浅谈如何提高煤矿液压支柱的质量.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：尹昌楠（1981），男，汉族，山东临沂人，本科，山东能源装备集团液压科技有限公司，工程师，研究方向为矿用支架立柱千斤顶及工装类的设计加工。-20-浅谈如何提高煤矿液压支柱的质量 尹昌楠 山东能源装备集团液压科技有限公司，山东 济南 271100 摘要：摘要：本文主要讨论了单体液压支柱活柱质量现状以及提高活柱质量的解决方案。通过对生产现状的分析，发现操作人员责任心不高、车床保养不到位、拔制活柱半成品质量差等问题。针对这些问题，提出了技术培训、完善管理制度、增加工装设备、优化材料选择和调试量具等措施。通过实施这些措施，可以提高活柱表面的硬度和粗糙度，增强其耐磨性和疲劳强度。最后，本文总结了滚压加工的优势，包括高效、优质、经济、方便和环保等。通过本文的研究，可以为煤矿液压支柱的质量提升提供一定的参考和指导。关键词：关键词：煤矿液压支柱；质量提升；关键因素；技术创新 中图分类号：中图分类号：TD823 0 引言 为了适应新形势下的结构调整、资源整合和科技创新的理念，我们需要根据外部市场需求、生产规模和销售经营的要求，对现有产品进行进一步的深加工和细做。在这个过程中，我们特别关注单体液压支柱活柱外表面加工质量的提高。通过技术改进和创新，我们成功地提高了产品的加工质量，市场效果也显著提高。这一成果填补了煤矿设备改造领域的科技空白，为行业的发展做出了重要贡献。1 单体液压支柱活柱质量现状 单体液压支柱是一种重要的工业设备，在使用前需要进行机械加工。然而，在机械加工之前，活柱半成品通常需要经过冷拔工艺进行拔制。这种拔制过程会导致毛坯管表面出现锈蚀、重皮和麻点等问题。而在拔制后，活柱表面仍然存在重皮、麻点和裂痕等缺陷。为了解决这些问题，原活柱表面通常会进行抛光除锈处理。机械除锈是一种利用机械力和摩擦作用有效去除金属表面锈蚀和污物的方法。这种方法具有高效率的优点，但是难以去除紧附的锈蚀和严重的氧化皮、麻点。抛光后的表面光洁度通常为 Ry6.3m，只能通过挑拣补麻点抛光来处理，而且抛光后可能存在一些隐患难以发现。由于单体液压支柱在煤矿井下使用环境恶劣，长期受到煤尘覆盖和淋水腐蚀，传统的活柱筒抛光工艺加工的单体液压支柱外伸部分活柱筒腐蚀严重，导致使用寿命缩短。此外，直线度的缺陷也大大降低了单体液压支柱的技术性能，增加了断裂和弯曲的风险。这些问题不仅增加了制造企业的制造成本和服务成本，也增加了客户的使用成本。2 提高活柱质量解决方案的提出 为了提高单体液压支柱活柱外表面质量，保证产品合格率，我们采取了以下措施：（1）加大活柱外圆尺寸到93：通过增加活柱外圆尺寸，我们可以在滚压加工过程中留下足够的余量，以确保最终达到要求的92 尺寸。（2）一次性完成车轮压制：这种压制技术是一种利用具有较强硬度和平整表面的滚筒和金属材质相互摩擦的塑形处理手段。当进行滚压操作时，滚柱将向活柱的外侧产生压力，导致其产生轻度的塑性变化。通过这种方式，我们能够提升表面的粗糙度、表面结构、机械属性、形状和大小，并且能够达到光整处理和增强的效果。（3）使用轴承钢材料的滚柱：为了确保滚压加工的效果，我们选择了轴承钢作为滚柱的材料。轴承钢具有高硬度和光滑的特性，可以有效地改善活柱外表面的质量。通过以上措施，我们可以有效地提高单体液压支柱活柱外表面的质量，保证产品的合格率。滚压加工方法可以同时实现光整加工和强化的目的，相比于磨削等其他加工方法，可以更好地改善表面粗糙度，避免刀痕和凸凹不平的问题。