高压区无焊接结构的大缸径立柱

  完成单位：中煤北京煤矿机械有限责任公司

  主要完成人：王朝昀 杜桂丽 李井西 夏军 张宏升 刘超 周燕飞 康远宁 刘子华 折志龙

一、研发背景

2013年，北煤机公司通过国际竞标，中标澳洲订单，为澳洲Caledon公司生产液压支架，成功打开了通向澳洲煤炭市场的大门，同时打破了长期以来JOY和CAT对澳大利亚长壁开采装备市场的垄断。通过出口澳洲液压支架的项目，提升北煤机公司液压支架的制造水平。项目完成后，全面带动国内煤机产品的升级换代，带动了整个行业各项技术的全面提升。

  二、发明团队介绍

发明团队主要由中煤北煤机公司设计研究院，液压中心相关技术人员组成，其中包括：

设计研究院副院长      王朝昀

设计研究院设计副主管   杜桂丽

设计研究院设计工程师   李井西

设计研究院设计工程师   张宏升

液压中心资深专家      李建忠

液压中心副总工程师     刘超

液压中心技术副主管     周燕飞

  三、成果(专利)简介

无局部焊缝结构的大缸径立柱

该种结构的立柱，避免了大缸体外壁上的局部焊接对母体组织的影响，有效的保证了大缸筒热处理后所具备的机械性能，对提高立柱的使用寿命起到了决定性的作用。

（一）相关技术背景（背景技术），与本发明最相近的现有实现方法（现有技术）。

目前，许多液压支架厂家都在努力提高立柱的使用寿命，而影响立柱使用寿命的因素主要有以下几点：

一是立柱本身强度能否满足使用要求。二是立柱的设计结构。三是各个主要零件的加工精度。四是密封件的质量。五是工况是否恶略。

目前，无论是在支架样机压架试验时，还是在井下使用时，都出现过立柱外缸爆裂的现象，我们对产生这种现象的可能性进行了分析，主要有两点：一是原材料本身存在缺陷，其次是大缸外壁上所焊其它零件的焊缝引起了缸管母材局部的组织变化，加速了大缸的疲劳破坏，传统的立柱结构见图1，吊环、阀板、护罩等均焊到大缸外壁上。

 图1  传统的立柱结构

新设计的立柱结构见图2：

图2 新设计的立柱结构

其上的护罩、阀板、吊环均以卡箍形式用螺栓固定到大缸外圆上，大缸下腔受高压作用力的部位无焊缝，因此避免了焊缝对大缸母材的影响，提高了立柱的使用寿命。

（二）本发明技术方案的详细阐述（发明内容）

本发明从结构简单、经济适用的角度对立柱的结构进行了改进，其结构特点如下：

1.护罩设计为组件，护罩座上有螺孔，用螺栓将其与大缸外面的卡箍1连接，固定到大缸外圆上，保护进液管。

2.阀板侧面设计有螺孔，用螺栓将其与大缸外面的卡箍1连接，固定到大缸外圆上。

3.吊环与卡箍2焊接在一起，用螺栓固定在大缸外圆上。

该种结构的立柱，避免了大缸体外壁上的局部焊接对母体组织的影响，有效的保证了大缸筒热处理后所具备的机械性能，对提高立柱的使用寿命起到了决定性的作用。该结构已用于我公司为澳大利亚出口的Y204支架上，为印度出口的Y210支架也将采用此结构。

  四、成果（专利）转化情况介绍

中煤北煤机公司通过为国家能源集团神东公司研制ZY20000/28/55D型掩护式电液控制液压支架的项目，以及研制ZFY21000/25/39D型两柱放顶煤电控液压支架项目，对立柱结构进行了再次优化设计，更加适合北煤机公司的实际生产制造情况，结构趋于成熟。

近年来，北煤机公司通过为国家能源集团神东公司，宁煤公司等，中煤集团中天合创公司，陕西公司等用户，研制了多套高端支架项目，均采用了我们的新技术，新工艺，新理念，并且在实际使用中，立柱的性能得到明显改善。

2020年初至今，北煤机出口高端智能化液压支架项目全面爆发，先后为澳大利亚英美矿业公司的莫兰巴北矿，格罗夫纳矿，阿圭拉矿等，为俄罗斯格契克集团乌斯科夫煤矿，布尔什维克煤矿等用户提供液压支架，充分体现了用户对我们新技术的全面认可。

  五、经济效益与社会效益介绍

依托北煤机公司出口澳洲，俄罗斯等国家的高端智能化液压支架项目，提升液压支架立柱的设计水平，通过学习、借鉴国外先进的立柱设计理念，吸收、转化，并不断优化，不断创新，从立柱结构、工艺技术、制造技术、质量控制技术和服务技术等各方面实现全面提升，有效延长了立柱的使用寿命，最终达到提升液压支架整体性能的目的。目前，该项技术已经得到国家能源集团，中煤集团等用户的认可并推广使用，该项技术正在带动国内煤机产品的升级换代。