液壓支架立柱和千斤頂自動(dòng)化試驗(yàn)系統(tǒng)工裝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孫健霞

（河北天擇重型機(jī)械有限公司，河北邯鄲 056200）

0 引言

目前，隨著煤礦機(jī)械化程度的不斷提高，國(guó)內(nèi)、外均已實(shí)現(xiàn)了包括采、支、運(yùn)等主要工藝的綜合機(jī)械化采煤工藝，液壓支架因能可靠而有效地支撐和控制工作面頂板，保證作業(yè)空間，滿足工作面高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)的需要而被廣泛應(yīng)用[1]。立柱和千斤頂是液壓支架的關(guān)鍵部件，如果立柱和千斤頂?shù)墓δ苁?，液壓支架就不能正常工作，將直接影響采煤工作面的安全和支護(hù)性能，同時(shí)也給井下維修帶來更多更繁瑣的工作，嚴(yán)重影響采煤效率。因此，研究能滿足不同規(guī)格立柱和千斤頂按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)的裝置是當(dāng)前煤炭生產(chǎn)的大勢(shì)所趨。為了確保立柱和千斤頂?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量，提高液壓支架整體使用性能，滿足煤礦安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效的需要，我公司結(jié)合車間實(shí)際情況設(shè)計(jì)制作了立柱和千斤頂試驗(yàn)工裝。

1 原試驗(yàn)過程中存在的問題

GB25974.2-2010《煤礦用液壓支架第2部分：立柱和千斤頂技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：產(chǎn)品出廠應(yīng)進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，檢驗(yàn)由制造廠或修理廠的檢驗(yàn)部門進(jìn)行，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)記錄歸檔備查，用戶驗(yàn)收按出廠檢驗(yàn)進(jìn)行[2]。立柱和千斤頂出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目共11項(xiàng)，除裝配及外觀、清潔度、主要零部件要求、電鍍要求和材料性能5個(gè)項(xiàng)目外，其余項(xiàng)目的檢驗(yàn)均需借助液壓檢測(cè)設(shè)備才能完成。目前液壓支架立柱和千斤頂制造廠和修理廠使用的立柱和千斤頂檢測(cè)設(shè)備只配有試驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)了解主要存在以下問題：1）只能對(duì)立柱和千斤頂?shù)目蛰d行程、最低啟動(dòng)壓力、活塞桿腔密封性能進(jìn)行檢測(cè)，不能做承壓焊縫和中心過載性能試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，存在漏項(xiàng)現(xiàn)象；2）因所試驗(yàn)的項(xiàng)目不能全部完成，存在檢測(cè)數(shù)據(jù)不完整，給檢驗(yàn)結(jié)果的判定帶來一定的難度，生產(chǎn)過程中返工返修現(xiàn)象較多；3）試驗(yàn)過程中沒有防護(hù)措施，涉及到試驗(yàn)的安全性問題；4）試驗(yàn)用的乳化液無法收集，易造成成本浪費(fèi)和環(huán)境污染。

2 設(shè)計(jì)思路

1）考慮到立柱和千斤頂試驗(yàn)時(shí)最大需加載至2倍額定工作壓力，該試驗(yàn)工裝（如圖1）加載框架主體部分由鋼板拼接而成，兩端為箱體結(jié)構(gòu)，可增加支撐強(qiáng)度；2）每間隔600 mm設(shè)置一個(gè)限位裝置，方便放置V形板，滿足不同長(zhǎng)度立柱和千斤頂進(jìn)行試驗(yàn)；3）V形板依據(jù)不同立柱和千斤頂外徑尺寸進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)，可更好地起到支撐作用；4）設(shè)置壓緊裝置，保證試驗(yàn)的安全性；5）偏載裝置單獨(dú)設(shè)計(jì)，與擋塊配合使用，用于立柱和支撐千斤頂偏心加載性能試驗(yàn)項(xiàng)目。

圖1 液壓支架立柱和千斤頂自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)工裝

3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

長(zhǎng)度為8380 mm；寬度為1080 mm；框架高為830 mm，總高度為1910 mm；試驗(yàn)范圍為φ63 mm～φ500 mm；操作方式為手動(dòng)液壓控制；泵站壓力為31.5 MPa。

