱大修之前先进行故障分析，从而能够找出故障的本质，综合统计出故障出解决问题的方法。
2.1 故障分析方法
2.1.1 目测法
目测法是一种初步判断方法，能够有效发现一些外部症状，对进一步的分析提供帮助。该方法虽然简便易行，但对分析人员的业务水平要求较高，并且只能发现一些损坏、变形严重的故障，所以该方法多数用于故障初步判断。
2.1.2 空载行程试验法
空载行程试验是故障分析过程中应用的最多的一种方法，该方法借助于专用试验台，对立柱进行空载行程试验、往复动作几次，观察立柱有无漏渗液、阻滞、爬行、双伸缩动作错乱、运动停止等现象。
2.1.3 加载保压试验法
加载保压试验法通过立柱加载试验台对立柱各行程区段进行加载保压，看有无压降。试验台主要由液压试验台和立柱加载框架组成，利用加载框架与被试立柱共同调节行程，控制加载油缸对指定行程区段加载保压。通过计算机采集型液压试验台的压力传感器测量立柱的上下腔压力变化，以数据曲线的形式显示在电脑控制软件界面上。
2.1.4 量具检测法
量具检测法通过量具对零部件的尺寸、公差、形状进行测量，看有无发生变形。常用的量具有外径千分尺、内径千分尺、游标卡尺等传统量具，此外基于超声波、激光技术的测量工具也得到了快速发展。
2.1.5 支架检验法
支架检验法是指立柱装配到液压支架上之后，通过动作试验、压架试验来测试立柱的一种方法。此法多用于多批量液压支架检修完成后的出厂验收。
2.2 主要故障分析
操纵阀位于下位时，立柱下腔供液，立柱升起；操纵阀位于上位时，立柱上腔供液，立柱收回； 操纵阀位于中位时，立柱停止运动，同时在单向阀的作用下，下腔封闭、保持压力。当立柱承载力大于额定工作阻力时，安全阀卸压。
根据立柱基本结构和工作原理，分析以下五条典型故障。
2.2.1 镀层脱落
立柱在综采支架使用过程中，暴露于空气中的镀铬表面遇到潮湿空气中的水分和腐蚀性气体会通过孔隙、微裂纹直接作用到基体，使铬镀层与铁基体形成一个化学的原电池反应，导致铁锈的产生，随着时间的延续，腐蚀界面扩大而致腐蚀速度加快，锈蚀点不断扩大、增多，使镀铬表面出现大锈斑、鼓泡、成块起皮脱落等现象。 2.2.2 外部漏液
外部漏液是指立柱内部液压介质渗漏到外部的一种故障。外漏主要表现为缸口导向套渗液、中缸活柱带液，接口处滴液，焊缝处渗液，安全阀漏液等。
导向套渗液的原因主要有导向套与缸口配合处静密封失效；导向套密封沟槽锈蚀、有凹坑或变形等缺陷；缸口变形、椭圆、拉伤、锈蚀。
中缸、活柱带液主要原因：中缸、活柱尺寸偏小，达不到f9公差要求；中缸、活柱变形、有凹陷、局部尺寸变细；镀层损坏。
接口处滴液主要由于O形圈密封失效、接头座接口变形、接头或胶管头变形造成。
焊缝处渗液多是由于焊接时存在气泡、沙眼等缺陷造成的，常出现在缸体供液管、接头座、缸底焊接处。
安全阀漏液主要由于调定压力不合适或阀内部故障造成。
2.2.3 内部窜液
内部窜液是指立柱使用过程中下腔液压介质窜入上腔或上腔液压介质窜入下腔的一种常见故障形式。窜液可造成立柱承载力下降、自降、不动作等现象。窜液可通过加载保压试验法检测。
造成窜液的原因主要有活塞密封失效、沟槽损伤；缸体涨缸、椭圆、拉伤；对于有工艺孔的活柱，工艺孔的焊缝、密封处也可能造成窜液。
2.2.4 伸缩顺序错乱
双伸缩立柱的正常动作顺序为先升中缸再升活柱、先降中缸再降活柱，如果出现不按此顺序的动作则为伸缩顺序错乱。
顺序错乱的主要原因有底阀不能复位、保持常开状态；开启压力调整不合适；底阀的压杆太短或外缸底部中心凸台太低导致中缸降到最低时不能触发底阀开启。
2.2.5 自降
