ZQY2800液压支架调架梁定位结构改进

2014-07-01魏春华

机械工程师 2014年4期

关键词：架梁垫圈销轴

魏春华

（重庆松藻矿山机械厂，重庆401445）

ZQY2800液压支架调架梁定位结构改进

魏春华

（重庆松藻矿山机械厂，重庆401445）

ZQY2800液压支架调架梁销轴存在较大的弯曲变形，给支架的使用和维修带来了较大的困难，为此对调架梁的定位结构进行改进；只让销轴承受较小拉力，不让销轴承受推力，从而改善了销轴受力情况，提高了支架的可靠性，减少了支架的维修量。

支架；调架梁；定位结构；改进

0 引言

调架梁是液压支架的重要部件，在大倾角工作面中起着调整支架间距和防滑的作用，ZQY2800支架主要用在大倾角工作面上。2012年我厂承接了280台ZQY2800支架的维修业务，但是在拆卸过程中发现每台支架的调架梁定位销轴都存在着较大的弯曲变形，导致调架梁无法拆除，必须使用气割将底座下面割开后才能对支架进行解体，不但浪费了大量的人力物力，而且在气割时，需要将支架立起来进行气割和拆卸销轴，再用行车将支架固定以防支架倒下伤人，增加了修理的安全风险。

1 原调架梁定位结构形式及受力分析

图1

由图2中的结构可以看出，调架梁侧面所受的力全部由直径为φ22的销轴承受，从而导致销轴承受的剪切力较大，基本上每根销轴都存在或大或小的弯曲变形。

根据图2我们可以建立力学模型，并对销轴的受力进行分析。

图2

销轴的受力如图3所示，销轴中段相对于上下2个端面，沿m-m和n-n 2个面向左错动，这种有2个剪切面的情况在力学上称为双剪切，剪切面所受的力为Fs=F/2。

单侧的受力面积A=πr2=3.14×11×11=379.94 mm2，材料在剪断前可以承受的最大剪力τ=70 MPa。

根据剪力的公式：Fs=Aτ=70×379.94N=26595N≈26.6 kN（约2.66 t）。F=2Fs=53.2 kN（约5.32 t)。

图3

每台支架的重量约7 t，并且支架在移动过程中存在着冲击载荷，销轴的受力远超过剪切强度，因此会存在弯曲变形的情况。

2 结构改进

2.1 改进方案的确定

现在的问题是销轴受力过大，导致受力弯曲，修理时无法拆下，原来销轴设计的作用有两个：一是承受推力，承受调架梁侧面的推力（较大）；二是承受拉力，防止调架梁滑出（较小）。最后确定的方案是：只让销轴承受较小的拉力，不让销轴承受推力，改善销轴的受力情况，以提高支架使用的可靠性和大幅度减少支架的维修量。

2.2 改进后的结构

原来在调架梁和底座之间有43 mm的间隙，我们在这个位置焊接了一个垫圈，这样调架梁的推力就由垫圈承担，销轴基本上不受剪切力的作用。

图4

2.3 改进后的受力情况分析

改进后调架梁的力由垫圈承担，垫圈所受的力为推力，因此只要不超过材料的屈服强度极限，就不会产生变形，销轴也不会受力。

屈服强度公式为σs=F/A，σs=785 MPa，A=π（70×70-50×50）=7 536 mm2。因此F=σs·A=785×7 536=5 915 760= 591.7 kN（约59 t）。

每个调架梁由2个垫圈支撑，因此可以承受的最大推力为F= 591.7×2 kN=1183 kN（约118 t），完全可以满足使用要求。

图5

3 改进效果

通过改进结构，改善了销轴的受力情况，现在的销轴基本上不受力，消除了销轴弯曲的情况，损坏率从100%降到0。

改进前拆卸每个调架梁固定端销轴需要1名焊工、1名钳工和1个行车工配合，约需要1h。改进后，由于销轴不会弯曲，只需要1个钳工，几分钟即可以拆卸，每台支架可以节省单人3 h，每套支架100台左右，约节省300 h。同时每台支架可以减少4根销轴的加工成本。通过改进结构，减少了设备的故障率，既保证了煤矿的正常生产及安全生产，同时也给地面的维修带来了极大的方便，销轴不会弯曲，减少了翻转底座和气割等的工时。