大工作阻力液壓支架主鉸接軸拆卸方法研究

王晨陽， 盧君， 劉小飛

（鄭州煤礦機械集團有限公司，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， 盧君， 劉小飛

（鄭州煤礦機械集團有限公司，河南 450000）

對大工作阻力液壓支架主鉸接軸的拆卸方法進行了研究。通過對典型液壓支架主鉸接軸進行分析研究，對在不同工作環(huán)境下各種拆卸方式的工作原理、優(yōu)缺點及實際使用過程的現(xiàn)場跟蹤服務，發(fā)現(xiàn)在使用過程中的不足之處，進一步完善大阻力支架主鉸接軸的拆卸方案，可針對不同拆卸情況進行有效合理的拆卸，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

隨著液壓支架設計與制造技術的日益發(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保障。

2 研究項目

研究不同大工作阻力支架的主鉸接軸的受力分析，對在不同工作環(huán)境下各種拆卸方式的工作原理、優(yōu)缺點及實際使用過程的現(xiàn)場跟蹤服務，分析在使用中的不足之處，進一步完善大阻力支架主鉸接軸的拆卸方案，達到針對不同拆卸情況實行科學的、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

通過對沈陽紅菱礦、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行分析，主要有以下幾點：（1）由于工作環(huán)境導致鉸接軸嚴重銹蝕而產(chǎn)生的孔軸相對移動阻力；（2）由于工作環(huán)境造成孔軸之間進入大量雜質(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雜的徑向力而導致孔軸摩擦力增大；（4）由于對支架運行狀態(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）由于主結構件工作中可能產(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度校核

（1）鉸接軸螺紋抗拉強度計算

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)螺紋參與抗拉總圈數(shù)：n=L÷P=45÷3.5=12.8

螺紋強度折減系數(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）校核拉桿抗拉強度（反算拉桿強度）

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度校核可得出結論：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要求制造；鉸接軸的螺紋孔內(nèi)的螺紋在受拉時安全性遠遠大于螺桿；拔軸器拉力≤56t（拔軸器拉力≥57.6t時，螺桿會被拉斷）。

2.3 拔軸方法的分類及其優(yōu)缺點

（1）撞錘式拔軸器

工作原理：如圖1，撞錘式拔軸器在準備拔軸時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，使整個拔軸器軸心和被拔的鉸接軸軸心保持一致，滑動撞錘2，使撞錘2撞擊鎖緊螺母1，鎖緊螺母1帶動拉桿向外拔出鉸接軸。

圖1 撞錘或拔軸器

優(yōu)缺點：撞錘式拔軸器制作簡單，制造成本低，工作原理簡單，無需配套設施（如液壓系統(tǒng)等），能對被拔鉸接軸產(chǎn)生脈沖式的震動撞擊，拔軸的效果比不能震動的效果好很多；其工作動力全部靠人工，勞動強度大；撞擊時有可能產(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：當需要拔軸時，按照圖2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，額定拉力約為25t左右。

圖2 撐桿式液壓拔軸器

優(yōu)缺點：制作相對復雜，制造成本偏高，拉力偏小，銹蝕嚴重的鉸接軸拉不動，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，操作者勞動強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：當需要拔軸時，按照圖3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板上，保持千斤頂軸線和鉸接軸軸線一致，千斤頂桿腔進液，回縮活塞桿，將鉸接軸向外拔，拔出一段距離后，向外伸長活塞桿，再墊上套筒2，捆綁固定后，重復回收活塞桿動作，將鉸接軸向外再拔出一部分，然后伸出活塞桿墊上套筒3，重復前面動作，最終就可以將鉸接軸拔出來。

優(yōu)缺點：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，支撐比撐桿式液壓拔軸器穩(wěn)定；操作時由于分段墊套筒，操作比撐桿式復雜費時，但拔軸效果較好。

（4）雙頂式液壓拔軸器

工作原理：當需要拔軸時，按照圖4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對稱分置鉸接軸兩邊，用板5壓住，用螺母6擰緊。同時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：當螺母6、板5把拉馬千斤頂3壓緊后，整個拉軸系統(tǒng)就不需要人扶持，因此拉軸時，操作工很安全；由于千斤頂對稱固定布置，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 結語

對于大工作阻力液壓支架主鉸接軸的順利拆卸，在液壓支架設計階段，在確保使用性能和安全的前提下，進行校核和實驗，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；在鉸接部位增加潤滑結構，使用過程中可以定期潤滑維護；在鉸接部位增加防塵結構，降低雜物進入鉸接配合面的可能性，從而達到降低由于雜物的進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制度，引導礦井工人每班下班前對支架進行現(xiàn)場設備維護。

（編輯 啟 迪）

TD825.2

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1002-2333（2013）07-0219-02

王晨陽（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