CN103470283B - 液压支架立柱立式新型拆装设备 - Google Patents

Abstract

一种液压支架立柱立式新型拆装设备，由机身架体部分a、机头与升降装置b、压拉缸机构c、工件送进装置d、工件送进油缸e、液压泵站与电气控制系统组成。采用集成化设计方案、将立柱拆、装作业集中在一台机器上完成，有效地解决现有卧式拆装设备存在的各种问题，提高了工作效率、减轻了劳动强度、降低了能耗、提高立柱的拆装质量、具有较好的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。

Description

液压支架立柱立式新型拆装设备

所属技术领域

本发明涉及液压支架立柱立式新型拆装设备，属液压支架立柱修复技术领域。

背景技术

随着我国煤炭行业的发展，采煤工作面越来越深，液压支架的需求量也在增加，但是我国的液压支架立柱维修尤其是拆装工序，与发达国家相比还存在着巨大的差距。另外，由于井下恶劣的工作条件，容易造成立柱缸体与导向套之间螺纹的锈蚀，为人工拆卸增加了困难。早期时候，我国的液压支架立柱拆装全部靠人力完成，费时费力，效率极其低下；后来发展为由电机带一套庞大的减速装置来取代繁重的人力劳动，但其结构笨重，抗过载能力低；现在采用的卧式拆装机，由液压元件取代了电机，不过工人劳动强度依然不小，而且活塞密封由于受活塞杆自重的影响，在装配过程中，其容易受到损坏，使立柱的可靠性降低。

《煤矿机械》2013年第6期杂志上介绍了一篇有关“液压支架立柱立式装配机的设计”，从文章介绍和其结构上看，原理过于简单、只能完成单一的支架立柱油缸的装配任务，对于如何拆卸已经锈蚀的立柱缸体导向套、文章中只字未提及，而这一问题正是现场大量存在和要急需解决的难题。所以，设计研发出性能良好的拆、装一体化液压支架立柱立式新型拆装设备尤为重要。

发明内容

鉴于上述问题的存在，本发明的任务是设计和制造一种液压支架立柱立式新型拆装设备。这种新型拆装设备运用集成化设计理念，将目前支架立柱油缸独立进行拆、装作业的两道工序、科学合理的进行了整合，实现了拆、装作业一机化，大大提高了工作效率，也保证了缸体的装配质量。该机结构紧凑、配以电器遥控按钮、操作方便灵活。特别要指出的是，新型拆装设备由于采用立式安装的作业方式，避免了现有卧式拆装机装配油缸时、因缸体自重作用导向套难以装入、密封圈经常刮伤损坏的问题。经查阅现有公开资料，未见有与此 相同设计方案的报道。