这将有助于提高产品的外观质量和性能1。精车滚压工艺是一种先进的精加工方法，它是在组合机床上实现的。在活柱滚压之前，活柱的外圆会经过精车处理。相比于传统的磨削加工，精车滚压加中国科技期刊数据库 工业 A-21-工采用的是车滚专机，这样一次性的投入要小于磨削加工的投入。此外，精车滚压加工具有以下优点：（1）高效率：通常，滚压速度在 3060mm/min 之间，一次滚压就能满足活柱表面的粗糙度需求，并且能直接满足图纸尺寸的要求。采取这种方式能显著增强生产效率，同时也能减少时间和人力投入。（2）降低成本：相比于磨削加工，滚柱没有砂轮磨损得快，因此可以节省刀具成本。同时，由于滚压一次即可达到要求，减少了换刀时间，进一步降低了成本。（3）提高产品质量：精车滚压加工可以保证活柱的表面质量和尺寸精度，从而提高产品的质量和可靠性。简而言之，优化后的汽车轧制技术是一种高效率、降低开销、增强商品性能的尖端生产手段。近些年，它被大量使用，并在工业制造过程中起着关键的角色。3 生产现状分析 煤矿液压支柱的生产现状分析如下：（1）操作人员责任心不高，对加工完的产品不能保证交验合格。这可能导致产品质量不稳定，无法满足客户的需求。操作人员需要提高责任心，严格按照工艺要求进行操作，并进行严格的产品检验，确保产品质量。（2）车床运行时间长，工作量大，保养维修不到位。长时间的运行和大量的工作量会导致设备磨损加剧，如果保养维修不到位，会影响设备的正常运行和加工质量。我们需要对设备进行定期的保养和维护，定期检查设备的磨损状况，并及时替换受损的部件，以保证设备能够正常运作。（3）转入的拔制活柱半成品表面质量（重皮、麻点、裂纹）不能保证。半成品表面质量的不稳定会直接影响到最终产品的质量。需要加强对半成品的质量控制，严格按照工艺要求进行加工，确保半成品表面质量的稳定。（4）量表、卡尺有磨损不能保证尺寸。量具的磨损会导致测量结果的不准确，无法保证产品的尺寸精度2。需要定期检查量具的磨损情况，及时更换磨损的量具，确保测量结果的准确性。表 1 车床保养现状分析表 内容 现状分析 造成后果 人员因素 操作人员刚刚调动工作专业技能差，经验不足。难发现隐患，处理不恰当，保养差。设备因素 设备服务年限长，设备老化，精度达不到要求。故障率高，不能保证产品尺寸。材料因素 部件供应不及时 无法修复，保质期短 环境因素 工作时间长 隐患难以发展，影响安全生产。提高车床运用保养质量是一个长期积累经验与技术的过程，要在坚持不懈、精检细修的同时，建立健全生产管理机制。4 原因分析 煤矿液压支柱出现问题的原因可以具体分析如下：（1）活柱筒加工外圆工艺落后：可能是由于加工设备陈旧，无法保证加工精度和表面质量，导致活柱表面存在质量问题。（2）操作人员专业技术能力薄弱：可能是由于操作人员缺乏相关培训和专业知识，只凭工作经验来审核产品，无法全面了解产品质量问题。（3）责任心不强，检修力度不够：可能是由于操作人员对产品质量的重要性认识不足，对检修工作不够重视，导致问题未能及时发现和解决。（4）量表、卡尺需调试或更换：可能是由于量具设备老化或损坏，无法准确测量产品尺寸，导致产品质量无法保证。（5）车床配件供应不及时，质量难以保证：可能是由于供应商无法及时提供所需的车床配件，或者提供的配件质量不稳定，影响了正常的生产进度和产品质量。（6）没有对产品各个尺寸全面检查：可能是由于检查工序不完善，没有对产品的各个尺寸进行全面检查，导致交验合格的产品实际存在质量问题。