BC480/22/42支撑掩护式液压支架的改造

王冬梅

(山西焦煤西山煤电集团设备租赁公司，山西 太原 030053)

BC480/22/42支撑掩护式液压支架大约有500余台在西山地区使用。由于工况条件发生变化，使用时间长，已造成相当数量的结构件变形，影响了支架的整体稳定性，目前支架的状况已不能满足煤矿安全生产要求，全部报废会造成资源的极大浪费，而通过对该支架进行改造，既不会造成资源的浪费，又能解决资金周转压力。

1 存在主要的问题

改造前该型支架存在的主要问题：

1)顶梁、底座的结构件有变形现象，特别是顶梁顶板、底座底板、变形比较明显，支架整体发生扭转，稳定性差。

2)立柱缸底强度偏低，损坏现象较多，并且立柱与底座的联接型式不可靠，联接销轴拆装不方便。

3)支架最低高度为2．23 m，而下井运输高度要求不大于2 m，下井时需要把立柱拆下，入井后重新安装，增加了井下工作量。

4)顶梁侧护装置易损坏，不易维修。5)推溜和拉架的时间长，生产效率低。

2 改造方案

2．1 改造的思路

针对该支架主要存在的问题，以及西山煤电集团公司各矿地质条件对架型的需求，决定对集团公司现存的BC480/22/42支撑掩护式液压支架进行改造。鉴于集团内部大量使用ZZ5200/19．5/42支撑掩护式液压支架，该支架比较适合西山地区各矿的工况条件，而且该支架从设计结构、技术参数、配套设备等方面都与BC480/22/42支撑掩护式液压支架比较接近。集团公司组织有关人员进行了深入研究，决定利用现有基本完好的掩护梁、前后连杆，重新设计制造顶梁和底座，新设计制造的顶梁、底座应能和ZZ5200/19．5/42支架通用;改造加强现有完好立柱;改善侧护板连接结构;其中前梁、挑梁、前梁千斤顶、挑梁千斤顶、推移机构及推移千斤，顶梁侧推千斤顶及液压系统均与ZZ5200/19．5/4支架完全互换，通过改造，使支架整体性能优于原BC480/22/42支架;在使用几年后，将上述旧件全部更换为统一设计的新部件后，整机性能和ZZ5200/19．5/4支架性能相当，能通用，结构简单、经济实用。

2．2 确定具体改造方案

2．2．1 设计制造顶梁、底座

由于新设计的顶梁、底座要求尽可能与ZZ5200/19．5/42支撑掩护式液压支架顶梁、底座互换，同时利用BC480/22/42液压支架原有部件，在改造过程中，使用液压支架设计软件，对改造后液压支架的四连杆机构运动进行模拟，找到最佳结果，设计过程中，顶梁、底座基本围绕ZZ5200/19．5/42支撑掩护式液压支架顶梁、底座的结构及参数进行，并对各部件强度进行校核，保证改造后整体性能超过原BC480/22/42支架，和ZZ5200/19．5/4支架性能相当。

2．2．2 立柱缸底加强改造

BC480/22/42液压支架立柱的缸底结构型式原为球窝式，见图1。在使用过程中发现该立柱缸底结构强度较弱，立柱固定方式不易进行拆装维护，缸底损坏现象较多，为此，结合现在常用的液压支架方柱缸底形式将该缸底进行加强改造，改造为球头式，并增加125 mm高度。缸口改为卡键式，能够做到和ZZ5200支架立柱互换，见图2。

2．2．3 侧护装置结构改造

在检修BC400液压支架中发现，侧护板的连接方式采用销轴连接、螺栓固定，由于液压支架在井下使用条件恶劣，易出现锈蚀等情况，在地面检修时，侧推千斤顶无法正常拆卸，只能破坏性拆卸。若在井下损坏时拆卸困难，甚至无法拆卸，直接影响液压支架的正常使用。为解决这一难题，工程技术人员通过现场分析，并结合其他型号液压支架侧推装置的连接固定方式，重新改进设计。若全部采用其他架型的连接固定方式，虽然能提高互换性，但是相关的连接部件，如：侧推千斤顶、导杆等全部更换，加大成本投入。因此，改造时因地制宜，对侧推装置的连接结构进行了改进。

1)在保证侧推强度的前提下，将侧推千斤顶活塞端宽度由原来的102 mm改为85 mm，且厚度适当加强。

2)导杆与侧推千斤顶的连接孔中心外径加工半径为2 mm，深度为3．5 mm的环形槽。

3)用圆钢丝挡圈固定连接销。

BC400/17/35液压支架侧推装置的连接使用该改进设计后，侧推千斤顶的拆卸、安装，简单、易行，还降低了工人的劳动强度，节省了侧推千斤顶和接长杆的投入费用。同时，原有的顶丝仍能使用。

原结构与改进后的结构对比图见图3。

图3 原结构与改进后的结构对比图

2．2．4 液压系统改造

针对推溜和拉架的时间长，生产效率低的问题，对该项支架液压系统进行改造。

1)阀类大流量改制。

a)将操纵阀上控制推移千斤顶的片阀由CFPZ125/320型改为BZF200型，使流量由原来的125 L/min提高到改制后的200 L/min。中部加配液板与原CF－PZ125/320型片阀连接。

b)将进液截止阀由PJF13/19型改为NZJF16/31．5型。回液截止阀由PJF13/25型改为NZJF16/50型。

c)将过滤器由BG2型改为BG5型。

2)推移千斤顶大流量改制。

a)将推移千斤顶原活塞腔、活塞杆腔通液孔，由原来的d10 mm扩为d13 mm。

b)将推移千斤顶活塞腔进液钢管、接头座由原来的d10 mm改为d13 mm。活塞杆腔接头座由原来的d10 mm改为d13 mm。

3)高压胶管总成更换。

a)将主进、回液管高压胶管总成分别由原来的d19 mm、d31．5 mm改为d25 mm改为d50 mm。

b)将截止阀至操纵阀的2根高压胶管总成由原来的d13 mm改为d16 mm。

c)操纵阀至推移千斤顶的高压胶管总成由原来的d10 mm改为d13 mm。

4)其它部分改造。

阀类、千斤顶全部与ZZ5200/19．5/42液压支架通用，包括其连接方式及接口。

3 焊接工艺性的保证

1)焊接方法采用现有的CO2气体保护焊后，熔深大，强度好。

2)焊接材料选用H08Mn2Si焊丝，并用d1．2焊丝打底，d1．6焊丝施焊，4道焊成，可保证焊接强度好，变形小。

3)焊前采用低温预热。

4)对焊接电流、电压、焊接速度都作出明确规定，保证采用正确的焊接线能量，提高焊缝的抗脆断和抗疲劳强度。

改造后该支架的最小支撑高度为1 950±50 mm，最大支撑高度为3 950±50 mm，其参数基本接近ZZ5200/19．5/4支架，同时保证了运输方便。

4 改造后使用效果及效益

全部支架改进完毕后，经过杜儿坪矿及西铭矿工作面使用，使用效果良好。

4．1 经济效益分析

每台BCB480/22/42支撑掩护式液压支架的改造费用12．2万元，而购买或制造1台ZZ5200/19．5/42支架则需21万元，按现已改造的270台计算，可为集团公司节约：(21－12．2)×270=2 376万元。

4．2 社会效益分析

西山设备租赁公司用小额资金解决大批量液压支架的需要，缓解了资金短缺的问题，通过改造，整机性能和ZZ5200/19．5/42支架性能相当，满足了安全生产要求。