本发明采用的技术方案主要创新点是：(1)机身架体的立梁和底座均采用钢板焊接而成，立梁垂直地面安放、底座水平横放、用螺钉紧固成L型框架形式；横放的底座里面中心位置放工件送进油缸，底座上平面设有滑动轨道、供工件送进的小车移动用。(2)为机头与升降装置加装配重，质量与主轴箱相等；同时将升降油缸放到了立梁外面靠里一侧，克服了机头主轴箱工作过程中由于偏重导致受力不均匀、升降油缸工作压力突高，滑轨磨损严重的问题。加装配重后，机头主轴箱移动轻便、灵活、导轨间摩擦阻力也减小了，设备的使用寿命延长了。(3)创新改进机头主轴箱驱动方式，弃用低速大扭矩油马达，采用高速小扭矩油马达带动两级摆线针轮减速器减速、所输出的转速和转矩可保证主轴拧紧工作头正常工作。高速小扭矩油马达输出扭矩小，过载保护性能好、大幅度提高了液压系统的可靠性，维修方便、成本低。(4)增力机构将两条颠倒对称布置的液压缸分装在棘爪盘两侧，活塞杆端部以铰接轴方式与棘爪联动、构成棘轮-棘爪推进装置，其作用是控制增力装置与旋转装置接合或脱开，工作特点为单向超越离合方式。棘轮-棘爪推进装置采用双棘爪反向对称布置，使两条增力缸的产生的推转力矩均匀的传递到棘轮上。两条增力缸活塞杆向前移动时、棘爪自动卡牢在棘轮槽内，后退时自动脱离棘轮槽。由于两条增力缸工作时同步做间歇往复运动、其作用在棘爪、棘轮和拨盘上的反向转矩非常大，足以将锈蚀的立柱导向套旋松。当导向套松动后，拧紧工作头反向旋转将其旋松取下。现有拆卸机的增力机构是两条对称布置的液压缸，液压缸对称布置时，其受力面积不一样，导致其作用在两棘爪上的推力不一样，从而棘轮及整个传动装置受力不均匀，磨损也不均匀，严重影响其使用寿命。采用颠倒对称布置液压缸很好的解决了上述问题。(5)立柱底座水平横卧，工件送进装置的小车可在其导轨上水平移动。立柱缸体采用的固定方式称为液-机组合式，特点是：液压升降、机械锁位。举升油缸把立柱缸体尾部固定夹紧机构提升到合适高度，然后棘爪吸合电磁铁前推棘爪与框架上的棘齿条相啮合，使其定位，定位后避免液压缸受力、锁止销电磁铁闭合，棘爪锁止销卡住棘爪使其不能回移。举升油缸布置在小车框架的两侧、框架两侧固定两组棘齿条、吊挂用链条一端固定在基座上，另一端绕过滑轮向下固定在小车架上；活塞杆顶端用滑轮销固定滑轮，活塞杆向上推移动滑轮时、链条拉动棘爪架同步向上移动，推力虽然减少一半、却得到增加一倍行程效果，即以举升油缸短行程得到立柱尾部固定机构升降的长行程效果，且结构非常紧凑、维修极为方便。(6)为解决支架立柱二级缸的夹紧问题，拟采用多齿块模具夹紧装置，使模具更换容易，较之齿圈模具一套可以当两套用，利用率提高一倍。(7)压缸机构采用“压力缸平移，待装缸筒与活柱固定”的方式，大大提高了活柱装配过程的稳定性、可靠性和安全性，同时也提高了装缸的工作效率。(8)液压系统采用插装阀，有效地降低能耗、控制了液压油温度的升高、减少了设备的故障率。电气系统采用遥控，操作人员减至2个、且操作灵活、更易于操作人员观察工况、减少安全事故的发生。权利要求1给出的技术特征解决了上述任务。

附图说明

本发明的液压支架立柱立式新型拆装设备(以下简称拆装设备)如下列附图所示。

图1拆装设备总体构造图——主视图。

图2拆装设备总体构造图——右视图。

图3机头与升降装置结构示意图。

图4滑轨导向装置结构示意图。

图5机头主轴箱主视图。

图6机头主轴箱A—A剖视图。

图7压拉缸机构示意图。

图8工件送进装置结构示意图。

图9工件送进装置顶部抱缸装置俯视图。

图10工件送进装置底部二级夹缸装置结构示意图。

图11工件送进装置二级缸底部多齿块夹紧装置结构示意图。

图1中，a)、机身架体部分，b)、机头与升降装置，c)、压拉缸机构，d)、工件送迸装置，e)、工件送迸油缸。

图3中，1、机头主轴箱，2、配重，3、滑轨导向装置，4、升降油缸。

图4中，3.1、链条，3.2、滑轮，3.3、滑轮架，3.4、销轴。

图5中，5、升降托板，6、拧紧工作头，7、轴承座，8、主轴，9、轴承，10、骨架油封，11、卡头夹板，12、定位套，13、拨盘，14、支撑轴承，15、棘轮，16、压盖。

