钢丝绳楔形连接器快速拆检液压装置的设计与实现.pdf

2 0 1 5 年 4月 第 4 3卷 第 8期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S Ap r ． 2 0 1 5 Vo 1 ． 4 3 No ． 8 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 3 9 钢丝绳楔形连接器快速拆检液压装置的设计与实现 孙其朋 ，王波 ，聂升扩 ，邓伟 1 ．鲁中能源集团，山东泰安 2 7 1 6 1 2 ；2 ．安徽 省煤炭科 学研 究院，安徽合肥 2 3 0 0 0 1 摘要 为满足 煤矿安全规程对煤矿主井绞车钢丝绳楔形连接装置每半个月一次强制拆卸检查的要求，在受力分析 的基础上，设计了强度适宜的连杆 、夹板及高度辅助支架，将液压千斤顶与液压油泵配套使用形成了新型平稳顶推系统． 实现了对钢丝绳楔形结构连接器的快速无损拆检，大大提高了提升系统的运行效率和安全性。 关键词钢丝绳楔形连接器 ；液压千斤顶 ；受力分析；无损拆检 中图分类号 T H1 2 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 De s i g n a nd Re a l i z a t i o n o f Fa s t Ov e r h a ul Hy dr a u l i c De v i c e f 0 r W i r e Ro pe W e d g e d Co n ne c t o r S U N Q i p e n g ，WA N G B o ，N I E S h e n g k u o ，D E N G We i 1 ． L u z h o n g E n e r g y Gr o u p C o ． ，L t d ． ，T a i a n S h a n d o n g 2 7 1 6 1 2，C h i n a； 2 ． An h u i P r o v i n c e C o a 1 S c i e n c e Re s e a r c h I n s t i t u t e 。He r e i An h u i 2 3 0 0 0 1 ．C h i n a Abs t r ac t I n o r de r t o me e t t h e r e qu i r e me nt o f t h e Co a l Mi ne S a f e t y Re g u l a t i o n a bo ut ma i n s h a f t i n t h e c o a l mi n e， t ha t t h e w e d g e d c o n n e c t o r a b o u t wi r e r o p e o f a w i n c h mu s t b e o v e r h a u l e d e a c h h a l f mo n t h，b a s e d o n f o r c e a n a l y s i s ，t h e c o n n e c t i n g r o d，s p l i n t a n d a u x i l i a r y s u p p o r t t o l i ft h e i g h t w e r e d e s i g n e d ． B o t h h y d r a u l i c j a c k a n d h y d r a u l i c p u m p w e r e m a t c h e d t o f o r m a n e w s t a b l e s y s t e m t o p u s h，S O f a s t n o n d e s t ruc t i v e o v e r h a u l t o t h e wi r e r o p e we d g e d c o n n e c t o r w a s r e a l i z e d ． T h e r u n n i n g e f f i c i e n c y a n d s e c u