结合以上分析，从发现问题中才能找到解决问题的方法，要提高产品质量，必须有针对性制定一系列切实可行的方针政策才能符合工艺改革真正的目的与内容。5 制定措施 通过以上分析，我们制定了详细的对策，具体内容如下：序号 项目 措施 1 技术培训 对操作人员进行活柱车滚压工艺培训 2 管理制度 完善车滚压工艺管理制度 3 工装设备 增加两台车滚压车床，由供应公司提供工装设备的易损件 4 材料 由冷拔拔制93 活柱筒 5 量具 与公司质量管理部门协商调配 6 措施实施 为了确保操作人员能够掌握车滚压专业技术理论知识并日常运用保养知识，我们将采取以下措施：（1）进行专业技术培训：我们将组织专业培训班，邀请专业技术人员对操作人员进行培训，使其掌握车滚压专业技术理论知识，并学习如何分析和解决实际故障，中国科技期刊数据库 工业 A-22-从而提高其技术业务水平。（2）调试或更换量具：我们将对量具进行调试或更换，以确保其精度。同时，我们要求操作人员认真保管好量具，不得碰撞、砸坏或摔落，以保证量具的准确性。（3）规范日常保养和检修工作：我们将制定细致规范的日常保养和检修工作流程，并要求操作人员认真执行。同时，我们要求操作人员记录详细的保养和检修过程，以便后续查阅和分析。（4）加强责任心：我们将强调操作人员的责任心，要求他们认真检测产品质量，不合格的产品不得交验。只有经过严格检验合格的产品才能出厂，以确保产品质量的稳定性和可靠性。通过以上措施的实施，我们相信能够提高操作人员的技术水平和责任心，从而确保车滚压工作的顺利进行和产品质量的稳定提升3。7 解决方案的实验研究 在单体液压支柱活柱的拔制过程中，我们将其调整至93，然后进行滚压，直到达到图纸所规定的92 尺寸。这个过程中，我们消除了活柱表面在拔制时出现的重皮和麻点。接着，我们通过滚柱对活柱表面进行滚压，使得表面凸起部分被平整，凹陷部分则被隆起，从而提升了单体液压支柱活柱的外观质量和使用寿命。在此，优化汽车制造过程中，其首要任务就是让活塞杆表面的间隔尽可能地符合设计规范，同时也为后续的冲压过程创造出一个相对较低的粗糙程度，从而实现更优秀的冲压成果。目标是通过精细的滚压工艺来增强表面的粗糙度，以此减缓裂纹的生成速度。此外，滚压还可以增强活柱的硬度，并且其表面的耐磨性也会相应地增强。残余压应力的形成，对于活柱表面的耐久性具有正向影响。在进行精密车削过程时，必须确保车削刀片的中心与车削器的中心相吻合，否则可能会导致两侧的压力不均匀，从而影响压削效果。经过滚压处理后，活柱表面的质量明显优于磨削处理后的表面，尤其是其组织紧密度得到了提升，大幅度增强了其耐磨性。经过精密的滚动处理，我们就已经对活动柱的表面进行了全部的处理。8 车滚压对活柱表面疲劳寿命的影响 8.1 精车滚压前后硬度的变化 在精车滚压前，活柱的硬度大约为 HB180，但是经过滚压后，其硬度增加了 18%。大部分数据表明，提升表面硬度可以在一定程度上提高表面的耐磨性。所以，无论是哪种方式，提升活柱材质的表面硬度，都能够显著地加强其抗磨损能力。8.2 精车滚压前后粗糙度的变化 经过精密的车轮压实后，表面的粗糙度显著减少，大概下降了一个数量级，这无疑极大地增强了表面的疲劳强度。依据断裂力学的理论，表面的粗糙度越高，切口效应也就越显著，因此疲劳性能也会相应降低。由于机械加工表面常常有各种不均匀的切削痕迹，例如刀伤、裂纹等，这些痕迹就像许多微小的缺口，导致部件的工作表面产生压力聚集，并在腐蚀之后产生锈斑。