图6中，17、增力油缸，18、销轴，19、棘爪轴，20、棘爪，21、液压缸 支架。

图7、图8中，22、立柱，23、横梁，24、液压缸，25、销轴，26、压拉缸，27、压拉缸滑架。

图9中，28、小车，29、举升油缸，30、锁止销电磁铁，31、滑轮销，32、滑轮，33、链条，34、棘爪吸合电磁铁，35、棘齿条，36、棘爪，37、棘爪锁止销。

图10中，38、抱紧油缸，39、定位丝杠，40、V形块，

图11中，41、虎钳连接销，42、夹紧齿块，43、虎钳，44、夹紧油缸。

具体实施方式

拆装设备由机身架体部分a、机头与升降装置b、压拉缸机构c、工件送进装置d、工件送进油缸e、液压泵站与电气控制系统组成。见图1所示。(液压泵站与电气控制系统图中未画出)。图3、图4中，机身架体a立梁和底座用钢板焊接成框架结构、立梁垂直地面安放、底座水平横卧，立梁和底座间用螺钉固定，组装成L型的框架布局；立梁内腔用来放置配重2，工件送进装置d的小车28可在底座导轨上移动。配重2上端吊挂在滑轨导向装置3中的链条3.1上、链条另一端绕过滑轮3.2、与机头主轴箱1连在一起，滑轮架3.3通过销轴3.4将滑轮3.2固定于立梁上，主轴箱升降控制系统采用的升降油缸4，垂直安装在立梁外面靠里一侧、缸体底部固定在立梁框架上，便于检修。油缸4活塞杆前端与升降托板5固定，升降托板5上面有滑轨槽和立梁上的导轨相配，升降油缸4工作时、活塞杆推动机头主轴箱1做升降移动。配重2的质量与机头主轴箱1相等或接近、所以移动轻便、灵活。水平横卧的底座内腔中心部位固定工件送进油缸e，底座上平面有滑动轨道、工件送进装置d的小车28可在底座导轨上移动。

图5中，拧紧工作头6用液压驱动，采用高速小扭矩油马达带动两级摆线针轮减速器减速(少齿差行星减速器为次选)，输出端以内键套接方式连接主轴8、通过轴承9支撑在轴承座7内，主轴8输出端套装的骨架油封10起密封作用，棘轮15下端部固定拨盘13，拨盘13上有焊接牢固的两个卡爪，棘轮15固定在主轴8上，主轴8轴端用压盖16和螺钉封堵。卡头夹板11由上、下两块形状相同的夹板构成，夹板间以定位套12定位、套夹安装在棘轮15棘齿端面上，棘齿上下端面装有轴承14。

图6中，两条增力油缸17颠倒对称布置在卡头夹板11两侧，活塞杆端部有一销轴孔，销轴18先穿过卡头夹板11两侧端凸出部位上的环形短槽孔、再穿过棘爪20尾部的通孔，最终将三者以铰接方式固连在一起，活塞杆与棘爪20、销轴18三者之间构成棘轮—棘爪推进装置，双棘爪20采用反向对称布置安装，其作用是控制增力油缸17与拧紧工作头6的接合或脱开、推进装置工作特点为单向超越离合方式；由于棘轮—棘爪推进装置采用的是双棘爪反向对称布置，可保证两条增力油缸17产生的推转力矩均匀的传递到棘轮15上。两条增力油缸17活塞杆向前移动时、棘爪20自动卡牢在棘轮15相应齿槽内，后退时自动脱离棘轮15齿槽。由于两条增力油缸17工作时做同步间歇往复运动、其作用在棘爪20、棘轮15和拨盘13上的反向转矩非常大，足以将锈蚀的立柱油缸导向套旋松(导向套属待拆立柱上的配件、图中未画出、也未标注)。当导向套松动后，拧紧工作头6反向旋转将其旋松取下。高速小扭矩油马达输出扭矩小，过载保护性能好、大幅度提高了液压系统的可靠性，维修方便、成本低。主轴8可正反向旋转；正向旋转用于拧紧立柱油缸的螺纹导向套，反向旋转用来拆卸被增力油缸17旋松以后的螺纹导向套。

图7中，由立柱22、横梁23、液压缸24、销轴25、压拉缸26、压拉缸座27共同组成压拉缸机构c。压拉缸座27其上端与横梁23用螺栓连接、立柱22底部预埋在地基内部，压拉缸26固定在压拉缸座27上，液压缸24通过推移销轴25推动压拉缸座27在横梁23内部滑动、压拉缸26垂直安放在压拉缸座27的中心部位，压拉缸26是大行程液压缸、装配立柱油缸时、压拉缸26可为其提供向下压入所需的轴向力。反之、拆卸油缸时，提供向上拉缸所需的轴向力(需选配专用的拉爪)。

图8、图9中，工件送进装置d的小车28框架底部有导轨，可在底座滑动轨道上移动，两条举升油缸29、四根棘齿条35分组固定在小车28框架两侧，链条33一端固定在小车28框架基座台上，另一端绕过滑轮32向下固定在小车28底板上，举升油缸29活塞杆顶端用滑轮销31与滑轮32铰接，活塞杆向上推移滑轮32时、链条33同时拉动小车28底板同步向上移动到合适高度，然后棘爪吸合电磁铁34推动棘爪36与框架上的棘齿条35相啮合，使其定位，定位后为避免举升油缸29受力、锁止销电磁铁30闭合，棘爪锁止销37卡住棘爪36使其不能回移，推力虽然减少一半、却得到增加一倍行程的目的。立柱缸体采用的这种固定方式称为液—机组合式，特点是：液压升降、机械锁位。