自降是指立柱在支架上升至某段高度、操纵阀复位后出现的缓慢下移的故障形式。
该故障多由立柱窜液、阀件胶管漏液、液控单向阀窜液等原因造成。
3 做好液压支架立柱的日常检修与维护
由上文的介绍和分析可以知道，液压支架立柱会出现故障是无法避免的，不过有些问题可以从故障发生的原因分析入手，在日常的使用过程和检修过程中采取一些有效的措施来使故障发生的几率降低，提高液压支架的工作效率。具体来说，有以下几项措施可以采用：
（1）电镀面损伤等问题最表面也最常见，这类问题比较容易解决，可直接在立柱的周围架起防护措施，阻止带有破坏性的异物靠近立柱。
（2）厂家设计声场导致的立柱的稳定性问题是无法自行解决的，对此应该及时联系厂家，反馈故障情况，向厂家提出改进建议。
（3）支架摆放的位置和角度不合理会产生额外的附加横向弯曲力，我们可以进行必要的倾斜性检查，如果倾斜度不符合正常范围，要及时调整至合理状态，还要注意定期地对支架进行清理工作，保证液压支架能够正常工作。
4 液压支架立柱的修复
4.1 对于立柱缸筒的修复
在对液压支架立柱进行检修工作时，第一步就是拆解立柱。此后，再测量和检查立柱的缸筒表面，找出导致故障的具体部位，在有划伤和裂缝的部位进行研磨处理。除了划伤和裂缝，还有螺纹部位的锈迹也需要及时处理，对此，可以利用细砂纸与汽油、煤油等工具。
4.2 对于液压支架立柱中活柱的修复
活柱部位也容易出现问题，一般是在表面，可以在拆解立柱之后对其进行检查，观察它有没有划伤或锈蚀，如果没有那么我们就可以只进行简单的抛光处理；如果有划伤或锈蚀的情况，则需要打磨表面，再对其进行重新镀铬，使活柱表面的状态达到工业使用的要求。此外，如果液面的密封性也出现了问题，那么就会发生渗漏现象，打磨处理也是必要的。
4.3 对于活塞的修复
对液压立柱拆解后，可以对活塞表面进行观察，检查它的表面有没有明显的损坏是可以直接用煤油、清洗汽油等清理的，清理完后用润滑脂涂在表面。如果活塞的表面有了轻微的损伤，就需要对它表面的毛刺进行清除，可以利用油石等工具。
5 液压支架立柱的装配
以上对液压支架的修复工艺进行了介绍，对液压支架各部件修复完成后需要对其进行装配，装配的好坏对于液压支架立柱的性能也有着非常重要的影响，对于立柱的装配，首先需要使用煤油等对各个液压部件进行再次清洗，由于修复过程中会导致修复的碎屑、锈斑等残留在液压构件中，使用煤油等能够更好的对其进行清洁，同时在清洗的过程中可以查看修复的部位表面是否光滑等，清洗完成后需要安装相应的二级缸装配专用卡盘，完成卡盘的安装后需要将缸体的组件吊装到立柱固定架内，待吊装完成后对其进行固定。固定完成后再外缸安装导向套，并在螺纹处抹上润滑脂，在安装二级缸导向套时，为了使其能够与缸体同心，需要先逆时针旋转调整两者之间的同心度，待同心度符合要求后即可旋转拧紧。推出一级缸组件，并将专用卡盘拆除，而后将立柱缸体组件和活柱组件吊装到位，完成对于活柱的密封并在涂抹完润滑油后使用千斤顶将其压入缸筒内，待压入完成后拆除导向套，完成后将立柱吊装入装配区，而后进行活柱导向套的安装，方法与安装二级缸导向套方法相一致，先反向调整同心度，待同心度调整到位后拧紧即可。完成装配后需要进行相应的试验来检测其装配是否合格。
结语
液压支架立柱是液压支架的主要受力構件，这就导致其故障率较高，本文通过对液压支架立柱出现的故障进行分析，提出了相应的预防及检修措施，通过对液压支架立柱进行合理的检修可以有效的提高液压支架的使用效率并降低其维修成本。
参考文献
[1]丁超群，王亮.煤矿井下液压支架油缸泄漏故障及维修措施[J]. 内蒙古煤炭经济，2013（11）：104-105.