3.2 主要結(jié)構(gòu)件及其作用

1）加載框架。是試驗(yàn)工裝的主要承力部件，直接與擋塊或偏載裝置相接觸，起支撐作用，立柱和千斤頂空載行程、最低啟動(dòng)壓力、活塞桿腔密封性能、承壓焊縫和中心過載性能試驗(yàn)等項(xiàng)目均可在加載框架內(nèi)完成。因其受力復(fù)雜且承受軸向力較大，因此在設(shè)計(jì)制造時(shí)，要保證其使用的安全可靠性，為此要求框架要有足夠的強(qiáng)度。框架主要受力斷面選用材質(zhì)Q345、厚度δ=50 mm的鋼板[3]拼焊而成，兩端為箱體結(jié)構(gòu)，完全能滿足使用要求。

2）擋塊。試驗(yàn)時(shí)安裝在框架限位板之間，根據(jù)被試立柱和千斤頂長(zhǎng)度確定放置數(shù)量，達(dá)到調(diào)整試驗(yàn)空間的目的。通常情況下承受壓力較大，因此蓋板、底板及關(guān)鍵筋板均選用材質(zhì)Q345、厚度δ=40 mm的鋼板拼焊而成，可滿足強(qiáng)度要求。

3）偏載裝置。由偏載塊、柱頭試驗(yàn)工裝和缸底試驗(yàn)工裝組成。試驗(yàn)時(shí)偏載塊的軸與擋塊通過直徑φ30銷軸連接，與柱頭工裝和缸底工裝配套使用，可滿足不同型號(hào)立柱和支撐千斤頂?shù)脑囼?yàn)需要,與擋塊配套使用。柱頭和缸底試驗(yàn)工裝全部采用系列化設(shè)計(jì)，操作方便，且提高了試驗(yàn)的安全系數(shù)。

4）壓緊裝置。承受由立柱和千斤頂傳來的各種力和力矩，起防護(hù)作用。本部件采用整體剛性結(jié)構(gòu)，下方筋板上鉆孔與加載框架連接，框架側(cè)板上設(shè)計(jì)7個(gè)φ32 mm孔用來調(diào)整壓緊裝置的前后位置。工作時(shí)向φ80 mm缸徑千斤頂供液，活塞桿向下運(yùn)動(dòng)使V形板與立柱和千斤頂外徑緊密貼合，可起到很好的固定作用，與加載框架配合使用，從而提高試驗(yàn)的安全系數(shù)，是試驗(yàn)工裝的重要部件之一。

5）V形板。起支撐作用。根據(jù)不同立柱和千斤頂外徑尺寸，對(duì)V形板進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)，滿足不同缸徑立柱和千斤頂?shù)脑囼?yàn)要求。

4 使用效果

采購(gòu)ZF6000/17/32放頂煤液壓支架立柱96根，按5%比例抽檢5根做進(jìn)廠檢驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

1）由表1數(shù)據(jù)可以看出，加載框架與高精度計(jì)算機(jī)自動(dòng)化采集試驗(yàn)臺(tái)配套使用，能夠完成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)數(shù)據(jù)由高精度傳感器測(cè)量，檢驗(yàn)精度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，為試驗(yàn)結(jié)果的判定提供了理論依據(jù)。

表1 ZF6000/17/32立柱進(jìn)廠檢驗(yàn)記錄表（額定工作壓力為36.1 MPa）

2）偏載試驗(yàn)和密封試驗(yàn)可同時(shí)在框架內(nèi)完成，節(jié)省了試驗(yàn)空間；試驗(yàn)不同型號(hào)立柱和千斤頂調(diào)整方便，節(jié)約了作業(yè)時(shí)間，提高了試驗(yàn)效率。壓緊裝置性能可靠，保證了試驗(yàn)過程的安全性。

3）能滿足φ63 mm～φ500 mm缸徑立柱和千斤頂按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，確保了立柱和千斤頂?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量，減少了返工現(xiàn)象，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了液壓支架的整體使用性能。

4）乳化液可回收重復(fù)利用，既節(jié)約了生產(chǎn)成本，又減少了因乳化液外泄造成的污染，保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

該試驗(yàn)工裝操作方便，試驗(yàn)過程安全可靠，投入使用后，與高精度試驗(yàn)臺(tái)配合，提高了試驗(yàn)效率，保證了立柱和千斤頂?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量，提高了液壓支架的使用性能，解決了以往試驗(yàn)過程中存在的問題，使用效果良好。