图10中，两抱紧油缸38对向布置、缸体固定在小车28底板的上部框架内，活塞杆端头各装有一块V形块40，抱紧油缸38推动活塞杆前移时、两V形块40可向里合拢夹紧立柱油缸,根据不同立柱油缸的外径尺寸现场调节定位丝杠39的位置来固定抱紧油缸38活塞杆的行程。

图11中，为解决支架立柱二级缸的夹紧问题，采用多齿块夹紧装置，由虎钳连接销41、夹紧齿块42、虎钳43、夹紧油缸44组成，虎钳43两钳爪用连接销41连接固定在小车28底板的底部基座上，钳爪内均匀设置多个夹紧齿块42，夹紧齿块42靠齿槽内固定的永久磁铁吸牢，更换起来十分方便。夹紧齿块42的数量为4-8块、根据待夹紧缸体直径选配。虎钳一端固定在基座上，另一端与夹紧油缸44的活塞端部铰接、夹紧油缸44缸体固定在小车28底板的底部基座上。

本实施例的工作流程如下：

a)拆缸流程：1、根据待拆立柱的种类，在小车28底座里放入对应的底座卡紧装置(夹紧齿块42)。2、把待拆卸立柱放入底座卡紧装置里，不同长度的立柱通过小车28底板升降装置来调节到合适的高度，且用顶部扶缸装置(V形块40)扶住立柱，以免小车28在运动过程当中，立柱来回摆动。3、在立柱的前端带上卡螺母的专用模具，通过操作组合阀手柄，移动小车28，将立柱中心对着卡盘中心。4、把机头主轴箱1落下，并操作组合阀手柄，用点动的方式使主轴拧紧工作头6转动，使上面卡盘上伸出的两个卡盘爪绊住戴在立柱上端的专用模具，启动增力缸17、增力缸活塞杆在前移过程中棘爪20自动卡紧棘轮15、并带动两个卡盘爪反向旋转，利用增力缸17的多次往复运动将螺母旋松。5、操作组合阀手柄，使拧紧工作头6反向转动，将螺母完全拆掉。操作组合阀手柄，使拧紧工作头6停止转动、机头主轴箱1向上移动。6、移动小车至压拉缸26位置，取下模具。用卡抓钩住活柱的销孔，操作压拉缸26，从缸体中拔出活柱。

b)装缸流程：1、根据待装立柱的种类，在小车28底座里放入对应的底座卡紧装置(夹紧齿块42)。2、把待装配的立柱缸体放入小车28底板卡紧装置里，不同长度的立柱通过底板升降装置来调节到合适的高度，且用扶缸装置(V形块40)扶住缸体，以免小车在运动过程当中，立柱来回摆动。3、先把压拉缸26缩回到后工位，用航吊把活柱吊到缸体正上方，并放进缸体。利用活柱的自重， 使活柱和缸体同心。4、移动压拉缸26，使压拉缸26中心对准活柱的中心。操纵操作阀的手柄，把活柱压进缸体。收回压拉缸26并使其缩回到后工位。5、将螺纹导向套戴在缸体上，同时在螺母上戴上专用模具。6、移动小车28，使立柱中心对着机头主轴箱1的中心。7、通过机头主轴箱1升降装置使机头主轴箱1下降，待上面卡盘上伸出的卡盘爪绊住戴在立柱螺母上的专用模具时，直接操作控制拧紧工作头6的操作手柄将螺母拧紧。8、停止操作控制拧紧工作头6的手柄，操作移动小车28后移，松开扶缸装置，用吊车将立柱吊离，此时液压支架立柱装配完毕。

这种液压支架立柱立式新型拆装设备，采用集成化设计方案、将立柱拆、装作业集中在一台机器上完成，有效地解决现有卧式拆装设备存在的各种问题，提高了工作效率、减轻了劳动强度、降低了能耗、提高立柱的拆装质量、具有较好的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。

Claims (7)

