大工作阻力液壓支架主鉸接軸拆卸方法研究

王晨陽(yáng)， 盧君， 劉小飛

（鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司，河南 450000）

大工作阻力液壓支架主鉸接軸拆卸方法研究

王晨陽(yáng)， 盧君， 劉小飛

（鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司，河南 450000）

對(duì)大工作阻力液壓支架主鉸接軸的拆卸方法進(jìn)行了研究。通過對(duì)典型液壓支架主鉸接軸進(jìn)行分析研究，對(duì)在不同工作環(huán)境下各種拆卸方式的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際使用過程的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤服務(wù)，發(fā)現(xiàn)在使用過程中的不足之處，進(jìn)一步完善大阻力支架主鉸接軸的拆卸方案，可針對(duì)不同拆卸情況進(jìn)行有效合理的拆卸，提高大修拆卸效率，降低零件拆卸過程損壞率，為礦井升井換面使用過程中支架順利解體提供了有效的解決途徑。

拔軸器；撞錘式；撐桿式；套筒式；雙頂式

1 引言

隨著液壓支架設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的日益發(fā)展，工作阻力越來越大，液壓支架全生命周期的產(chǎn)品服務(wù)也占據(jù)了極其重要的地位，大工作阻力支架鉸接軸的拆卸研究，擴(kuò)展了不同工作阻力支架大修的范圍，使支架順利解體，為礦井工作面的不斷開采，定期升井，換面繼續(xù)使用提供了有利的技術(shù)保障。

2 研究項(xiàng)目

研究不同大工作阻力支架的主鉸接軸的受力分析，對(duì)在不同工作環(huán)境下各種拆卸方式的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際使用過程的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤服務(wù)，分析在使用中的不足之處，進(jìn)一步完善大阻力支架主鉸接軸的拆卸方案，達(dá)到針對(duì)不同拆卸情況實(shí)行科學(xué)的、有效合理的拆卸，提高大修拆卸效率和降低零件拆卸過程損壞率的目的。

2.1 受力分析

通過對(duì)沈陽(yáng)紅菱礦、淮南潘一礦、淮南謝橋礦等礦井液壓支架主鉸接軸的受力進(jìn)行分析，主要有以下幾點(diǎn)：（1）由于工作環(huán)境導(dǎo)致鉸接軸嚴(yán)重銹蝕而產(chǎn)生的孔軸相對(duì)移動(dòng)阻力；（2）由于工作環(huán)境造成孔軸之間進(jìn)入大量雜質(zhì)而產(chǎn)生的孔軸摩擦力的增加；（3）由于支架頂梁、掩梁、底座的工作受力狀態(tài)造成相互間鉸接孔不同心鉸接軸承受復(fù)雜的徑向力而導(dǎo)致孔軸摩擦力增大；（4）由于對(duì)支架運(yùn)行狀態(tài)過高要求而給出較小的孔軸配合間隙引起的孔軸摩擦力偏大；（5）由于主結(jié)構(gòu)件工作中可能產(chǎn)生的微小變形造成的孔軸摩擦力的加大。

2.2 鉸接軸端部的螺紋孔螺紋強(qiáng)度校核

（1）鉸接軸螺紋抗拉強(qiáng)度計(jì)算

螺孔公稱直徑D=30mm，中徑D2=27.7mm，螺距P=3.5；螺紋孔深L≥45mm；螺栓材料為35CrMnSiA，σs=1280MPa；淬火硬度35～40HRC；安全系數(shù)為3。

中徑參與抗剪的直邊長(zhǎng)度l=P/2=1.75

單圈中徑抗剪截面積：A0=πD2l=3.14×27.7×1.75=152.2

內(nèi)螺紋參與抗拉總?cè)?shù)：n=L÷P=45÷3.5=12.8

螺紋強(qiáng)度折減系數(shù)：η=0.85（加工精度、熱處理、材質(zhì)等因素）

［σ］=1280÷3=426.7MPa

F=nA0［σ］η=12.8×152.2×426.7×0.85=706.5kN=72.1t

（2）校核拉桿抗拉強(qiáng)度（反算拉桿強(qiáng)度）

螺桿公稱直徑d=30mm，螺桿小徑d1=26.211mm；螺栓材料為35CrMnSiA，σs=1280MPa；安全系數(shù)n=1.2；淬火硬度 35～40HRC；［σ］=1280÷1.2=1067MPa

F=S［σ］=（3.14×26.2112÷4）×1067=576kN=57.6t

通過螺紋孔與螺桿的強(qiáng)度校核可得出結(jié)論：拔軸器的拉軸螺桿可以用與鉸接軸同一材料及熱處理技術(shù)要求制造；鉸接軸的螺紋孔內(nèi)的螺紋在受拉時(shí)安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于螺桿；拔軸器拉力≤56t（拔軸器拉力≥57.6t時(shí)，螺桿會(huì)被拉斷）。

2.3 拔軸方法的分類及其優(yōu)缺點(diǎn)

（1）撞錘式拔軸器

工作原理：如圖1，撞錘式拔軸器在準(zhǔn)備拔軸時(shí)要先選擇合適的拉桿頭4和將要被拔的鉸接軸通過螺紋副連接在一起，然后和鎖緊螺母1、撞錘2、拉桿3按圖示方式連接好，將鎖緊螺母1鎖緊，使整個(gè)拔軸器軸心和被拔的鉸接軸軸心保持一致，滑動(dòng)撞錘2，使撞錘2撞擊鎖緊螺母1，鎖緊螺母1帶動(dòng)拉桿向外拔出鉸接軸。