滚压加工在活柱表面的剩余量仅为 0.0050.01mm，这主要取决于滚压处理和前期加工步骤，也就是说，滚压的主要目的是为了获得较低的表面粗糙度，以满足实际操作的需求。尽管处理剩余的部分相对较少，但它们仍可以产生一些残余应力，这会对活柱表面的疲劳强度造成一些影响4。在进行滚压处理时，许多因素会对其效果产生影响，例如滚压力（实际上，滚压力主要取决于滚压剩余量）、滚压剩余量、滚压速度、滚压频率、滚压前部件的表面粗糙度以及是否存在润滑液等。然而，在真正的制作流程里，滚压剩余的数值仅有微小的变化，其主导性质是受到先行步骤的规模和设计规模的限制，所以，探究滚压剩余数值对真正制作的效果的价值就显得微乎其微。采用润滑剂能够避免表层脱落和灼伤，从而提升滚压机的运行效率。通常，第一次的压实效果最为突出，但是三次之后基本上就无法看到任何效果。所以，我们在这里仅关注滚压速率如何作用于残余应力。残余应力的影响范围大概在 1mm 左右，主要聚焦在距离表面 0.5mm 以上的区域。通过对照，我们可以看出，各种速率产生的残余应力基本上是一样的。显然，压缩速率并未显著地改变残余压力应力的产生。表面粗糙度主要受到滚压速度的显著影响。剩余的压力能够提升裂缝的封闭性，进一步降低裂缝的扩张速度。残余压应力的分布与闭合力有一定的相应性，一般来说，裂纹的最大封闭状态会出现在应力的顶点。中国科技期刊数据库 工业 A-23-9 存在的问题及改进 滚压加工是用滚柱滚压加工部分的表面，使其致密化。所以，为了能够承受加工压力，待加工部分应有充分的壁厚（内径的 20%）。壁厚太薄或部分薄时，加工后将发生起伏或真圆度下降。通常按以下方法解决这个问题：减少滚压量。利用夹具支撑外周。在削薄壁厚以前实施滚压加工。10 应用优势 优质：几秒钟内即能完成对表面的处理，达到所需的精确程度，其效能超过了磨削的 5-10 倍和车削的10-20 倍。优秀：通过次级供应，达到 Ra0.05-0.1um 的表面精确度。同时，表面经过压缩硬化，其耐磨性和抗疲劳能力也有所增强。在去除了表面的压力和塑性变形后，其尺寸精确度可以较长时间内维持稳定。在财务上，我们不必为购买大型设备而花费资金、土地、用电以及废弃物的处理等方面。不需要专门技术人员投入。便捷性：能够安装在各种旋转和进给设备上，不需要专门的培训就能够生产出镜面的精确度。环保：无磨削时产生的粉尘5。11 结论（1）通过车滚压工艺，可以提升活柱表面的粗糙度，从而减缓活柱裂纹的生成速度。此外，滚压还可以增强活柱的表面硬度，进而增强其表面的抗磨损性。（2）形成的残余压力，对于活动柱的耐久性具有正向影响。（3）经过滚压处理的零件不仅表面光滑度能够瞬间提升到 Ry0.1-0.8m。（4）修正圆度，椭圆度可0.01mm。（5）加工后有残余应力层,提高疲劳强度提高30%。直线度提高到 0.04mm,降低了断、裂、弯的现象，使整柱质量上升到一个新台阶，减少了使用成本和维护成本。（6）活柱外表面进行车滚压一次成型，一次性交验合格率达到 95%。参考文献 1冯文涛.煤矿液压支架立柱防腐蚀问题研究J.科学与信息化,2020(7):68-69.2赵新亚,杨愿愿,印文才,郑宇聪,张海振.煤矿液压支架立柱外缸压架裂纹分析J.煤矿机械,2023(4):3.3高荣梅.煤矿液压支架活柱性能加工工艺技术优化J.江西煤炭科技,2021(4):3.4赵永美.煤矿液压支架立柱 千斤顶失效分析及解决方案J.山东煤炭科技,2020(2):2.5罗坤.煤矿液压支架立柱压力实时监测系统的设计研究J.机械管理开发,2020(3):3.