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（神华神东煤炭集团公司三道沟煤矿管理处,陕西 榆林 719407）
摘 要：为降低资源消耗、减少环境污染,实施液压支架绿色设计、推广再制造产业势在必行.文章介绍了支架绿色设计的内涵和特点,并就支架密封理论与技术的现状及发展趋势、水压传动的可行性及研究进展等关键问题进行了探讨.
关键词：液压支架；绿色设计；再制造；水压传动；支架密封
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）19-0029-02
为从根本上解决环境污染问题,近年来在全球范围内掀起了一股绿色消费浪潮,绿色设计应运而生,相应的绿色产品的设计理论也成为研究热点.液压支架作为煤矿井下关键设备,为使支架适应不同的采煤工艺和开采强度,保证开机率和使用寿命,我们必须从单纯产品设计理念向设备全生命周期设计理念改变,使支架在整个生命周期内发挥功用最大且对环境影响最小,防止煤矿装备盲目追求大型化,实现煤炭科学生产和煤机制造企业的可持续发展.
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1. 液压支架绿色设计的内涵和特点
绿色设计的根本思想是在产品的整个生命周期内,优先考虑其环境属性,如可拆卸性、可回收性、可维修性、可重复利用性等,并将环境性能作为产品的设计目标和出发点,在满足环境目标的前提下,保证产品应有的功能、使用寿命、经济性和质量等,并力求资源利用合理化、废物产生少量化、对环境无污染或少污染.
液压支架的绿色设计就是要考虑采用高水基乳化液甚至纯水等环境友好型传动介质,并且系统少泄漏或低泄漏,工作噪声较低（＜65dB）,同时容易拆卸,报废后可实现回收再制造.随着液压支架向重型、高压、大流量方向发展,其振动噪声、泄漏、污染及回收再制造尤显意义重大.
2. 加强密封理论与技术研究,最大限度减少系统泄露
液压支架在井下工作环境恶劣,系统压力高、流量大,供液距离长,液压元件多且密封结构复杂,因此对各密封元件的可靠性及寿命要求较高.长期以来国内密封产品的开发主要是引进、跟踪和仿制,缺少自主创新,技术攻关只侧重结构设计,集成技术研究较少,制造、工艺及检测手段落后,材料利用率较低,国内同类产品普遍比国外产品重20%～30%.
加强液压支架密封理论与技术研究,首先要从理论上深入分析液压支架的密封工况和磨损机理,总结常见失效形式和原因,研制和设计新型密封结构,提出合理的技术指标,提高密封可靠性.近年来,随着密封理论研究的深入,新型无模切削加工聚氨醋密封被广泛使用,支架密封效果大大改善,可靠性显著提高.
3. 开展水介质液压支架基础理论研究,创建洁净矿山
水压传动以淡水或海水作为传动介质,具有保护环境、节省资源和能源等绿色特性.
液压支架的工作介质为乳化液,为了防腐,缸体、活塞杆、液压阀的阀芯及阀套等表面均需电镀,对工厂周围的环境造成了严重污染.另外,为了减少胶管数量,支架立柱及千斤顶的安全阀不接回液管路,安全阀开启时,带压乳化液直接排向采空区,严重地污染了矿山周围的水质和生态环境.
纯水作为支架液压系统的工作介质,仍存在一些技术障碍,主要是：（1）纯水黏度低,对较软的金属容易产生拉丝腐蚀,加剧泄露；（2）纯水具有较强腐蚀性,会加速金属表面磨损,而且水的pH值及水中寄存的微生物也会对控制系统和阀产生不良影响；（3）纯水润滑性差,高压时易造成阀芯与阀体直接接触,加速液压元件磨损；（4）纯水压传动易形成气蚀和水击,引起系统振动和噪声.