圖1 撞錘或拔軸器

優(yōu)缺點(diǎn)：撞錘式拔軸器制作簡(jiǎn)單，制造成本低，工作原理簡(jiǎn)單，無需配套設(shè)施（如液壓系統(tǒng)等），能對(duì)被拔鉸接軸產(chǎn)生脈沖式的震動(dòng)撞擊，拔軸的效果比不能震動(dòng)的效果好很多；其工作動(dòng)力全部靠人工，勞動(dòng)強(qiáng)度大；撞擊時(shí)有可能產(chǎn)生明火花，不適合在高粉塵，高瓦斯工作面拔軸。

（2）撐桿式液壓拔軸器

工作原理：當(dāng)需要拔軸時(shí)，按照?qǐng)D2所示，先將連接螺栓4通過鉸接軸頂端的螺紋孔和鉸接軸連接在一起，然后將拔軸器的法蘭盤3頂在側(cè)板鉸接孔處，伸出活塞桿用銷軸5將連接螺栓4和活塞桿連接在一起，用B型銷6固定好，由桿腔進(jìn)液，收縮活塞桿，將鉸接軸拔出（該套拔軸器在系統(tǒng)供液壓力31.5MPa時(shí)，額定拉力約為25t左右。

圖2 撐桿式液壓拔軸器

優(yōu)缺點(diǎn)：制作相對(duì)復(fù)雜，制造成本偏高，拉力偏小，銹蝕嚴(yán)重的鉸接軸拉不動(dòng)，必須有供液系統(tǒng)，支撐桿方式支撐不如圓套筒方式支撐穩(wěn)定，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度比用撞錘式拔軸器小。

（3）套筒式液壓拔軸器

圖3

工作原理：當(dāng)需要拔軸時(shí)，按照?qǐng)D3所示，先將拉桿頭7通過鉸接軸頂端的螺紋孔和鉸接軸連接在一起，拉桿頭后部和千斤頂伸出的活塞桿連在一起用銷子、開口銷固定好，套好套筒（分體式），用鐵絲綁好套筒，套筒右端頂在鉸接軸邊上的側(cè)板上，保持千斤頂軸線和鉸接軸軸線一致，千斤頂桿腔進(jìn)液，回縮活塞桿，將鉸接軸向外拔，拔出一段距離后，向外伸長(zhǎng)活塞桿，再墊上套筒2，捆綁固定后，重復(fù)回收活塞桿動(dòng)作，將鉸接軸向外再拔出一部分，然后伸出活塞桿墊上套筒3，重復(fù)前面動(dòng)作，最終就可以將鉸接軸拔出來。

優(yōu)缺點(diǎn)：與撐桿式液壓拔軸器相比較，該拔軸器拉力比較大；在拔軸時(shí)，支撐比撐桿式液壓拔軸器穩(wěn)定；操作時(shí)由于分段墊套筒，操作比撐桿式復(fù)雜費(fèi)時(shí)，但拔軸效果較好。

（4）雙頂式液壓拔軸器

工作原理：當(dāng)需要拔軸時(shí)，按照?qǐng)D4所示，先將拉桿4通過螺紋連接到鉸接軸2上，將拉馬千斤頂3對(duì)稱分置鉸接軸兩邊，用板5壓住，用螺母6擰緊。同時(shí)給兩根拉馬千斤頂大腔供液，使兩根活塞桿同步外伸頂著板5將鉸接軸拉出。

圖4

優(yōu)缺點(diǎn)：當(dāng)螺母6、板5把拉馬千斤頂3壓緊后，整個(gè)拉軸系統(tǒng)就不需要人扶持，因此拉軸時(shí)，操作工很安全；由于千斤頂對(duì)稱固定布置，所產(chǎn)生的拉力基本和鉸接軸軸線完全一致，在拉軸過程中，鉸接軸2在孔中產(chǎn)生吸力的可能性小很多；鉸接軸2的連接固定比支桿式和套筒式拔軸器方便可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大工作阻力液壓支架主鉸接軸的順利拆卸，在液壓支架設(shè)計(jì)階段，在確保使用性能和安全的前提下，進(jìn)行校核和實(shí)驗(yàn)，合理地放大鉸接軸與鉸接孔之間的配合間隙；放大鉸接軸端部拔軸用的螺孔尺寸，以增加拔軸器的拔軸力；在鉸接部位增加潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，使用過程中可以定期潤(rùn)滑維護(hù)；在鉸接部位增加防塵結(jié)構(gòu)，降低雜物進(jìn)入鉸接配合面的可能性，從而達(dá)到降低由于雜物的進(jìn)入而增加的拔軸阻力；優(yōu)化鉸接軸表面的防腐工藝，提高鉸接軸表面的抗氧化，耐腐蝕周期；推廣液壓支架使用維護(hù)制度，引導(dǎo)礦井工人每班下班前對(duì)支架進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)。

（編輯 啟 迪）

TD825.2

B

1002-2333（2013）07-0219-02

王晨陽(yáng)（1981-），女，助理工程師，主要從事生產(chǎn)液壓支架研制等工作。

2013-03-23