支架立柱端蓋拆裝機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)

一、前言

液壓支架立柱端蓋拆裝機(jī)是維修綜采設(shè)備時(shí)用來(lái)拆裝液壓支架立柱端蓋的專用工裝設(shè)備。因其可顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率而受到維修現(xiàn)場(chǎng)工人的歡迎，并廣泛使用。目前應(yīng)用較多的機(jī)型是低速大扭矩馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)卡盤(pán)推移千斤頂推進(jìn)立柱，定量泵節(jié)流調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性很差，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；由于馬達(dá)的輸出功率較大，采用效率低的開(kāi)式節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，也會(huì)造成較大功率損失；端蓋和立柱缸體間是螺紋聯(lián)接，旋開(kāi)和裝配端蓋時(shí)，端蓋和立柱缸體之間要產(chǎn)生軸向位移。現(xiàn)有機(jī)型大多是采用浮動(dòng)卡盤(pán)來(lái)補(bǔ)償此位移，但由于卡盤(pán)是在較大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)產(chǎn)生軸向移動(dòng)會(huì)加劇浮動(dòng)軸的磨損，也使其支撐軸受到較大的軸向載荷，縮短了使用壽命。

二、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)使用中存在的主要問(wèn)題，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)改進(jìn)：

1.采用軸向柱塞馬達(dá)通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)卡盤(pán)的高速方案取代大扭矩馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)卡盤(pán)的低速方案，以提高卡盤(pán)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)能可靠工作。因減速器需較大的速比，所以采用了二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)加一級(jí)行星傳動(dòng)的傳動(dòng)方案。

2.主回路采用具有恒功率輸出特性的壓力反饋式伺服變量斜盤(pán)式軸向柱塞泵的軸向柱塞馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速系統(tǒng)取代節(jié)流調(diào)速的開(kāi)式系統(tǒng)，顯著提高了系統(tǒng)的效率，減少小功率損失，節(jié)約了能源。

3.為避免卡盤(pán)在拆裝端蓋時(shí)產(chǎn)生軸向位移，減少卡盤(pán)浮動(dòng)軸向的磨損，最好是采用液壓伺服系統(tǒng)控制推移千斤頂?shù)膭?dòng)作，使其反向移動(dòng)的距離等同于產(chǎn)柱缸體在拆裝時(shí)產(chǎn)生的軸向位移。但液壓伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)工作環(huán)境要求高，元件制造精度和成本高，維護(hù)也困難。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，采用“Y型”中位機(jī)能的3位4通換向閥來(lái)控制推移千斤頂?shù)膭?dòng)作，既能滿足拆裝工作的要求，又使得卡盤(pán)在拆裝工作中僅隨很小的軸向力，重新設(shè)計(jì)后的液壓系統(tǒng)如圖1所示。

Fig.1 Work principle of detacher system

1.泵2.3.4單向閥5.梭形閥6.高壓安全閥7.馬達(dá)8.減速箱9.卡盤(pán)10.立柱11.推移千斤頂12.換向閥13.聯(lián)軸器14.節(jié)流閥15.背壓閥16.冷卻器17.19過(guò)濾器18.輔助泵20.溢流閥21.油箱

