面對掘進過程中的劇烈振動，液壓油缸的連接部件如何保障長期可靠？

掘進機在隧道、礦井等工程中作業時，常面臨巖層破碎、刀盤切割等引發的劇烈振動。這種振動不僅來源于掘進過程中的機械沖擊（如刀具與巖石碰撞），還包括設備行走、換向動作及圍巖不均勻受力產生的動態載荷。作為掘進機核心執行元件，液壓油缸的連接部件（如缸體與機架固定結構、活塞桿與負載連接部位、導向套與缸筒配合等）在長期振動環境下易出現松動、磨損或疲勞損傷，進而影響油缸的密封性能、運動精度及整體可靠性。如何保障連接部件在劇烈振動下的長期穩定，是行業關注的重點問題之一。本文結合實際應用場景，梳理當前掘進機液壓油缸連接部件的防護與優化方向。

一、劇烈振動對液壓油缸連接部件的主要影響

振動環境對油缸連接部件的損害主要體現在以下方面：

（一）機械松動與間隙增大

螺栓連接松動：油缸缸體與掘進機機架通常通過高強度螺栓固定，振動會導致螺栓預緊力逐漸衰減（如高頻振動引發螺紋摩擦損耗），使缸體與安裝面之間產生間隙，影響負載傳遞的穩定性；

配合間隙異常變化：活塞桿與導向套、缸筒與端蓋等配合部位的間隙，在振動作用下可能因微動磨損或彈性變形而逐漸增大，導致活塞桿運動偏斜或卡滯；

焊接部位疲勞：部分油缸采用焊接式結構（如缸筒與法蘭盤連接），振動產生的交變應力會加速焊縫處的疲勞裂紋萌生，嚴重時可能導致連接失效。

（二）密封與運動性能下降

密封件異常磨損：振動會使活塞桿與密封件（如Yx形圈、防塵圈）之間產生相對滑動或偏磨，破壞密封唇口的完整性，導致油液泄漏風險增加；

活塞桿運動抖動：若連接部件（如負載連接頭與活塞桿的接頭）因振動松動，活塞桿在推進或回退時可能出現微小位移偏差，影響掘進精度（如鉆孔位置偏移）；

導向結構失效：導向套與活塞桿的配合精度在振動中易受影響，若導向套固定螺栓松動，可能導致活塞桿運動時摩擦阻力不均，甚至引發局部卡死。

（三）疲勞損傷累積

連接件材料疲勞：長期振動會使螺栓、螺母、焊接接頭等金屬部件承受循環交變載荷，導致材料微觀裂紋擴展，*終引發斷裂或變形；

彈性元件失效：部分油缸采用彈簧墊圈、橡膠減震墊等彈性元件輔助固定，振動會加速這些元件的壓縮**變形或老化，降低其減震與防松效果。

二、當前行業采用的可靠性保障策略

（一）連接結構優化設計

高強度螺栓防松設計：油缸缸體與機架的固定優先采用高強度螺栓（如10.9級或12.9級合金鋼螺栓），并通過“預緊力控制+防松措施”雙重保障。預緊力需根據油缸工作載荷計算（通常為螺栓材料屈服強度的70%-80%），確保初始連接緊密；防松措施包括使用彈簧墊圈、雙螺母鎖緊、螺紋膠（如樂泰243）或螺栓頭部開槽+鋼絲防松；

焊接結構強化：對于焊接式連接部位（如缸筒與法蘭盤），采用多層多道焊工藝，控制焊接熱輸入以避免材料性能下降；焊后進行退火處理（消除焊接殘余應力），并在焊縫表面涂抹防銹漆或增加防護板，減少振動引起的疲勞裂紋風險；

浮動式連接設計：部分油缸采用浮動接頭或球鉸結構連接活塞桿與負載（如掘進機推進梁），允許活塞桿在一定角度內偏轉，避免因安裝偏差或振動導致的附加彎矩，降低連接部位的應力集中。

（二）減震與緩沖措施

減震墊集成：在油缸缸體與機架的安裝面之間加裝橡膠減震墊或金屬彈簧減震器，通過彈性變形吸收振動能量，減少振動傳遞至油缸內部的強度；減震墊的剛度需根據振動頻率調整（通常選擇與振動主頻錯開的剛度范圍）；

導向套抗震固定：導向套與缸筒的固定螺栓采用加長螺桿+防松螺母，并在螺栓頭部與缸筒之間增加墊片（如聚四氟乙烯墊片），降低振動引起的螺栓松動概率；部分設備在導向套外側增設減震環，減少活塞桿運動時對導向套的沖擊；

液壓系統阻尼匹配：通過調整液壓油的粘度（選擇中高粘度油液）或增設阻尼孔（在油缸進油/回油油路中設置小孔節流結構），降低油缸動作時的沖擊響應，間接減少振動對連接部件的影響。

（三）材料與表面處理強化

連接件材料升級：關鍵連接部件（如固定螺栓、導向套）選用高強度、耐疲勞的材料（如42CrMo、35CrNiMo），并通過調質熱處理（硬度220-260HBW）或表面淬火提升其抗疲勞性能；

表面防護處理：螺栓、螺母等金屬件表面進行鍍鋅、發黑或達克羅處理，提高其抗腐蝕與耐磨能力，避免因振動摩擦導致的表面損傷；焊接部位涂抹耐磨涂層（如碳化鎢涂層），減少微動磨損對焊縫的破壞。

三、維護與監測中的關鍵措施

除設計優化外，日常維護中的主動防護同樣重要：

定期緊固檢查：每班作業后（或根據振動強度調整），使用扭矩扳手檢查油缸固定螺栓的預緊力是否符合要求（如扭矩衰減超過20%需重新緊固）；重點關注振動敏感部位（如缸體與機架連接點、活塞桿接頭）；

密封與磨損監測：每200-300小時作業后，檢查活塞桿密封件（如Yx形圈、防塵圈）是否因振動偏磨而泄漏，觀察導向套與活塞桿的配合間隙是否異常增大；

連接結構狀態評估：定期檢查焊接部位是否有裂紋（可通過目視或超聲波探傷），減震墊是否老化（如橡膠出現裂紋或彈性下降需更換），確保防護結構始終有效。

結語

掘進機液壓油缸連接部件在劇烈振動下的可靠性，依賴于“結構設計-減震措施-材料強化-維護監測”的系統性保障。通過優化螺栓防松設計、集成減震結構、升級連接件材料，并結合定期的檢查與緊固，可有效降低振動對油缸連接穩定性的影響，延長設備在復雜工況下的使用壽命。行業用戶可根據實際掘進環境（如振動頻率、振幅大小）的特點，針對性調整防護策略，確保油缸長期可靠運行。