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基于液壓原理的大型礦用支架缸拆卸機設計

2015-8-6 來源：作者：河南工程技術學校商順強尹國柱

摘要：針對當前礦用液壓支架缸拆卸難的問題，基于液壓原理，設計了專用拆卸機，對拆卸機的核心螺母旋轉機構、液壓系統進行了理論設計及工作原理論述。

關鍵詞： 支架缸；拆卸機；液壓馬達；機構

液壓支架缸是現代煤炭生產行業的重要元件，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，在生產現場，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。特別是對于銹蝕嚴重的缸體，人工方式根本無法完成螺母的拆卸。因此，設計、制造專用設備成為解決問題的關鍵。

1 拆卸機總體設計方案

液壓缸拆卸的關鍵點———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缸蓋大螺帽的拆和裝。拆裝機整機由機身、螺母旋轉機構、底托架等組成，整機結構如圖 1 所示。螺母旋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卸支架缸體固定。

2 螺母旋轉機構

螺母旋轉機構是拆裝機的核心部分，螺母旋轉機構的設計是將液壓原理與機械原理巧妙的結合，利用液壓作用，使螺旋機構產生大扭矩旋轉運動，從而對銹蝕的缸蓋螺母進行拆卸。螺母旋轉機構如圖 2 所示，其主要由擺動缸、液壓馬達、棘輪、棘爪等部件構成。

當工作扭矩較小時缸體螺母無銹蝕），僅由液壓馬達工作，可以快速轉動提高拆卸效率；當工作扭矩較大時（銹蝕較為嚴重或嚴重），在開啟液壓馬達的同時，開啟液壓擺動缸組，擺動缸組帶動棘輪棘爪機構開始工作此時，液壓馬達與液壓擺動缸組共同克服拆卸旋轉阻力。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）。

在結構上，馬達旋轉與棘輪機構同軸，該軸為螺母旋轉機構的主軸。棘輪機構的旋轉由擺動缸組來帶動，工作動力由液壓系統提供。在拆卸初期，動力（扭矩 M ）由馬達和擺動缸組共同提供。液壓馬達扭矩設為 TM，擺動缸組扭矩設為 Tb，則合力矩 T = TM+Tb，因此 T 為設備輸出最大扭矩。

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，拆卸動力( 扭矩 M) 僅由液壓馬達提供即可。馬達采用徑向阻塞馬達，系統動力輸出由液壓控制閥來控制，簡便、可靠。

3 液壓系統設計

整機主軸采用液壓馬達、擺動缸組雙驅動方式工作，因此，液壓系統在設計上分為兩路。一路是液壓馬達驅動系統，用于實現小扭矩快速拆卸；另一路是擺動缸組液壓系統，用于實現低速大扭矩拆卸。馬達液壓系統如圖 3 所示，該系統由馬達、換向閥、溢流閥等組成，由泵站向該系統提供液壓油。換向閥用來控制馬達的轉動方向，溢流閥用于調壓保護系統。