[2]赵蜜云.煤矿机械设备液压系统常见故障及预防措施研究[J]. 山东煤炭科技，2016（05）：81-82+84.
[3]石玉.煤矿采掘机械液压系统故障原因及预防措施探究分析[J]. 内蒙古煤炭经济，2012（12）：70+72.
[4]陈伟.液压支架立柱常见故障分析及检修工艺介绍[J].中国新技术新产品，2015（07）：63.
[5]高大女.煤矿液压支架常见故障及预防[J].煤炭与化工，2015（06）：107-109.
[关键词]液压支架立柱；故障分析；检查维修
中图分类号：TD355.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0016-02
引言
立柱是煤矿综采工作面液压支架的主要承载部件，起着调节支架高度、维持支架平衡、缓冲过载冲击等作用，是液压支架所有油缸缸径最大、承载作用力最强，同时也是维修率最高、最不易更换的油缸。本文就大修过程中典型的零部件故障进行分析、找出症结所在，并对修复工艺进行研究。
1液压支架立柱概述
煤矿用液压支架的立柱作为支架类中最为重要的一个受力部件，对它的使用性、可靠性等起着十分重要的作用。由于煤矿井下环境比较复杂，液压支架的立柱在使用一段时间后就会出现不同程度的问题，经过反复的维修使用也会出现零部件的老化，甚至是跟不上生产的需要。在这种情况下，作为企业一线生产线的每个人都要有重新对液压支架立柱加工工艺改进的想法，目的是让立柱及时准确地适应企业的生产需要，提高经济效益。
1.1液压支架立柱一般性结构介绍分析
在目前我们使用的液压支架立柱中，它的结构一般是由液压缸、活塞、缸体、缸盖和活塞杆等重要部分组成。而在这些部件中，立柱和千斤顶在结构上的差异取决于活塞杆。这是因为在立柱承受顶板载荷较大时，它的迫降力就会较少。在实际工作设计中，我们要把活塞杆尽量做得细些以便满足需要。
再拿缸体来说吧， 缸体是立柱的承压部件。一般来说，液压支架上的立柱和千斤顶缸体一般都用合金无缝钢管做成。我们知道，缸体的内表面是活塞的密封表面，要求很高的加工精度。
1.2液压支架立柱双伸缩结构介绍、功能与工作原理分析
（1）液压支架立柱双伸缩结构介绍。液压支架立柱双伸缩结构一般是由外液压缸、中液压缸、底阀、液压缸活塞等部分组成。同时，双伸缩立柱主要有外缸体、中缸体、活柱体、密封件等部件组成。
（2）液压支架立柱双伸缩结构工作原理。首先我们先看它的双立柱上升架。在实际工作中，当立柱的操纵阀手柄处于“升”的标记时候，它的高压液体由阀经过高压胶管总成打开液控向单阀控制通向这个立柱活塞腔的进液口，这个时候，刚才说的那个高压液体就会再次进入立柱活塞腔，这样立柱就会急速上升，然后立柱活柱腔的液体经液控单向阀，再有操纵阀到主回液管路最终流回泵站水箱。
在工作中，如果说立柱一级缸用完后，高压液体就会打开二级缸活塞底部的底阀进入二级缸活塞腔，使二级缸内的活柱上升。这样依次循环工作。
其次是它的双立柱下降架。同样地，在工作中当立柱处于“降柱”的时候，它的高压液体就会由操纵阀组经高压胶管、液控单向阀进入立柱一二级缸的活柱腔。另外当一级缸运作为零时，底阀和一级缸缸底刚性接触，然后再以机械的方式把底阀打开，这样二级缸活塞腔的液体就会通过底阀、等直接到泵站油箱。
2故障分析
立柱大修之前先进行故障分析，从而能够找出故障的本质，综合统计出故障出解决问题的方法。
2.1 故障分析方法
2.1.1 目测法
目测法是一种初步判断方法，能够有效发现一些外部症状，对进一步的分析提供帮助。该方法虽然简便易行，但对分析人员的业务水平要求较高，并且只能发现一些损坏、变形严重的故障，所以该方法多数用于故障初步判断。