1.一种液压支架立柱立式新型拆装设备，包括机身架体部分(a)、机头与升降装置(b)，压拉缸机构(c)，工件送进装置(d)，工件送进油缸(e)，其特征在于：所述的机身架体部分(a)立梁和底座用钢板焊接成框架结构、立梁垂直地面安放、底座水平横卧，立梁和底座间用螺钉固定，组装成L型的框架布局；立梁内腔用来放置配重(2)，工件送进装置(d)的小车(28)底板可在底座导轨上移动；拧紧工作头(6)用液压驱动，采用高速小扭矩油马达带动两级摆线针轮减速器减速，输出端以內键套接方式连接主轴(8)、通过轴承(9)支撑在轴承座(7)内，棘轮(15)下端部固定拨盘(13)，拨盘(13)上有焊接牢固的两个卡爪，棘轮(15)固定在主轴(8)上；卡头夹板(11)由上、下两块形状相同的夹板构成，夹板间以定位套(12)定位、套夹安装在棘轮(15)棘齿端面上，棘齿上、下端面装有轴承(14)；两条增力油缸(17)颠倒对称布置在卡头夹板(11)两侧，活塞杆端部有一销轴孔，销轴(18)先穿过卡头夹板(11)两侧端凸出部位上的环形短槽孔、再穿过棘爪(20)尾部的通孔，最终将三者以铰接方式固连在一起，活塞杆与棘爪(20)、销轴(18)三者之间构成棘轮-棘爪推进装置，双棘爪(20)采用反向对称布置安装；所述的压拉缸座(27)其上端与横梁(23)用螺栓连接、立柱(22)底部预埋在地基内部，压拉缸(26)固定在压拉缸座(27)上，液压缸(24)通过推移销轴(25)推动压拉缸座(27)在横梁(23)内部沿滑道滑动，压拉缸(26)垂直安放在压拉缸座(27)的中心部位；所述的工件送进装置(d)的小车(28)底板框架底部有导轨，可在底座滑动轨道上移动，两举升油缸(29)、四根棘齿条(35)分组固定在小车(28)底板框架两侧，链条(33)一端固定在小车(28)底板框架基座台上，另一端绕过滑轮(32)向下固定在小车(28)底板上；举升油缸(29)活塞杆顶端用滑轮销(31)与滑轮(32)铰接，抱紧油缸(38)对向布置、缸体固定在小车(28)底板的上部框架内，活塞杆端头各装有一块V形块(40)；多齿块夹紧装置由虎钳连接销(41)、夹紧齿块(42)、虎钳(43)、夹紧油缸(44)组成，虎钳(43)两钳爪用连接销(41)连接固定在小车(28)底板的底部基座上，钳爪内均匀设置多个夹紧齿块(42)。

2.根据权利要求1所述的液压支架立柱立式新型拆装设备，其特征是：配重(2)的质量与机头主轴箱(1)相等或接近。

3.根据权利要求1所述的液压支架立柱立式新型拆装设备，其特征是：棘轮-棘爪推进装置的作用是控制增力油缸(17)与拧紧工作头(6)的接合或脱开、推进装置工作特点为单向超越离合方式，两增力油缸(17)活塞杆向前移动时、棘爪(20)自动卡牢在棘轮(15)相应齿槽内，后退时自动脱离棘轮(15)齿槽。

4.根据权利要求1所述的液压支架立柱立式新型拆装设备，其特征是：压拉缸(26)是大行程液压缸、装配立柱油缸时、压拉缸(26)可为其提供向下压入所需的轴向力，反之、拆卸油缸时，提供向上拉缸所需的轴向力。

5.根据权利要求1所述的液压支架立柱立式新型拆装设备，其特征是：工件送进油缸(e)缸体固定在底座上，其活塞杆头部连接在小车(28)底板的框架上，小车(28)底板可在其框架内做升降移动，活塞杆向上推移滑轮(32)时、链条(33)同时拉动小车(28)底板同步向上移动到合适高度，然后棘爪吸合电磁铁(34)推动棘爪(36)与框架上的棘齿条(35)相啮合，使其定位，定位后为避免举升油缸(29)受力、锁止销电磁铁(30)闭合，棘爪锁止销(37)卡住棘爪(36)使其不能回移。

6.根据权利要求1所述的液压支架立柱立式新型拆装设备，其特征是：立柱缸体采用液-机组合固定方式：液压升降、机械锁位，两抱紧油缸(38)推动活塞杆前移时、两V形块(40)可向里合拢夹紧立柱油缸。

7.根据权利要求1所述的液压支架立柱立式新型拆装设备，其特征是：夹紧齿块(42)靠齿槽内固定的永久磁铁吸牢，夹紧齿块(42)的数量为4-8块、根据待夹紧缸体直径选配。