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基於液壓原（yuán）理的大（dà）型礦用（yòng）支架缸拆卸機設計

2015-8-6 來源（yuán）：作者：河南工程技術（shù）學校商順強尹國柱

摘要：針對當前礦用液壓支架缸拆卸難的問題，基於液壓原理，設計了專用拆卸機，對拆卸機（jī）的核（hé）心螺母旋轉（zhuǎn）機構、液壓係統進行了理論設計及工作原理論述。

關鍵（jiàn）詞： 支架缸；拆卸機；液壓馬達（dá）；機構

液壓支架缸是現代煤炭生產行業的重要元（yuán）件，在使用一段時間後（一般為（wéi） 1 年或 1 年半左右），必須進行檢修。但目前，在生產現（xiàn）場，對（duì）支架（jià）缸，特別是大型支架缸的檢修（xiū），其拆卸過程仍采用人工拆卸的方式，勞（láo）動強度大，工作效率（lǜ）低。特別是對於鏽蝕嚴重的缸體，人工方式根本無法完成螺母的拆卸。因此，設計、製造專用（yòng）設備成為（wéi）解決問題的關鍵。

1 拆卸機總體設計方案

液壓缸拆卸的關鍵點（diǎn）———液壓缸缸蓋大螺帽拆卸，而本產品的主要功用就是進行液壓缸（gāng）缸蓋大螺帽的拆和裝。拆裝機整機由機（jī）身、螺母旋轉機構、底托架等組成，整機（jī）結構如圖 1 所示。螺（luó）母旋（xuán）轉機構是拆卸機的核心部分，其產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（chāi）卸支架缸體固定。

2 螺母旋轉（zhuǎn）機構

螺母旋（xuán）轉機（jī）構是拆裝機（jī）的核心部分，螺母旋轉機構的設計是將液壓原理與（yǔ）機械原理巧妙的結合，利（lì）用液壓作用，使螺旋機（jī）構產生大扭矩旋（xuán）轉（zhuǎn）運（yùn）動，從而對鏽蝕的缸蓋螺母進行拆卸。螺母旋轉機構（gòu）如圖 2 所示，其主要由擺（bǎi）動缸（gāng）、液壓馬達（dá）、棘輪、棘爪等部件構成。

當工作扭矩較小（xiǎo）時缸體螺母無鏽蝕（shí）），僅由液壓馬達工作，可以快速轉動提高拆卸效率；當工（gōng）作扭矩（jǔ）較大時（鏽蝕較為嚴重或嚴重），在開啟液壓馬達的（de）同時，開啟液壓擺動缸組，擺動缸組帶動棘輪棘爪（zhǎo）機構開（kāi）始工作此時，液壓馬達與液壓（yā）擺動缸組共同克服拆卸旋轉阻力。一般來說，在實（shí）際拆缸時，在拆卸的最初 1 ~ 2 絲時才使（shǐ）用擺動缸組（進行大扭矩（jǔ）拆卸）。

在（zài）結構上，馬達旋轉與棘輪機構（gòu）同軸，該軸為（wéi）螺母旋轉機構的主軸。棘輪機構的旋轉由擺動（dòng）缸組來帶動，工（gōng）作動力由液（yè）壓係統提供。在拆卸初（chū）期，動力（扭矩 M ）由馬達和擺動缸組共同提供。液（yè）壓馬達扭矩設為 TM，擺（bǎi）動（dòng）缸組（zǔ）扭矩（jǔ）設為 Tb，則合（hé）力矩 T = TM+Tb，因此 T 為設備輸（shū）出最大扭矩。

其中，

式中，

式中，F 為單缸（gāng）推力，kN；

L 為為擺動缸中心到主軸中（zhōng）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（jǐn）由液壓馬達提供即可。馬達采用（yòng）徑向阻塞馬達，係統動力輸出由液（yè）壓控製閥來控製，簡便、可靠。

3 液壓係統設計

整（zhěng）機主軸采用液壓馬達、擺動缸組雙驅（qū）動方式工作，因此，液壓係統在設（shè）計上分為兩路。一路是（shì）液壓馬達驅動係統，用於實現小扭矩快速拆卸；另一（yī）路是擺動（dòng）缸（gāng）組液壓係統，用於實現低速大扭矩拆卸。馬（mǎ）達液（yè）壓係統如圖 3 所（suǒ）示，該係統由馬達、換向閥、溢流閥等組成，由泵站向該係統提供液壓油。換向閥（fá）用來控製馬達的轉動方向，溢流（liú）閥用於調壓保護係統。

擺動缸液壓係統由（yóu）左（zuǒ）右擺動（dòng）缸、流量閥（fá）組、手（shǒu）動換向閥、溢流閥等（děng）組成，係統液壓油由液壓泵站提供（gòng）。係統原理圖如圖 4 所示（shì）。

在該係統中，巧妙設計了與左右兩缸連接（jiē）的四個流量閥組（zǔ），用來保障兩缸工作時擺動行程的一致性。換（huàn）向閥用來（lái）控製（zhì）兩缸的移動方向，溢流閥用於調壓保護係統。

4 拆卸機的主要技術參數

設計過（guò）程中，拆卸機（jī）的主要技術參數如表 1 所示。

5 結束語

該設備將棘輪棘爪、擺動液壓缸、液壓馬達（dá）有（yǒu）機巧（qiǎo）妙結合，組成螺母旋轉機構，可以（yǐ）進行大扭矩輸（shū）出，實現強力（lì）旋轉拆卸，特別是對於鏽死螺母；液壓係統設計（jì）可以進行馬達單獨工作或馬達與擺動缸（gāng）組聯合工作，以實現強力、快（kuài）速拆卸。

設備（bèi）投入生產以來，多家（jiā）用戶反應，產品的應用使得企業生產效率大（dà）幅提高，工人（rén）的體力工作量下降，對支架缸維修質量大大提高（gāo）。

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