三、工作原理分析

該系統(tǒng)采用具有恒功率輸出特性的壓力反饋式伺服變量斜盤(pán)式軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)組成的容積調(diào)速系統(tǒng)，泵的流量可隨拆卸端蓋時(shí)的阻力矩的不同自動(dòng)調(diào)節(jié)，靠改變泵的排汕方向來(lái)改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)向，以滿足拆裝工作的要求，提高系統(tǒng)的效率。為了彌補(bǔ)泄漏設(shè)置了輔助泵（擺線轉(zhuǎn)子泵）18，通過(guò)單向閥2或3向主回路的低壓側(cè)補(bǔ)油，輔助泵的工作壓力是由溢流閥20調(diào)定。單向閥4的作用是防止系統(tǒng)吸空，實(shí)現(xiàn)低壓保護(hù)。主回路高壓側(cè)的壓力油經(jīng)梭形閥5作用在高壓安全閥6的進(jìn)油口，當(dāng)壓力超過(guò)其調(diào)定值(16Mpa)時(shí)，該閥即開(kāi)啟卸載，將油液經(jīng)背壓閥15和冷卻器16排主油箱，馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了高壓保護(hù).梭形閥5近可將系統(tǒng)中部分熱油從主回路的低壓側(cè)經(jīng)該閥的上位或下位排出，現(xiàn)以背壓閥15和冷卻器16排回油箱，實(shí)現(xiàn)了熱交換.主回路低壓側(cè)的壓力由背壓閥15調(diào)定.馬達(dá)的輸出軸通過(guò)減速器8、驅(qū)動(dòng)卡盤(pán)9和立柱10的端蓋，立柱的軸向移動(dòng)則由推移千斤頂11實(shí)現(xiàn)。因立柱是支撐地托輥上，移動(dòng)阻力較小，較低的壓力（約1Mpa）即可使千斤頂推動(dòng)立柱。所以，千斤頂所需要壓力油可由輔助泵提供。在千斤頂進(jìn)油路上串聯(lián)了一可調(diào)節(jié)流閥14，用以調(diào)節(jié)立柱的推移速度。立柱的運(yùn)動(dòng)方向是由“Y”型中位機(jī)能的三位四通閥12控制。工作時(shí)，應(yīng)使千斤頂先動(dòng)作，當(dāng)立柱被移送到位后，即將此閥打到中位，使千斤頂處于浮動(dòng)狀態(tài)后，再開(kāi)動(dòng)馬達(dá)拆卸端蓋，產(chǎn)生的軸向力將迫使立柱缸體后退，千斤頂縮回，而端蓋和卡盤(pán)的軸向位置則保持不變，在裝配端蓋時(shí)，千斤頂?shù)幕钊蛛S立柱缸體產(chǎn)生的向前（圖中向左）的軸向位移而伸出，實(shí)現(xiàn)了位移補(bǔ)償，端蓋和卡盤(pán)的軸向位置仍保持不變，在這兩種情況下，作用在端蓋和卡盤(pán)上的軸向力都是立柱缸體移動(dòng)時(shí)的摩擦阻力，其值很小，不會(huì)使卡盤(pán)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，既減輕了卡盤(pán)浮動(dòng)軸的磨損，也減少其支撐軸隨到的軸向載荷，提高了其使用壽命和工作可靠性，不失為一種簡(jiǎn)單、可靠和有效的設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)中主泵的額定壓力和馬達(dá)的排量應(yīng)根據(jù)拆卸立柱端蓋時(shí)需要的最大力矩（可通過(guò)計(jì)算確定）而定，泵的額定流量和減速箱的速比則應(yīng)根據(jù)卡盤(pán)的工作轉(zhuǎn)速（一般為2-15r/min）確定；輔助泵的額定流量可選為主泵流量的25%左右，補(bǔ)汕壓力應(yīng)高于主回路低壓側(cè)的壓力，系統(tǒng)中其余液壓元件的規(guī)格應(yīng)根據(jù)所通過(guò)流量和工作壓力選定。

除了進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和制造以外，對(duì)使用較多的MLS3-170型采煤機(jī)的牽引部液壓系統(tǒng)做適當(dāng)改造，用其作為驅(qū)動(dòng)卡盤(pán)的動(dòng)力源，將卡盤(pán)固裝于驅(qū)動(dòng)鏈輪的輸出軸上，現(xiàn)將其整體安裝在原拆裝機(jī)的機(jī)架上，然后再對(duì)推移千斤頂?shù)挠吐泛涂刂普撝M(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b，即可方便地實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)。這樣，既改善了拆裝機(jī)的性能，提高了其工作可靠性，又實(shí)現(xiàn)了舊物利用。