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271612;2. 安徽省煤炭科学研究院，安徽合肥230001)

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［1］，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。

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SDYG3021，其工作能力为30 t ，公称压力60 MPa，工作行程210 mm。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30 mm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10 MPa，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20 号钢板加工而成。20 号钢在正火状态下屈服点为245 MPa，伸长率大于25%;调质状态屈服点为280 MPa，伸长率大于22%;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［2］。

表1 20 号钢力学性能表

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。

图2 夹板受力简图

其中，夹板的最大弯矩在B 处，其值为:

根据钢的许用弯曲正应力［σ］ =170 MPa，许用剪应力［τ］ =100 MPa，则所需钢板的抗弯截面系数ω 为:

20 号钢板的抗弯截面系数为1.695 ×10－4m3，满足使用要求。

在8 t 双箕斗提升系统中:

选择20 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［τ］ =100 MPa，单根螺栓所受到剪应力q=p/8 =20 kN，螺栓的直径d 按下式计算:

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30 mm，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。

［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，2001．

［2］成大先．机械设计手册［M］．北京:化学工业出版社，2004．