基于液壓原理的大型礦用支架缸拆卸機設(shè)計
2015-8-6 來源： 作者：河南工程技術(shù)學(xué)校商順強 尹國柱
摘 要：針對當(dāng)前礦用液壓支架缸拆卸難的問題，基于液壓原理，設(shè)計了專用拆卸機，對拆卸機的核心螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、液壓系統(tǒng)進行了理論設(shè)計及工作原理論述。
關(guān)鍵詞： 支架缸； 拆卸機； 液壓馬達(dá)； 機構(gòu)
液壓支架缸是現(xiàn)代煤炭生產(chǎn)行業(yè)的重要元件，在使用一段時間后（一般為 1 年或 1 年半左右），必須進行檢修。但目前，在生產(chǎn)現(xiàn)場，對支架缸，特別是大型支架缸的檢修，其拆卸過程仍采用人工拆卸的方式，勞動強度大，工作效率低。特別是對于銹蝕嚴(yán)重的缸體，人工方式根本無法完成螺母的拆卸。因此，設(shè)計、制造專用設(shè)備成為解決問題的關(guān)鍵。
1 拆卸機總體設(shè)計方案
液壓缸拆卸的關(guān)鍵點———液壓缸缸蓋大螺帽拆卸，而本產(chǎn)品的主要功用就是進行液壓缸缸蓋大螺帽的拆和裝。拆裝機整機由機身、螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、底托架等組成，整機結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是拆卸機的核心部分，其產(chǎn)生大扭矩對支架缸螺母進行強力拆卸；底托架作用是對待拆卸支架缸體固定。
2 螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)
螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是拆裝機的核心部分，螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計是將液壓原理與機械原理巧妙的結(jié)合，利用液壓作用，使螺旋機構(gòu)產(chǎn)生大扭矩旋轉(zhuǎn)運動，從而對銹蝕的缸蓋螺母進行拆卸。螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)如圖 2 所示，其主要由擺動缸、液壓馬達(dá)、棘輪、棘爪等部件構(gòu)成。
當(dāng)工作扭矩較小時缸體螺母無銹蝕），僅由液壓馬達(dá)工作，可以快速轉(zhuǎn)動提高拆卸效率；當(dāng)工作扭矩較大時（銹蝕較為嚴(yán)重或嚴(yán)重 ），在開啟液壓馬達(dá)的同時，開啟液壓擺動缸組，擺動缸組帶動棘輪棘爪機構(gòu)開始工作此時，液壓馬達(dá)與液壓擺動缸組共同克服拆卸旋轉(zhuǎn)阻力。一般來說，在實際拆缸時，在拆卸的最初 1 ~ 2 絲時才使用擺動缸組 （進行大扭矩拆卸 ）。
在結(jié)構(gòu)上，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)與棘輪機構(gòu)同軸，該軸為螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的主軸。棘輪機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)由擺動缸組來帶動，工作動力由液壓系統(tǒng)提供。在拆卸初期，動力（扭矩 M ）由馬達(dá)和擺動缸組共同提供。液壓馬達(dá)扭矩設(shè)為 TM，擺動缸組扭矩設(shè)為 Tb，則合力矩 T = TM+Tb，因此 T 為設(shè)備輸出最大扭矩。
其中，
式中， 
式中，F 為單缸推力，kN；
L 為為擺動缸中心到主軸中心距，m 。
在拆卸過程中，一旦缸體螺母開始旋轉(zhuǎn)，拆卸動力( 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)動力輸出由液壓控制閥來控制，簡便、可靠。
3 液壓系統(tǒng)設(shè)計
整機主軸采用液壓馬達(dá)、擺動缸組雙驅(qū)動方式工作，因此，液壓系統(tǒng)在設(shè)計上分為兩路。一路是液壓馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)，用于實現(xiàn)小扭矩快速拆卸；另一路是擺動缸組液壓系統(tǒng)，用于實現(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。換向閥用來控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)動方向，溢流閥用于調(diào)壓保護系統(tǒng)。
擺動缸液壓系統(tǒng)由左右擺動缸、流量閥組、手動換向閥、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。
在該系統(tǒng)中，巧妙設(shè)計了與左右兩缸連接的四個流量閥組，用來保障兩缸工作時擺動行程的一致性。換向閥用來控制兩缸的移動方向，溢流閥用于調(diào)壓保護系統(tǒng)。
4 拆卸機的主要技術(shù)參數(shù)
設(shè)計過程中， 拆卸機的主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示。
5 結(jié)束語
該設(shè)備將棘輪棘爪、擺動液壓缸、液壓馬達(dá)有機巧妙結(jié)合，組成螺母旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可以進行大扭矩輸出，實現(xiàn)強力旋轉(zhuǎn)拆卸，特別是對于銹死螺母；液壓系統(tǒng)設(shè)計可以進行馬達(dá)單獨工作或馬達(dá)與擺動缸組聯(lián)合工作，以實現(xiàn)強力、快速拆卸。
設(shè)備投入生產(chǎn)以來，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，對支架缸維修質(zhì)量大大提高。
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