液壓支架立柱和千斤頂自動化試驗系統工裝設計與應用

孫健霞

（河北天擇重型機械有限公司，河北邯鄲 056200）

0 引言

目前，隨著煤礦機械化程度的不斷提高，國內、外均已實現了包括采、支、運等主要工藝的綜合機械化采煤工藝，液壓支架因能可靠而有效地支撐和控制工作面頂板，保證作業空間，滿足工作面高產、高效和安全生產的需要而被廣泛應用[1]。立柱和千斤頂是液壓支架的關鍵部件，如果立柱和千斤頂的功能失效，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性能，同時也給井下維修帶來更多更繁瑣的工作，嚴重影響采煤效率。因此，研究能滿足不同規格立柱和千斤頂按國家標準進行試驗的裝置是當前煤炭生產的大勢所趨。為了確保立柱和千斤頂的產品質量，提高液壓支架整體使用性能，滿足煤礦安全生產和高產高效的需要，我公司結合車間實際情況設計制作了立柱和千斤頂試驗工裝。

1 原試驗過程中存在的問題

GB25974.2-2010《煤礦用液壓支架第2部分：立柱和千斤頂技術條件》標準規定：產品出廠應進行出廠檢驗，檢驗由制造廠或修理廠的檢驗部門進行，檢驗結果應記錄歸檔備查，用戶驗收按出廠檢驗進行[2]。立柱和千斤頂出廠檢驗項目共11項，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個項目外，其余項目的檢驗均需借助液壓檢測設備才能完成。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設備只配有試驗臺，經了解主要存在以下問題：1）只能對立柱和千斤頂的空載行程、最低啟動壓力、活塞桿腔密封性能進行檢測，不能做承壓焊縫和中心過載性能試驗，試驗項目達不到標準要求，存在漏項現象；2）因所試驗的項目不能全部完成，存在檢測數據不完整，給檢驗結果的判定帶來一定的難度，生產過程中返工返修現象較多；3）試驗過程中沒有防護措施，涉及到試驗的安全性問題；4）試驗用的乳化液無法收集，易造成成本浪費和環境污染。

2 設計思路

1）考慮到立柱和千斤頂試驗時最大需加載至2倍額定工作壓力，該試驗工裝（如圖1）加載框架主體部分由鋼板拼接而成，兩端為箱體結構，可增加支撐強度；2）每間隔600 mm設置一個限位裝置，方便放置V形板，滿足不同長度立柱和千斤頂進行試驗；3）V形板依據不同立柱和千斤頂外徑尺寸進行系列化設計，可更好地起到支撐作用；4）設置壓緊裝置，保證試驗的安全性；5）偏載裝置單獨設計，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項目。

圖1 液壓支架立柱和千斤頂自動化系統試驗工裝

3 主要結構設計

3.1 主要技術參數

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

3.2 主要結構件及其作用

1）加載框架。是試驗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、最低啟動壓力、活塞桿腔密封性能、承壓焊縫和中心過載性能試驗等項目均可在加載框架內完成。因其受力復雜且承受軸向力較大，因此在設計制造時，要保證其使用的安全可靠性，為此要求框架要有足夠的強度。框架主要受力斷面選用材質Q345、厚度δ=50 mm的鋼板[3]拼焊而成，兩端為箱體結構，完全能滿足使用要求。

2）擋塊。試驗時安裝在框架限位板之間，根據被試立柱和千斤頂長度確定放置數量，達到調整試驗空間的目的。通常情況下承受壓力較大，因此蓋板、底板及關鍵筋板均選用材質Q345、厚度δ=40 mm的鋼板拼焊而成，可滿足強度要求。

3）偏載裝置。由偏載塊、柱頭試驗工裝和缸底試驗工裝組成。試驗時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，可滿足不同型號立柱和支撐千斤頂的試驗需要,與擋塊配套使用。柱頭和缸底試驗工裝全部采用系列化設計，操作方便，且提高了試驗的安全系數。

4）壓緊裝置。承受由立柱和千斤頂傳來的各種力和力矩，起防護作用。本部件采用整體剛性結構，下方筋板上鉆孔與加載框架連接，框架側板上設計7個φ32 mm孔用來調整壓緊裝置的前后位置。工作時向φ80 mm缸徑千斤頂供液，活塞桿向下運動使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，從而提高試驗的安全系數，是試驗工裝的重要部件之一。

5）V形板。起支撐作用。根據不同立柱和千斤頂外徑尺寸，對V形板進行系列化設計，滿足不同缸徑立柱和千斤頂的試驗要求。

4 使用效果

采購ZF6000/17/32放頂煤液壓支架立柱96根，按5%比例抽檢5根做進廠檢驗，試驗數據如表1所示。

1）由表1數據可以看出，加載框架與高精度計算機自動化采集試驗臺配套使用，能夠完成標準規定的試驗項目。試驗數據由高精度傳感器測量，檢驗精度能達到標準要求，試驗數據真實可靠，為試驗結果的判定提供了理論依據。

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

2）偏載試驗和密封試驗可同時在框架內完成，節省了試驗空間；試驗不同型號立柱和千斤頂調整方便，節約了作業時間，提高了試驗效率。壓緊裝置性能可靠，保證了試驗過程的安全性。

3）能滿足φ63 mm～φ500 mm缸徑立柱和千斤頂按國家標準進行試驗，確保了立柱和千斤頂的產品質量，減少了返工現象，降低了工人的勞動強度，提高了液壓支架的整體使用性能。

4）乳化液可回收重復利用，既節約了生產成本，又減少了因乳化液外泄造成的污染，保護了現場作業環境。

5 結語

該試驗工裝操作方便，試驗過程安全可靠，投入使用后，與高精度試驗臺配合，提高了試驗效率，保證了立柱和千斤頂的產品質量，提高了液壓支架的使用性能，解決了以往試驗過程中存在的問題，使用效果良好。