基于液壓原理的大型礦用支架缸拆卸機(jī)設(shè)計(jì)

商順強(qiáng)，尹國(guó)柱

（河南工程技術(shù)學(xué)校，河南 焦作 454000）

基于液壓原理的大型礦用支架缸拆卸機(jī)設(shè)計(jì)

商順強(qiáng)，尹國(guó)柱

（河南工程技術(shù)學(xué)校，河南 焦作 454000）

針對(duì)當(dāng)前礦用液壓支架缸拆卸難的問(wèn)題，基于液壓原理，設(shè)計(jì)了專用拆卸機(jī)，對(duì)拆卸機(jī)的核心螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)進(jìn)行了理論設(shè)計(jì)及工作原理論述。

支架缸；拆卸機(jī)；液壓馬達(dá)；機(jī)構(gòu)

液壓支架缸是現(xiàn)代煤炭生產(chǎn)行業(yè)的重要元件，在使用一段時(shí)間后（一般為1年或1年半左右），必須進(jìn)行檢修。但目前，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)支架缸，特別是大型支架缸的檢修，其拆卸過(guò)程仍采用人工拆卸的方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。特別是對(duì)于銹蝕嚴(yán)重的缸體，人工方式根本無(wú)法完成螺母的拆卸。因此，設(shè)計(jì)、制造專用設(shè)備成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

1 拆卸機(jī)總體設(shè)計(jì)方案

液壓缸拆卸的關(guān)鍵點(diǎn)——液壓缸缸蓋大螺帽拆卸，而本產(chǎn)品的主要功用就是進(jìn)行液壓缸缸蓋大螺帽的拆和裝。拆裝機(jī)整機(jī)由機(jī)身、螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、底托架等組成，整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是拆卸機(jī)的核心部分，其產(chǎn)生大扭矩對(duì)支架缸螺母進(jìn)行強(qiáng)力拆卸；底托架作用是對(duì)待拆卸支架缸體固定。

圖1 整機(jī)示意圖

2 螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是拆裝機(jī)的核心部分，螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是將液壓原理與機(jī)械原理巧妙的結(jié)合，利用液壓作用，使螺旋機(jī)構(gòu)產(chǎn)生大扭矩旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)銹蝕的缸蓋螺母進(jìn)行拆卸。螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如圖2所示，其主要由擺動(dòng)缸、液壓馬達(dá)、棘輪、棘爪等部件構(gòu)成。

圖2 螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

當(dāng)工作扭矩較小時(shí)（缸體螺母無(wú)銹蝕），僅由液壓馬達(dá)工作，可以快速轉(zhuǎn)動(dòng)提高拆卸效率；當(dāng)工作扭矩較大時(shí)（銹蝕較為嚴(yán)重或嚴(yán)重），在開啟液壓馬達(dá)的同時(shí)，開啟液壓擺動(dòng)缸組，擺動(dòng)缸組帶動(dòng)棘輪棘爪機(jī)構(gòu)開始工作。此時(shí)，液壓馬達(dá)與液壓擺動(dòng)缸組共同克服拆卸旋轉(zhuǎn)阻力。一般來(lái)說(shuō)，在實(shí)際拆缸時(shí)，在拆卸的最初1～2絲時(shí)才使用擺動(dòng)缸組（進(jìn)行大扭矩拆卸）。

在結(jié)構(gòu)上，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)與棘輪機(jī)構(gòu)同軸，該軸為螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主軸。棘輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)由擺動(dòng)缸組來(lái)帶動(dòng)，工作動(dòng)力由液壓系統(tǒng)提供。在拆卸初期，動(dòng)力（扭矩M）由馬達(dá)和擺動(dòng)缸組共同提供。液壓馬達(dá)扭矩設(shè)為TM，擺動(dòng)缸組扭矩設(shè)為Tb，則合力矩T=TM+Tb，因此T為設(shè)備輸出最大扭矩。

F為單缸推力，kN；

L為為擺動(dòng)缸中心到主軸中心距，m。

在拆卸過(guò)程中，一旦缸體螺母開始旋轉(zhuǎn)，拆卸動(dòng)力(扭矩M)僅由液壓馬達(dá)提供即可。馬達(dá)采用徑向阻塞馬達(dá)，系統(tǒng)動(dòng)力輸出由液壓控制閥來(lái)控制，簡(jiǎn)便、可靠。

3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整機(jī)主軸采用液壓馬達(dá)、擺動(dòng)缸組雙驅(qū)動(dòng)方式工作，因此，液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上分為兩路。一路是液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)小扭矩快速拆卸；另一路是擺動(dòng)缸組液壓系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)低速大扭矩拆卸。

馬達(dá)液壓系統(tǒng)如圖3所示，該系統(tǒng)由馬達(dá)、換向閥、溢流閥等組成，由泵站向該系統(tǒng)提供液壓油。換向閥用來(lái)控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，溢流閥用于調(diào)壓保護(hù)系統(tǒng)。

圖3 馬達(dá)液壓系統(tǒng)示意圖

擺動(dòng)缸液壓系統(tǒng)由左右擺動(dòng)缸、流量閥組、手動(dòng)換向閥、溢流閥等組成，系統(tǒng)液壓油由液壓泵站提供。系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

圖4 擺動(dòng)缸組液壓系統(tǒng)示意圖

在該系統(tǒng)中，巧妙設(shè)計(jì)了與左右兩缸連接的四個(gè)流量閥組，用來(lái)保障兩缸工作時(shí)擺動(dòng)行程的一致性。換向閥用來(lái)控制兩缸的移動(dòng)方向，溢流閥用于調(diào)壓保護(hù)系統(tǒng)。

4 拆卸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)過(guò)程中，拆卸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 拆卸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

5 結(jié)束語(yǔ)

該設(shè)備將棘輪棘爪、擺動(dòng)液壓缸、液壓馬達(dá)有機(jī)巧妙結(jié)合，組成螺母旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行大扭矩輸出，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)拆卸，特別是對(duì)于銹死螺母；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以進(jìn)行馬達(dá)單獨(dú)工作或馬達(dá)與擺動(dòng)缸組聯(lián)合工作，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力、快速拆卸。

設(shè)備投入生產(chǎn)以來(lái)，多家用戶反應(yīng)，產(chǎn)品的應(yīng)用使得企業(yè)生產(chǎn)效率大幅提高，工人的體力工作量下降，對(duì)支架缸維修質(zhì)量大大提高。

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LargeMiningontheBasisofthePrincipleofthe HydraulicSupportCylinderDisassemblyMachineDesign

SHANGShun-qiang，YINGuo-zhu
（Henanengineeringtechnicalschool，JiaozuoHenan454000，China）

Inviewofthecurrentmininghydraulicsupportcylinderdisassemblyproblem，basedonthehydraulic principle，designofspecialdisassemblymachine，discussedthedemolitionmachinecorenutrotatingmechanism，hydraulicsystemdesigntheoryandprincipleofwork.

supportcylinder；demolitionmachine；hydraulicmotor；mechanism

TD355

B

1672-545X（2014）04-0087-02

2014-01-05

商順強(qiáng)（1973—），河南濟(jì)源人，講師，工程碩士，長(zhǎng)期從事煤礦機(jī)械的教學(xué)與研究工作。