由于纯水与乳化液理化性质不同,现有的支架液压元件和系统不能直接用于水介质液压支架,应该针对水压传动的特点,认真研究水压传动所面临的关键问题,研制新的液压元件和系统.主要包括：（1）水介质液压元件阀芯与阀体间的摩擦学研究,深入分析其摩擦机理,充分利用纯水极为有限的润滑作用,切实解决元件的摩擦、磨损及润滑问题,提高水压元件和系统的稳定性和可靠性；（2）深入研究水压元件及系统中气蚀、水击的产生机理,降低水压元件的振动和噪声,提高系统平稳性；（3）试验新型耐腐蚀材料在水压元件中的应用并进行质量、经济、环境等方面的评估；（4）研制先进的水压传动实验装置,对水压元件的尺寸、静动态特性进行理论分析、计算机仿真和实验验证,为水介质液压支架液压元件设计和制造提供理论依据.
4. 推广液压支架关键零部件再制造技术,实现资源可重复利用
4.1 液压支架关键零部件再制造的产生与定义
1999年,徐滨士院士首提再制造概念.按照徐院士的观点,液压支架关键零部件的再制造是指以支架全寿命周期理论为指导,以报废或落后的液压支架为对象,以尺寸、性能恢复和技术改造为内容,充分吸纳材料表面工程等技术,进行的正规化、规模化生产.
4.2 液压支架立柱、千斤顶等关键零部件再制造过程中的关键技术
液压支架的各种功能都是通过立柱和千斤顶的伸缩动作来实现.支架井下工作环境恶劣,受温度、湿度和岩石崩落等影响,极易造成立柱、千斤顶缸体和活塞杆镀铬层剥落,同时缸筒内径磨损变大,造成液体泄露,导致支架整架失效.
目前,国内对立柱、千斤顶的再制造处理是首先进行拆卸、清洗,检测活塞杆及缸筒磨损程度,根据磨损程度的不同采取不同的技术工艺,达到图纸几何精度.主要包括：（1）化学镀技术.其原理是不需要通电,利用强还原剂在含有金属离子的溶液中,将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法.镀液不含有害物质,属国家倡导的节能环保工艺.可用此技术来修复缸体、活塞杆等易磨损件.对磨损较小（＜0.1mm）的缸体采用化学镀Ni-P合金或Ni-P-B合金；对磨损较大（0.l～1mm）的油缸缸体采用镀铁+化学镀Ni-P合金.（2）不锈钢镶套滚压复合技术.不锈钢镶套技术是对缸体内壁摩擦超差表面进行镗削处理,然后将不锈钢套装入缸体,再快速一次性旋压缸体内孔,使不锈钢钢套与缸体内壁形成“螺纹”紧密联接,成为复合体油缸,使缸径内孔尺寸恢复到原设计尺寸.该技术主要是针对磨损较大（＞1mm）的油缸缸体进行修复,采用此技术既增加了材料表面硬度,又提高了耐腐蚀性.
此外,等离子熔覆技术可以使熔覆表面耐磨寿命提高2～3倍,可用此技术来修复液压支架的柱窝、柱帽等
构件.
5. 结语
（1）良好的可拆卸性是支架维护性好、材料可回收利用的重要保证.因此,在支架设计初期就要充分考虑结构拆卸的难易,提出切实可行、经济的设计目标和方案,把技术和经济成本降到最低.
（2）深入研究和推广低泄漏、高可靠性液压支架密封理论与技术,可以提高支架整体寿命和可靠性；开展水介质液压支架基础理论研究,试验新材料、新制造工艺；创建洁净矿山,实现矿山及周边地区的可持续
发展.
参考文献
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[3] 张卫平. 对水介质单体液压支柱的评价[J]．煤矿开采,2002,（2）.
[4] 傅京昱. 液压支架密封件技术现状与行业管理探讨[J]．煤炭科学技术,2011,39（6）.
作者简介：苏磊（1987-）,男,江苏徐州人,神华神东煤炭集团公司三道沟煤矿管理处机电队队长,研究方向：煤矿机电管理.
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综采液压支架引用文献:
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[2] 液压支架和液压自考开题报告范文 关于液压支架和液压方面毕业论文格式模板范文3000字
[3] 机器视觉和液压支架论文范文集 关于机器视觉和液压支架方面毕业论文提纲范文2500字
