樊瑞敏

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)軒崗煤電有限責(zé)任公司機(jī)電修造廠 山西 原平 034114）

0 引言

礦用液壓支架主要是用于支護(hù)采場(chǎng)圍巖，同時(shí)還要與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行[1]。液壓支架是以高壓液體為動(dòng)力，由數(shù)十個(gè)液壓元件與一些金屬構(gòu)件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設(shè)備。其具有強(qiáng)度高、移動(dòng)速度快、支護(hù)性能好、安全可靠的特征，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中具有顯著的戰(zhàn)略地位[2]。

立柱是液壓支架實(shí)現(xiàn)采面礦壓壓力和重要支護(hù)物件，立柱對(duì)整個(gè)液壓支架的性能起到很重要的作用，發(fā)揮立柱液壓支架中的作用[3]。立柱與頂梁和底座相鉸接，承載頂板帶來(lái)的增阻壓力，提供支撐力，是液壓支架主要的支撐部件。立柱作為液壓系統(tǒng)中的重要組成元件，為易損件。根據(jù)對(duì)日常生產(chǎn)維修過(guò)程中的統(tǒng)計(jì)，在液壓支架的維修過(guò)程中，立柱的維修率高達(dá)90%。

我廠修理支架以來(lái)，立柱的修理和安裝一直是人工組裝，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性能低，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品合格率也很難保證，困擾了我們多年。由于經(jīng)濟(jì)原因不能購(gòu)置新的裝缸機(jī)，通過(guò)研究拆立柱機(jī)的工作原理，利用我廠廢舊機(jī)器的1.3 kW 電機(jī)、擺線針輪減速器、廢舊機(jī)床的操作臺(tái)面和四根不同規(guī)格的液壓千斤頂，制作了伸縮傳動(dòng)裝置和固定裝置，結(jié)合ZF3100、ZF4500液壓支架立柱的實(shí)際數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了此立式裝缸機(jī)。

1 立式裝缸機(jī)的組成結(jié)構(gòu)

立式裝缸機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示，立式裝缸機(jī)由伸縮傳動(dòng)裝置、固定裝置、操作裝置三大部分組成。伸縮傳動(dòng)裝置由電機(jī)、擺線針輪減速器、伸縮插板結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)和兩個(gè)千斤頂組成；固定裝置由夾緊結(jié)構(gòu)、箱體和兩個(gè)千斤頂組成；操作裝置由手動(dòng)操作閥組和操作臺(tái)組成。

圖1 立式裝缸機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 技術(shù)參數(shù)

（1）外形尺寸：3 000×800×800mm

（2）最大工作直徑：100 mm～280 mm

（3）最大工作行程：2 000 mm

（4）電機(jī)：型號(hào) YD112M-8/6，電壓 380 V，功率1.3 kW/1.8 kW，轉(zhuǎn)速1 440/1 680 r/min

（5）擺線針輪減速器：型號(hào)XWY15-7-23，傳動(dòng)比1:38.41

（6）千斤頂規(guī)格：插板千斤φ100/φ60～1 300mm、φ80/φ60～700mm，固定裝置千斤φ60/φ40～200mm、φ60/φ40～8mm。

1.2 伸縮傳動(dòng)裝置

如圖2所示由一臺(tái)1.3 kW的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)擺線針輪減速器運(yùn)作帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)進(jìn)行缸體套絲扣緊固。這部分固定在伸縮插板上，通過(guò)控制兩個(gè)千斤頂?shù)纳炜s來(lái)實(shí)現(xiàn)插板在軌道上的升降運(yùn)動(dòng)，從而完成柱體的組裝動(dòng)作。為了增強(qiáng)伸縮傳動(dòng)裝置的強(qiáng)度，伸縮傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)為箱式結(jié)構(gòu)，采用鋼板焊接而成。

圖2 伸縮傳動(dòng)裝置

1.3 固定裝置

如圖3 所示由插塊組合和抱箍組成的夾緊結(jié)構(gòu)、千斤頂和箱體組成。插塊組合由δ30 的梯形鋼板垂直焊接在長(zhǎng)90 mm 寬42 mm 鋼板中心位置，一端焊接絲杠而成。將插塊組合安放在由δ6 鋼板焊接的槽中，利用螺母調(diào)節(jié)絲杠長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)V型面大小的變化，配合抱箍從而完成缸體的固定。插塊底部有滑道，以減少移動(dòng)時(shí)的摩擦力。設(shè)為梯形絲杠旋進(jìn)方式主要是為了實(shí)現(xiàn)三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，能更好的固定組裝缸體。箱體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由一根缸徑為φ60 mm，行程為230 mm的千斤頂?shù)纳炜s來(lái)實(shí)現(xiàn)的，箱體的上下微運(yùn)動(dòng)由缸徑為φ60 mm，行程為8 mm 的千斤頂?shù)纳炜s來(lái)實(shí)現(xiàn)。在裝配外徑為φ100 mm～280 mm的立柱時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)絲杠長(zhǎng)度帶動(dòng)梯型塊位置的變化實(shí)現(xiàn)缸體的前傾、后仰和左右移動(dòng)，來(lái)較精準(zhǔn)的確定中心位置。