r i t y o f t h e l i ft i n g s y s t e m we r e i mpr o v e d g r e a t l y． Ke y w o r d s Wi r e r o p e w e d g e d c o n n e c t o r ；H y d r a u l i c j a c k ； F o r c e a n a l y s i s ； N o n d e s t r u c t i v e o v e r h a u l 某公司主井提升系统中钢丝绳连接器采用 楔形结 构装 置 进 行 连接 。根据 煤 矿 安全 规 程 的要 求 ， 主井绞车钢丝绳楔形连接装置必须严格执行每半个 月 一 次的强制拆卸检查 j ，因此每月两勾箕 斗要进 行 4 次钢丝绳连接装置拆检 。由于主井绞车每天的重负荷 提升量很大 ，钢丝绳连接装置 中的楔形 自锁装 置被越 拉越紧。根据以往的拆检方法，全部依靠人力用大锤 硬砸硬敲使其退出，检修工作量和劳动强度很大，不 但工作效 率低 下 ，而且 很 容易 对楔 形装 置 造成 损伤 造成受力处断裂 而报 废 ，为提 升 系统 安 全运 行埋 下隐患 。因此设计一套钢丝绳楔形连接器快速拆检液 压装置 ．可以减小劳动强度 、提 高工作效率 ．还能实 现钢丝绳的无损拆检，确保提升系统安全可靠运行。 1 快速拆检液压装置的组成及工作原理 快速拆检液压装置 由液压千斤顶 、反推连杆 、夹 板 以及高度 辅 助支 架等 部分 组成 ，其结 构 如 图 1 所 示 。选用输出推力较为均匀的液压千斤顶 ，与液压 油 泵配套使用，避免人工敲砸对楔形结构的损伤经过 受力计算 ．选取强度适宜的连杆和夹板作为实现反推 作用力的工具。实际操作过程中，为实现推力均匀且 作用力、反作用力点在同一水平位置上，经过测量对 比，还制作 了高度辅助支架 ，将连接装置 、液压千斤 顶和反推连杆夹板依次水平放置 ．依靠 液压千斤顶 的 反推力则可将楔形 自锁装 置轻易顶出 ，达 到又好又快 的拆检效果 。 l 一 主提 升钢 丝 绳 2 一 楔形 连接 部 分 3 一 液压 千斤 顶 4 _ 反推 连杆 及 夹板 图 1 钢丝绳楔 形连接器快速拆 检液 压装置示意图 快速拆检液压装置 中选用 电动液压千斤顶型号为 S D Y G 3 0 2 1 ，其工 作能力 为 3 0 t，公 称压 力 6 0 MP a ， 工作行程 2 1 0 m m。在千 斤顶 实际使 用过程 中，行程 不够时 ，可 以使 用 一段 长 度适 中的 、直 径为 3 0 m m 的圆钢用来 增 加其 伸长 量 ，足 以将 楔形 连 接部 分顶 出。在提升 8 t 箕斗过程 中钢丝绳楔形 连接部分受 钢 丝绳张拉逐渐张紧 ，当楔形装置到达极限位置 ，受力 不再增大 ，压力表 显示 不超 过 1 0 M P a ，千斤 顶完全 可满足实际需要 。 2 快速拆检液压装置强度及安全性能验算 高度辅助支架 、反推连 杆及夹板 选 用 2 0号钢板 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 1 1 作者简介孙其朋 1 9 8 2 一 ，男，本科 ，助理工程师，现从事煤矿机电技术管理工作。E - m a i l s q p 9 0 3 1 6 3 ． c o rn。 第 8期 孙其朋 等 钢丝绳楔形连接器快速拆检液压装置的设计与实现 ‘1 1 7 加 工而成 2 0号钢在 正火状 态 下屈服 点 为 2 4 5 M P a ， 伸长率 大于 2 5 ％；调质状态屈服点 为 2 8 0 MP a ，伸 长 率 大于 2 2 ％它广 泛 用 于制作 负 载不 大 、韧性 要 求 高 的零 件 。如重型及 通用 机械 中 的锻压拉 杆 、套 筒 、 夹具及衬垫 。其力学性 能如表 1 所示 。 表 1 2 0号钢 力学 -l生能表 抗拉强度 b ／ MP a 屈 服强度 ／ MP a 伸长率 6 ／ ％ 断面收缩率 ％ 硬度 未热处理 高度辅 助支 架 、反推连杆及夹板要求具有 足够的 刚度和强度 ，保证拆 检过程的安全和可靠性 ，装置连 接部位采用焊接 与螺栓配合连接 。