鋼絲繩楔形連接器快速拆檢液壓裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫其朋，王波，聶升擴(kuò)，鄧偉

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

某公司主井提升系統(tǒng)中鋼絲繩連接器采用楔形結(jié)構(gòu)裝置進(jìn)行連接。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，主井絞車鋼絲繩楔形連接裝置必須嚴(yán)格執(zhí)行每半個(gè)月一次的強(qiáng)制拆卸檢查［1］，因此每月兩勾箕斗要進(jìn)行4次鋼絲繩連接裝置拆檢。由于主井絞車每天的重負(fù)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(jù)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(dòng)強(qiáng)度很大，不但工作效率低下，而且很容易對(duì)楔形裝置造成損傷(造成受力處斷裂而報(bào)廢)，為提升系統(tǒng)安全運(yùn)行埋下隱患。因此設(shè)計(jì)一套鋼絲繩楔形連接器快速拆檢液壓裝置，可以減小勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率，還能實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的無損拆檢，確保提升系統(tǒng)安全可靠運(yùn)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(jié)構(gòu)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(duì)楔形結(jié)構(gòu)的損傷;經(jīng)過受力計(jì)算，選取強(qiáng)度適宜的連桿和夾板作為實(shí)現(xiàn)反推作用力的工具。實(shí)際操作過程中，為實(shí)現(xiàn)推力均勻且作用力、反作用力點(diǎn)在同一水平位置上，經(jīng)過測(cè)量對(duì)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?shù)姆赐屏t可將楔形自鎖裝置輕易頂出，達(dá)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(dòng)液壓千斤頂型號(hào)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(shí)際使用過程中，行程不夠時(shí)，可以使用一段長(zhǎng)度適中的、直徑為30 mm的圓鋼用來增加其伸長(zhǎng)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(dāng)楔形裝置到達(dá)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(shí)際需要。

2 快速拆檢液壓裝置強(qiáng)度及安全性能驗(yàn)算

高度輔助支架、反推連桿及夾板選用20 號(hào)鋼板加工而成。20 號(hào)鋼在正火狀態(tài)下屈服點(diǎn)為245 MPa，伸長(zhǎng)率大于25%;調(diào)質(zhì)狀態(tài)屈服點(diǎn)為280 MPa，伸長(zhǎng)率大于22%;它廣泛用于制作負(fù)載不大、韌性要求高的零件，如重型及通用機(jī)械中的鍛壓拉桿、套筒、夾具及襯墊。其力學(xué)性能如表1 所示［2］。

表1 20 號(hào)鋼力學(xué)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(qiáng)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(shè)計(jì)依據(jù)，反推夾板可以簡(jiǎn)化成兩邊固定的簡(jiǎn)支梁，其受力簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

圖2 夾板受力簡(jiǎn)圖

其中，夾板的最大彎矩在B 處，其值為:

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

20 號(hào)鋼板的抗彎截面系數(shù)為1.695 ×10－4m3，滿足使用要求。

在8 t 雙箕斗提升系統(tǒng)中:

選擇20 號(hào)鋼板作為輔助支架夾板材料在強(qiáng)度方面滿足使用要求。

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

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

3 結(jié)束語

選用型號(hào)合適、強(qiáng)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(shí)現(xiàn)鋼絲繩楔形結(jié)構(gòu)閉鎖器快速拆檢液壓裝置的設(shè)計(jì)。該研制成果的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的拆檢方法，將原來每次拆檢近3 h 的檢修項(xiàng)目縮短為1.5 h，既節(jié)省了檢修時(shí)間又大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了使用大錘敲砸對(duì)楔形連接器的損傷，其使用壽命也增加了一倍，為公司節(jié)省了配件資金，保證了主井絞車的安全運(yùn)行提升，安全便捷地實(shí)現(xiàn)了《煤礦安全規(guī)程》對(duì)設(shè)備維護(hù)與使用的相關(guān)要求，從諸多方面取得了顯著的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

［1］國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局．煤礦安全規(guī)程［M］．北京:煤炭工業(yè)出版社，2001．

［2］成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004．