圖3 固定裝置

1.4 操作裝置

如圖4所示由手動(dòng)操作閥組和操作臺(tái)組成。按照設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)原理利用微電子來(lái)完成這臺(tái)裝立柱機(jī)器的一系列動(dòng)作。

圖4 操作裝置

2 設(shè)計(jì)原理

2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

利用液壓泵將乳化液從油箱抽起，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥，利用手動(dòng)操作閥組控制相應(yīng)的千斤頂?shù)纳炜s運(yùn)動(dòng)，從而控制伸縮傳動(dòng)裝置、固定裝置完成相應(yīng)的動(dòng)作。為確保使用過(guò)程中的安全問(wèn)題，在進(jìn)液管處加裝了溢流閥，在每個(gè)液壓千斤回液管處加裝了安全閥。為了保證乳化液的可重復(fù)使用性，在回液管處加裝了過(guò)濾器對(duì)回液進(jìn)行凈化過(guò)濾處理。液壓傳動(dòng)原理如圖5所示。

圖5 液壓傳動(dòng)原理圖

a、通過(guò)操控手動(dòng)操作閥組控制缸徑60 mm 行程230 mm千斤的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)固定裝置的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，完成缸體和柱體的對(duì)接工作；

b、通過(guò)操控手動(dòng)操作閥組控制缸徑60 mm 行程8 mm千斤的伸縮實(shí)現(xiàn)的固定裝置的上下運(yùn)動(dòng)，完成缸體位置的上下微調(diào)動(dòng)作。

c、伸縮傳動(dòng)裝置由缸徑為φ80 mm 行程700 mm和缸徑為φ100 mm 行程1 300 mm 的兩個(gè)插板千斤、伸縮插板結(jié)構(gòu)、電機(jī)、擺線針輪減速器、旋轉(zhuǎn)卡盤(pán)組合而成，總行程為2 000 mm。通過(guò)依次操縱手動(dòng)操控閥組來(lái)控制兩個(gè)插板千斤，并帶動(dòng)相應(yīng)的插板在固定的軌道上進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)柱體的上下運(yùn)動(dòng)，完成缸體和柱體的裝配工作。

d、工作介質(zhì)的選用。考慮液壓元件不被腐蝕及車(chē)間現(xiàn)有的條件，優(yōu)先采用了乳化液作為工作介質(zhì)。

2.2 電路部分的設(shè)計(jì)

電路部分主要包括操作臺(tái)、開(kāi)關(guān)、并聯(lián)的正反轉(zhuǎn)接觸器、一臺(tái)1.3 kW 的電機(jī)、一部擺線針輪減速器。通過(guò)操控操作臺(tái)上的開(kāi)關(guān)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過(guò)擺線針輪減速器帶動(dòng)卡盤(pán)，實(shí)現(xiàn)缸體套的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行缸體套的絲扣緊固。從而完成整個(gè)立柱的組裝過(guò)程。

3 應(yīng)用效果

立式裝缸機(jī)安放在固定的位置，員工進(jìn)行柱體和缸體的緊固操作后，操作手動(dòng)操作閥組和操控臺(tái)來(lái)完成立柱的組裝工作。人工組裝時(shí)，需要三個(gè)人同時(shí)操作，用時(shí)4小時(shí)才可以組裝一根立柱，且合格率才達(dá)到80%，返工率很高。立式裝缸機(jī)投入使用后改善了以往我廠修理立柱拆裝時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的情況，三個(gè)人將柱體和缸體固定后，只需一個(gè)人操作即可完成?，F(xiàn)組裝一根立柱，只需5分鐘就可完成，且合格率高達(dá)100%，如圖6所示為立式裝缸機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)。

圖6 立式裝缸機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)

4 結(jié)語(yǔ)

立式裝缸機(jī)的研制結(jié)束了裝立柱的人工操作時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了我廠修理立柱的機(jī)械化，達(dá)到了高效率，高精度，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；本設(shè)備廢舊利用，使我廠的資源得到了充分的應(yīng)用，工作過(guò)程將特種設(shè)備、機(jī)電微電子、液壓傳動(dòng)等多學(xué)科結(jié)合在一起，體現(xiàn)了我廠在制作方面向機(jī)電一體化又邁上了新的臺(tái)階。實(shí)際使用過(guò)程符合本文所述的各種情況，從而驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的可行性和創(chuàng)新性，為日后廢舊利用，小改小革提供了新的設(shè)計(jì)理念。