以反推夹板 为设计 依据 ．反推夹板可 以简化 成两边 固定的简支梁 ，其受 力简 图如 图 2所示 。 A 图 2 夹板受力简 图 其 中 ，夹板 的最大弯矩在 B处 ，其值 为 M 一6． ．m m l 5 2 x0 ． 1 3 5 x1 6 0 4 k N 根据钢 的许 用 弯 曲正应 力 [ ] 1 7 0 M P a ，许 用剪应力 [ r ] 1 0 0 M P a ，则所需钢板 的抗弯截面 系数 to为 0 ． 3 7 6x1 0 - 4 3／ O 1 3 3 _ ． 1 J 1 7 0 x 1 0 。 2 0号钢板 的抗 弯截 面系数 为 1 ． 6 9 5 1 0 I n ，满 足使用要求 。 在 8 t 双箕斗提 升系统 中 一F 2 2 ． 8 MP a ≤ 『 ] r r 一 lV l r a l 盯I x r x9 5 1 0 一 IT I 4 r 1 6 丽0 k N 2 6 ．8 MPa S [ r ] 。 “ 1 T 9 52 01 0 m 选择 2 0号钢板 作为 辅助 支架夹 板材 料在 强度方 面满足使用要求 。 拉杆和夹板之间采用 8根高强螺栓连接 ，螺栓许 用剪应力 [ r ] 1 0 0 M P a ，单根螺栓所受到剪应力 口 p ／ 8 2 0 k N，螺栓的直径 d按下式计算 ≥ √ √ m m 由于各连 接螺 栓受 力存 在差 异 ，安 全 系数 取 2 ， 选用紧 固螺栓直径为 3 0 m m，满足使用要求 。 3 结束语 选用型号合适 、强度合理的钢板、连接螺母及液 压千斤顶 ，通过配套组合使用 ，可实现钢丝绳楔形结 构 闭锁器快速拆检液 压装 置的设计 。该研 制成果的应 用改变了传统的拆检方法。将原来每次拆检近 3 h的 检修项 目缩短 为 1 ． 5 h ，既节省 了检修 时 间又大 大降 低 了劳动 强度 ，避 免 了使用 大锤 敲 砸对 楔 形连 接 器 的损 伤 ，其使 用 寿命 也增 加 了一 倍 ，为公 司节 省 了 配件 资金 ，保证 了主井 绞车 的安 全 运 行提 升 ，安全 便捷地实现了 煤矿安全规程 对设备维护与使用 的相关 要求 。从诸 多方 面取 得 了显 著 的社 会及 经 济 效益 。 参考文献 『 1 ]国家安全 生产 监督 管理 总局 ． 煤 矿安 全规程 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 2 ]成大先． 机械设计手册 [ M] ． 北京 化学工业 出版社， 2 00 4． 上接 第 1 0 8页 换 ，以及具有蓄能 和 自动保压功能 ．有利于简化液压 系统的组成 ，便于实现 自动控制和系统集成化 ； 6 该 装 置 的控制 元件 均 呈对 称 分布 ，在设 计 上较方便地与泵体连为一体 ，置于泵体内部，整体上 提 高了结构 的集成 度和整 体性 ] 且便于采用 闭式设 计 ，油液封闭循环 ，油液蒸发及外泄少，故能显著降 低 环境污染 。 3结束语 新 型三级压力双作用 气一 液增 压装置 泵 是气 动和液压技术有机结合 、经优化组合而得到的装置， 集中了气动和液压技术 的优点。该气 一 液增压装置 泵具有 3级液体压力输出并能实现 自动转换的功 能 。能满足 对 液压 系统 多 工况 的工作 要 求 ，利 于 节 能 。如采用闭式系统设 计 ，将 使结构更 简洁 紧凑 ，环 保效果更突 出；对 于采用压缩空 气作为动力供 给源 的 场合 。使用气一 液增压装置 泵尤为方便、安全和 经济 。在绿 色设 计和 制造 理念 日益 深入 人心 的今 天 ， 气一 液增压技术具有 良好的推广价值和广阔的应用领域 。 参考文献 [ 1 ]李雪梅， 丁峰． 节能式增压缸的设计与应用 [ J ] ． 液压与 气动， 2 0 0 6 9 4 0 - 4 1 ． [ 2 ]吴宗泽． 机械设计师手册 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 02． [ 3 ]吴春玉， 辛莉． 液压与气动技术 [ M] ． 北京 北京大学出 版社 ， 2 0 0 8 8 2 4 2 6 。 0 5 甜 一