2.1.2 空载行程试验法
空载行程试验是故障分析过程中应用的最多的一种方法，该方法借助于专用试验台，对立柱进行空载行程试验、往复动作几次，观察立柱有无漏渗液、阻滞、爬行、双伸缩动作错乱、运动停止等现象。
2.1.3 加载保压试验法
加载保压试验法通过立柱加载试验台对立柱各行程区段进行加载保压，看有无压降。试验台主要由液压试验台和立柱加载框架组成，利用加载框架与被试立柱共同调节行程，控制加载油缸对指定行程区段加载保压。通过计算机采集型液压试验台的压力传感器测量立柱的上下腔压力变化，以数据曲线的形式显示在电脑控制软件界面上。
2.1.4 量具检测法
量具检测法通过量具对零部件的尺寸、公差、形状进行测量，看有无发生变形。常用的量具有外径千分尺、内径千分尺、游标卡尺等传统量具，此外基于超声波、激光技术的测量工具也得到了快速发展。
2.1.5 支架检验法
支架检验法是指立柱装配到液压支架上之后，通过动作试验、压架试验来测试立柱的一种方法。此法多用于多批量液压支架检修完成后的出厂验收。
2.2 主要故障分析
操纵阀位于下位时，立柱下腔供液，立柱升起；操纵阀位于上位时，立柱上腔供液，立柱收回； 操纵阀位于中位时，立柱停止运动，同时在单向阀的作用下，下腔封闭、保持压力。当立柱承载力大于额定工作阻力时，安全阀卸压。
根据立柱基本结构和工作原理，分析以下五条典型故障。
2.2.1 镀层脱落
立柱在综采支架使用过程中，暴露于空气中的镀铬表面遇到潮湿空气中的水分和腐蚀性气体会通过孔隙、微裂纹直接作用到基体，使铬镀层与铁基体形成一个化学的原电池反应，导致铁锈的产生，随着时间的延续，腐蚀界面扩大而致腐蚀速度加快，锈蚀点不断扩大、增多，使镀铬表面出现大锈斑、鼓泡、成块起皮脱落等现象。 2.2.2 外部漏液
外部漏液是指立柱内部液压介质渗漏到外部的一种故障。外漏主要表现为缸口导向套渗液、中缸活柱带液，接口处滴液，焊缝处渗液，安全阀漏液等。
导向套渗液的原因主要有导向套与缸口配合处静密封失效；导向套密封沟槽锈蚀、有凹坑或变形等缺陷；缸口变形、椭圆、拉伤、锈蚀。
中缸、活柱带液主要原因：中缸、活柱尺寸偏小，达不到f9公差要求；中缸、活柱变形、有凹陷、局部尺寸变细；镀层损坏。
接口处滴液主要由于O形圈密封失效、接头座接口变形、接头或胶管头变形造成。
焊缝处渗液多是由于焊接时存在气泡、沙眼等缺陷造成的，常出现在缸体供液管、接头座、缸底焊接处。
安全阀漏液主要由于调定压力不合适或阀内部故障造成。
2.2.3 内部窜液
内部窜液是指立柱使用过程中下腔液压介质窜入上腔或上腔液压介质窜入下腔的一种常见故障形式。窜液可造成立柱承载力下降、自降、不动作等现象。窜液可通过加载保压试验法检测。
造成窜液的原因主要有活塞密封失效、沟槽损伤；缸体涨缸、椭圆、拉伤；对于有工艺孔的活柱，工艺孔的焊缝、密封处也可能造成窜液。
2.2.4 伸缩顺序错乱
双伸缩立柱的正常动作顺序为先升中缸再升活柱、先降中缸再降活柱，如果出现不按此顺序的动作则为伸缩顺序错乱。
顺序错乱的主要原因有底阀不能复位、保持常开状态；开启压力调整不合适；底阀的压杆太短或外缸底部中心凸台太低导致中缸降到最低时不能触发底阀开启。
2.2.5 自降
自降是指立柱在支架上升至某段高度、操纵阀复位后出现的缓慢下移的故障形式。
该故障多由立柱窜液、阀件胶管漏液、液控单向阀窜液等原因造成。
3 做好液压支架立柱的日常检修与维护
由上文的介绍和分析可以知道，液压支架立柱会出现故障是无法避免的，不过有些问题可以从故障发生的原因分析入手，在日常的使用过程和检修过程中采取一些有效的措施来使故障发生的几率降低，提高液压支架的工作效率。具体来说，有以下几项措施可以采用：
