基于液压原理的大型矿用支架缸拆卸机设计
2015-8-6 来源： 作者：河南工程技术学校商顺强 尹国柱
摘 要：针对当前矿用液压支架缸拆卸难的问题，基于液压原理，设计了专用拆卸机，对拆卸机的核心螺母旋转机构、液压系统进行了理论设计及工作原理论述。
关键词： 支架缸； 拆卸机； 液压马达； 机构
液压支架缸是现代煤炭生产行业的重要元件，在使用一段时间后（一般为 1 年或 1 年半左右），必须进行检修。但目前，在生产现场，对支架缸，特别是大型支架缸的检修，其拆卸过程仍采用人工拆卸的方式，劳动强度大，工作效率低。特别是对于锈蚀严重的缸体，人工方式根本无法完成螺母的拆卸。因此，设计、制造专用设备成为解决问题的关键。
1 拆卸机总体设计方案
液压缸拆卸的关键点———液压缸缸盖大螺帽拆卸，而本产品的主要功用就是进行液压缸缸盖大螺帽的拆和装。拆装机整机由机身、螺母旋转机构、底托架等组成，整机结构如图 1 所示。螺母旋转机构是拆卸机的核心部分，其产生大扭矩对支架缸螺母进行强力拆卸；底托架作用是对待拆卸支架缸体固定。
2 螺母旋转机构
螺母旋转机构是拆装机的核心部分，螺母旋转机构的设计是将液压原理与机械原理巧妙的结合，利用液压作用，使螺旋机构产生大扭矩旋转运动，从而对锈蚀的缸盖螺母进行拆卸。螺母旋转机构如图 2 所示，其主要由摆动缸、液压马达、棘轮、棘爪等部件构成。
当工作扭矩较小时缸体螺母无锈蚀），仅由液压马达工作，可以快速转动提高拆卸效率；当工作扭矩较大时（锈蚀较为严重或严重 ），在开启液压马达的同时，开启液压摆动缸组，摆动缸组带动棘轮棘爪机构开始工作此时，液压马达与液压摆动缸组共同克服拆卸旋转阻力。一般来说，在实际拆缸时，在拆卸的最初 1 ~ 2 丝时才使用摆动缸组 （进行大扭矩拆卸 ）。
在结构上，马达旋转与棘轮机构同轴，该轴为螺母旋转机构的主轴。棘轮机构的旋转由摆动缸组来带动，工作动力由液压系统提供。在拆卸初期，动力（扭矩 M ）由马达和摆动缸组共同提供。液压马达扭矩设为 TM，摆动缸组扭矩设为 Tb，则合力矩 T = TM+Tb，因此 T 为设备输出最大扭矩。
其中，
式中， 
式中，F 为单缸推力，kN；
L 为为摆动缸中心到主轴中心距，m 。
在拆卸过程中，一旦缸体螺母开始旋转，拆卸动力( 扭矩 M) 仅由液压马达提供即可。马达采用径向阻塞马达，系统动力输出由液压控制阀来控制，简便、可靠。
3 液压系统设计
整机主轴采用液压马达、摆动缸组双驱动方式工作，因此，液压系统在设计上分为两路。一路是液压马达驱动系统，用于实现小扭矩快速拆卸；另一路是摆动缸组液压系统，用于实现低速大扭矩拆卸。马达液压系统如图 3 所示，该系统由马达、换向阀、溢流阀等组成，由泵站向该系统提供液压油。换向阀用来控制马达的转动方向，溢流阀用于调压保护系统。
摆动缸液压系统由左右摆动缸、流量阀组、手动换向阀、溢流阀等组成，系统液压油由液压泵站提供。系统原理图如图 4 所示。
在该系统中，巧妙设计了与左右两缸连接的四个流量阀组，用来保障两缸工作时摆动行程的一致性。换向阀用来控制两缸的移动方向，溢流阀用于调压保护系统。
4 拆卸机的主要技术参数
设计过程中， 拆卸机的主要技术参数如表 1 所示。
5 结束语
该设备将棘轮棘爪、摆动液压缸、液压马达有机巧妙结合，组成螺母旋转机构，可以进行大扭矩输出，实现强力旋转拆卸，特别是对于锈死螺母；液压系统设计可以进行马达单独工作或马达与摆动缸组联合工作，以实现强力、快速拆卸。
设备投入生产以来，多家用户反应，产品的应用使得企业生产效率大幅提高，工人的体力工作量下降，对支架缸维修质量大大提高。
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