BC480/22/42支撐掩護式液壓支架的改造

王冬梅

(山西焦煤西山煤電集團設備租賃公司，山西 太原 030053)

BC480/22/42支撐掩護式液壓支架大約有500余臺在西山地區使用。由于工況條件發生變化，使用時間長，已造成相當數量的結構件變形，影響了支架的整體穩定性，目前支架的狀況已不能滿足煤礦安全生產要求，全部報廢會造成資源的極大浪費，而通過對該支架進行改造，既不會造成資源的浪費，又能解決資金周轉壓力。

1 存在主要的問題

改造前該型支架存在的主要問題：

1)頂梁、底座的結構件有變形現象，特別是頂梁頂板、底座底板、變形比較明顯，支架整體發生扭轉，穩定性差。

2)立柱缸底強度偏低，損壞現象較多，并且立柱與底座的聯接型式不可靠，聯接銷軸拆裝不方便。

3)支架最低高度為2．23 m，而下井運輸高度要求不大于2 m，下井時需要把立柱拆下，入井后重新安裝，增加了井下工作量。

4)頂梁側護裝置易損壞，不易維修。5)推溜和拉架的時間長，生產效率低。

2 改造方案

2．1 改造的思路

針對該支架主要存在的問題，以及西山煤電集團公司各礦地質條件對架型的需求，決定對集團公司現存的BC480/22/42支撐掩護式液壓支架進行改造。鑒于集團內部大量使用ZZ5200/19．5/42支撐掩護式液壓支架，該支架比較適合西山地區各礦的工況條件，而且該支架從設計結構、技術參數、配套設備等方面都與BC480/22/42支撐掩護式液壓支架比較接近。集團公司組織有關人員進行了深入研究，決定利用現有基本完好的掩護梁、前后連桿，重新設計制造頂梁和底座，新設計制造的頂梁、底座應能和ZZ5200/19．5/42支架通用;改造加強現有完好立柱;改善側護板連接結構;其中前梁、挑梁、前梁千斤頂、挑梁千斤頂、推移機構及推移千斤，頂梁側推千斤頂及液壓系統均與ZZ5200/19．5/4支架完全互換，通過改造，使支架整體性能優于原BC480/22/42支架;在使用幾年后，將上述舊件全部更換為統一設計的新部件后，整機性能和ZZ5200/19．5/4支架性能相當，能通用，結構簡單、經濟實用。

2．2 確定具體改造方案

2．2．1 設計制造頂梁、底座

由于新設計的頂梁、底座要求盡可能與ZZ5200/19．5/42支撐掩護式液壓支架頂梁、底座互換，同時利用BC480/22/42液壓支架原有部件，在改造過程中，使用液壓支架設計軟件，對改造后液壓支架的四連桿機構運動進行模擬，找到最佳結果，設計過程中，頂梁、底座基本圍繞ZZ5200/19．5/42支撐掩護式液壓支架頂梁、底座的結構及參數進行，并對各部件強度進行校核，保證改造后整體性能超過原BC480/22/42支架，和ZZ5200/19．5/4支架性能相當。

2．2．2 立柱缸底加強改造

BC480/22/42液壓支架立柱的缸底結構型式原為球窩式，見圖1。在使用過程中發現該立柱缸底結構強度較弱，立柱固定方式不易進行拆裝維護，缸底損壞現象較多，為此，結合現在常用的液壓支架方柱缸底形式將該缸底進行加強改造，改造為球頭式，并增加125 mm高度。缸口改為卡鍵式，能夠做到和ZZ5200支架立柱互換，見圖2。

