鋼絲繩楔形連接器快速拆檢液壓裝置的設計與實現

孫其朋，王波，聶升擴，鄧偉

(1. 魯中能源集團，山東泰安271612;2. 安徽省煤炭科學研究院，安徽合肥230001)

某公司主井提升系統中鋼絲繩連接器采用楔形結構裝置進行連接。根據《煤礦安全規程》的要求，主井絞車鋼絲繩楔形連接裝置必須嚴格執行每半個月一次的強制拆卸檢查［1］，因此每月兩勾箕斗要進行4次鋼絲繩連接裝置拆檢。由于主井絞車每天的重負荷提升量很大，鋼絲繩連接裝置中的楔形自鎖裝置被越拉越緊。根據以往的拆檢方法，全部依靠人力用大錘硬砸硬敲使其退出，檢修工作量和勞動強度很大，不但工作效率低下，而且很容易對楔形裝置造成損傷(造成受力處斷裂而報廢)，為提升系統安全運行埋下隱患。因此設計一套鋼絲繩楔形連接器快速拆檢液壓裝置，可以減小勞動強度、提高工作效率，還能實現鋼絲繩的無損拆檢，確保提升系統安全可靠運行。

1 快速拆檢液壓裝置的組成及工作原理

快速拆檢液壓裝置由液壓千斤頂、反推連桿、夾板以及高度輔助支架等部分組成，其結構如圖1 所示。選用輸出推力較為均勻的液壓千斤頂，與液壓油泵配套使用，避免人工敲砸對楔形結構的損傷;經過受力計算，選取強度適宜的連桿和夾板作為實現反推作用力的工具。實際操作過程中，為實現推力均勻且作用力、反作用力點在同一水平位置上，經過測量對比，還制作了高度輔助支架，將連接裝置、液壓千斤頂和反推連桿夾板依次水平放置，依靠液壓千斤頂的反推力則可將楔形自鎖裝置輕易頂出，達到又好又快的拆檢效果。

圖1 鋼絲繩楔形連接器快速拆檢液壓裝置示意圖

快速拆檢液壓裝置中選用電動液壓千斤頂型號為SDYG3021，其工作能力為30 t ，公稱壓力60 MPa，工作行程210 mm。在千斤頂實際使用過程中，行程不夠時，可以使用一段長度適中的、直徑為30 mm的圓鋼用來增加其伸長量，足以將楔形連接部分頂出。在提升8 t 箕斗過程中鋼絲繩楔形連接部分受鋼絲繩張拉逐漸張緊，當楔形裝置到達極限位置，受力不再增大，壓力表顯示不超過10 MPa，千斤頂完全可滿足實際需要。

2 快速拆檢液壓裝置強度及安全性能驗算

高度輔助支架、反推連桿及夾板選用20 號鋼板加工而成。20 號鋼在正火狀態下屈服點為245 MPa，伸長率大于25%;調質狀態屈服點為280 MPa，伸長率大于22%;它廣泛用于制作負載不大、韌性要求高的零件，如重型及通用機械中的鍛壓拉桿、套筒、夾具及襯墊。其力學性能如表1 所示［2］。

表1 20 號鋼力學性能表

高度輔助支架、反推連桿及夾板要求具有足夠的剛度和強度，保證拆檢過程的安全和可靠性，裝置連接部位采用焊接與螺栓配合連接。以反推夾板為設計依據，反推夾板可以簡化成兩邊固定的簡支梁，其受力簡圖如圖2 所示。

圖2 夾板受力簡圖

其中，夾板的最大彎矩在B 處，其值為:

根據鋼的許用彎曲正應力［σ］ =170 MPa，許用剪應力［τ］ =100 MPa，則所需鋼板的抗彎截面系數ω 為:

20 號鋼板的抗彎截面系數為1.695 ×10－4m3，滿足使用要求。

在8 t 雙箕斗提升系統中:

選擇20 號鋼板作為輔助支架夾板材料在強度方面滿足使用要求。

拉桿和夾板之間采用8 根高強螺栓連接，螺栓許用剪應力［τ］ =100 MPa，單根螺栓所受到剪應力q=p/8 =20 kN，螺栓的直徑d 按下式計算:

由于各連接螺栓受力存在差異，安全系數取2，選用緊固螺栓直徑為30 mm，滿足使用要求。

3 結束語

選用型號合適、強度合理的鋼板、連接螺母及液壓千斤頂，通過配套組合使用，可實現鋼絲繩楔形結構閉鎖器快速拆檢液壓裝置的設計。該研制成果的應用改變了傳統的拆檢方法，將原來每次拆檢近3 h 的檢修項目縮短為1.5 h，既節省了檢修時間又大大降低了勞動強度，避免了使用大錘敲砸對楔形連接器的損傷，其使用壽命也增加了一倍，為公司節省了配件資金，保證了主井絞車的安全運行提升，安全便捷地實現了《煤礦安全規程》對設備維護與使用的相關要求，從諸多方面取得了顯著的社會及經濟效益。

［1］國家安全生產監督管理總局．煤礦安全規程［M］．北京:煤炭工業出版社，2001．

［2］成大先．機械設計手冊［M］．北京:化學工業出版社，2004．