（1）电镀面损伤等问题最表面也最常见，这类问题比较容易解决，可直接在立柱的周围架起防护措施，阻止带有破坏性的异物靠近立柱。
（2）厂家设计声场导致的立柱的稳定性问题是无法自行解决的，对此应该及时联系厂家，反馈故障情况，向厂家提出改进建议。
（3）支架摆放的位置和角度不合理会产生额外的附加横向弯曲力，我们可以进行必要的倾斜性检查，如果倾斜度不符合正常范围，要及时调整至合理状态，还要注意定期地对支架进行清理工作，保证液压支架能够正常工作。
4 液压支架立柱的修复
4.1 对于立柱缸筒的修复
在对液压支架立柱进行检修工作时，第一步就是拆解立柱。此后，再测量和检查立柱的缸筒表面，找出导致故障的具体部位，在有划伤和裂缝的部位进行研磨处理。除了划伤和裂缝，还有螺纹部位的锈迹也需要及时处理，对此，可以利用细砂纸与汽油、煤油等工具。
4.2 对于液压支架立柱中活柱的修复
活柱部位也容易出现问题，一般是在表面，可以在拆解立柱之后对其进行检查，观察它有没有划伤或锈蚀，如果没有那么我们就可以只进行简单的抛光处理；如果有划伤或锈蚀的情况，则需要打磨表面，再对其进行重新镀铬，使活柱表面的状态达到工业使用的要求。此外，如果液面的密封性也出现了问题，那么就会发生渗漏现象，打磨处理也是必要的。
4.3 对于活塞的修复
对液压立柱拆解后，可以对活塞表面进行观察，检查它的表面有没有明显的损坏是可以直接用煤油、清洗汽油等清理的，清理完后用润滑脂涂在表面。如果活塞的表面有了轻微的损伤，就需要对它表面的毛刺进行清除，可以利用油石等工具。
5 液压支架立柱的装配
以上对液压支架的修复工艺进行了介绍，对液压支架各部件修复完成后需要对其进行装配，装配的好坏对于液压支架立柱的性能也有着非常重要的影响，对于立柱的装配，首先需要使用煤油等对各个液压部件进行再次清洗，由于修复过程中会导致修复的碎屑、锈斑等残留在液压构件中，使用煤油等能够更好的对其进行清洁，同时在清洗的过程中可以查看修复的部位表面是否光滑等，清洗完成后需要安装相应的二级缸装配专用卡盘，完成卡盘的安装后需要将缸体的组件吊装到立柱固定架内，待吊装完成后对其进行固定。固定完成后再外缸安装导向套，并在螺纹处抹上润滑脂，在安装二级缸导向套时，为了使其能够与缸体同心，需要先逆时针旋转调整两者之间的同心度，待同心度符合要求后即可旋转拧紧。推出一级缸组件，并将专用卡盘拆除，而后将立柱缸体组件和活柱组件吊装到位，完成对于活柱的密封并在涂抹完润滑油后使用千斤顶将其压入缸筒内，待压入完成后拆除导向套，完成后将立柱吊装入装配区，而后进行活柱导向套的安装，方法与安装二级缸导向套方法相一致，先反向调整同心度，待同心度调整到位后拧紧即可。完成装配后需要进行相应的试验来检测其装配是否合格。
结语
液压支架立柱是液压支架的主要受力構件，这就导致其故障率较高，本文通过对液压支架立柱出现的故障进行分析，提出了相应的预防及检修措施，通过对液压支架立柱进行合理的检修可以有效的提高液压支架的使用效率并降低其维修成本。
参考文献
[1]丁超群，王亮.煤矿井下液压支架油缸泄漏故障及维修措施[J]. 内蒙古煤炭经济，2013（11）：104-105.
[2]赵蜜云.煤矿机械设备液压系统常见故障及预防措施研究[J]. 山东煤炭科技，2016（05）：81-82+84.
[3]石玉.煤矿采掘机械液压系统故障原因及预防措施探究分析[J]. 内蒙古煤炭经济，2012（12）：70+72.
[4]陈伟.液压支架立柱常见故障分析及检修工艺介绍[J].中国新技术新产品，2015（07）：63.
[5]高大女.煤矿液压支架常见故障及预防[J].煤炭与化工，2015（06）：107-109.