2．2．3 側護裝置結構改造

在檢修BC400液壓支架中發現，側護板的連接方式采用銷軸連接、螺栓固定，由于液壓支架在井下使用條件惡劣，易出現銹蝕等情況，在地面檢修時，側推千斤頂無法正常拆卸，只能破壞性拆卸。若在井下損壞時拆卸困難，甚至無法拆卸，直接影響液壓支架的正常使用。為解決這一難題，工程技術人員通過現場分析，并結合其他型號液壓支架側推裝置的連接固定方式，重新改進設計。若全部采用其他架型的連接固定方式，雖然能提高互換性，但是相關的連接部件，如：側推千斤頂、導桿等全部更換，加大成本投入。因此，改造時因地制宜，對側推裝置的連接結構進行了改進。

1)在保證側推強度的前提下，將側推千斤頂活塞端寬度由原來的102 mm改為85 mm，且厚度適當加強。

2)導桿與側推千斤頂的連接孔中心外徑加工半徑為2 mm，深度為3．5 mm的環形槽。

3)用圓鋼絲擋圈固定連接銷。

BC400/17/35液壓支架側推裝置的連接使用該改進設計后，側推千斤頂的拆卸、安裝，簡單、易行，還降低了工人的勞動強度，節省了側推千斤頂和接長桿的投入費用。同時，原有的頂絲仍能使用。

原結構與改進后的結構對比圖見圖3。

圖3 原結構與改進后的結構對比圖

2．2．4 液壓系統改造

針對推溜和拉架的時間長，生產效率低的問題，對該項支架液壓系統進行改造。

1)閥類大流量改制。

a)將操縱閥上控制推移千斤頂的片閥由CFPZ125/320型改為BZF200型，使流量由原來的125 L/min提高到改制后的200 L/min。中部加配液板與原CF－PZ125/320型片閥連接。

b)將進液截止閥由PJF13/19型改為NZJF16/31．5型。回液截止閥由PJF13/25型改為NZJF16/50型。

c)將過濾器由BG2型改為BG5型。

2)推移千斤頂大流量改制。

a)將推移千斤頂原活塞腔、活塞桿腔通液孔，由原來的d10 mm擴為d13 mm。

b)將推移千斤頂活塞腔進液鋼管、接頭座由原來的d10 mm改為d13 mm。活塞桿腔接頭座由原來的d10 mm改為d13 mm。

3)高壓膠管總成更換。

a)將主進、回液管高壓膠管總成分別由原來的d19 mm、d31．5 mm改為d25 mm改為d50 mm。

b)將截止閥至操縱閥的2根高壓膠管總成由原來的d13 mm改為d16 mm。

c)操縱閥至推移千斤頂的高壓膠管總成由原來的d10 mm改為d13 mm。

4)其它部分改造。

閥類、千斤頂全部與ZZ5200/19．5/42液壓支架通用，包括其連接方式及接口。

3 焊接工藝性的保證

1)焊接方法采用現有的CO2氣體保護焊后，熔深大，強度好。

2)焊接材料選用H08Mn2Si焊絲，并用d1．2焊絲打底，d1．6焊絲施焊，4道焊成，可保證焊接強度好，變形小。

3)焊前采用低溫預熱。

4)對焊接電流、電壓、焊接速度都作出明確規定，保證采用正確的焊接線能量，提高焊縫的抗脆斷和抗疲勞強度。

改造后該支架的最小支撐高度為1 950±50 mm，最大支撐高度為3 950±50 mm，其參數基本接近ZZ5200/19．5/4支架，同時保證了運輸方便。

4 改造后使用效果及效益

全部支架改進完畢后，經過杜兒坪礦及西銘礦工作面使用，使用效果良好。

4．1 經濟效益分析

每臺BCB480/22/42支撐掩護式液壓支架的改造費用12．2萬元，而購買或制造1臺ZZ5200/19．5/42支架則需21萬元，按現已改造的270臺計算，可為集團公司節約：(21－12．2)×270=2 376萬元。

4．2 社會效益分析

西山設備租賃公司用小額資金解決大批量液壓支架的需要，緩解了資金短缺的問題，通過改造，整機性能和ZZ5200/19．5/42支架性能相當，滿足了安全生產要求。