CN110131271A - 用于采煤井下支护液压支架的销轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于采煤井下支护液压支架的销轴，包括可贯穿液压支架销钉孔的销轴本体所述销轴本体端面周侧均布有至少一个以上的侧螺孔。本方案通过在销轴本体端面周侧均布设置的侧螺孔实现拔销力度的增加，即使用拔销器等方式与侧螺孔连接，根据发明人提供的侧螺孔力的实验数据可知，在拔销器拔销使用的力减少，但是，其多个侧螺孔产生的夹紧力使得销轴从销钉孔中取出。

Description

用于采煤井下支护液压支架的销轴

技术领域

本发明涉及煤炭开发的技术领域，具体涉及用于采煤井下支护液压支架的销轴。

背景技术

液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物，液压支架由液压缸（立柱、千斤顶）、承载结构件（顶梁、掩护梁和底座等）、推移装置、控制系统和其它辅助装置组成。一般液压支架安设在巷道或硐室的乳化液泵站供液。

当压力乳化液通过控制系统进入立柱后，支架就升起初撑顶板，随着顶板下沉，支架对顶板的支撑阻力增高，由安全阀来限定立柱内闭锁液体的压力，实现恒阻支撑。移架时先降缩立柱，使支架卸载和脱离顶板，然后动作推移千斤顶，以输送机（或相邻支架等）为支点实现移架，再以支撑的支架为支点推移输送机。液压支架还可通过各种千斤顶实现护帮、平衡、调架等各种不同的辅助动作，从而配合采煤机和刮板输送机实现工作面落煤、支护和运输的综合机械化。

然而，液压支架在井下使用的时间长，在井下恶劣的环境及重负荷的运转下，液压支架上的销轴容易产生锈蚀，有的锈蚀严重，严重磨损出现凹槽台阶，拆解困难；液压支架的销轴大部分是Φ160的，有部分小于Φ160的，其直径基本在Φ120—Φ160之间；同时，液压支架也存在受压变形弯曲现象，弯曲变形就容易使得销轴在液压支架的销钉孔内抱死，从而难以使用拔销器将液压支架的销轴取出。

因此，在井下实际拆解液压支架时，对于在销钉孔内抱死的销轴，通常会使用糊炮法，糊炮法是通过把炸药糊在销轴表面，人员撤离起爆，通过炸药爆破的方式产生较大的冲击力，使销轴与销钉孔之间松动，使得销轴移动一点距离；但是，这种方式很很危险的，不但不符合井下安全作业规范要求，而且容易造成煤尘爆炸，销轴等零件损坏，如变形、破裂、弯曲等，造成二次修复销轴的困难增大，施工困难加剧，浪费时间。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于如何解决液压支架上的销轴在销钉孔内抱死，从而难以将液压支架的销轴取出的问题。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

用于采煤井下支护液压支架的销轴，包括可贯穿液压支架销钉孔的销轴本体，所述销轴本体端面中部设置有中心螺孔，所述销轴本体端面周侧设置有至少一组的侧螺孔。

本方案通过在销轴本体端面周侧设置的中心螺孔和一组侧螺孔，在螺孔内旋入螺杆，配合使用拔销器等方式与螺孔内的螺杆连接，通过外力作用在螺杆上向外拉动螺杆，进而拔出销轴本体；根据发明人提供的侧螺孔受力的实验数据可知，在拔销器拔销使用的力减少，但是，其多个侧螺孔产生的夹紧力使得销轴从销钉孔中取出。

进一步，一组所述侧螺孔分别设置在所述中心螺孔的两侧。将一组所述侧螺孔分别设置在中心螺孔的两侧，使得销轴本体在受到拔销器的拉力下，销轴本体两侧的力均受到拉力。

进一步，一组所述侧螺孔沿所述销轴本体直径对称设置。将侧螺孔设计为呈对称设置的侧螺孔，这样，就能保证在拔销过程中，呈对称设置的侧螺孔受力均匀，因此，侧螺孔应力集中，进而能够巧妙且省力将销轴拔出。

进一步，所述侧螺孔中心点到所述销轴本体侧面的距离是所述侧螺孔中心点到所述中心螺孔中心点的距离的1/3。在销轴本体中心点设置中心螺孔也可与拔销器匹配，通过中心螺孔和侧螺孔共同对销轴产生夹紧力，在拔销器的作用下，将销轴拔出。

进一步，所述侧螺孔的孔深小于所述中心螺孔的孔深。这样设计，使得拔销器的螺杆对中心螺孔产生的拉力大于拔销器的螺杆对侧螺孔产生的拉力，这样能够避免位于销轴端面周侧的侧螺孔受力过大，进而销轴端面周侧产生形变。

进一步，所述中心螺孔的直径大于侧螺孔的直径。这样设计，使得中心螺孔承受主要的拔销器的拉力，而侧螺孔承载分散的应力，这样，就防止销轴中心点应力过于集中，而损坏了销轴。

进一步，所述中心螺孔的公称直径为36mm，所述侧螺孔的公称直径为22mm。

进一步，所述中心螺孔的直径与所述侧螺孔的直径相等。这样设计，就方便增加拔销器的螺杆的互换性，只需要做一种尺寸的螺杆，就可适应于中心螺孔和侧螺孔。

进一步，所述侧螺孔为2、4、6或8个。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明通过拔销器的螺杆与侧螺孔、中心螺孔相配合，进而侧螺孔和中心螺孔均对拔销器进行夹紧，使得拔销器对销轴产生的应力分散，让销轴端面周侧及中心均受到拉力，进而轻松的将销轴从销钉孔内拔出。

2、本发明采用多个侧螺孔实现销轴的拔取，销轴拔取后，可进行简单修复或者二次加工，修复或加工后的销轴可重新使用，这样实现节省成本。

附图说明

图1为本发明用于液压支架的销轴的示意图。

图2为图1用于液压支架的销轴的俯视图。

图中：销轴本体1、侧螺孔2、中心螺孔3。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本实施例：参见图1和图2，用于采煤井下支护液压支架的销轴，包括可贯穿液压支架销钉孔的销轴本体1，销轴本体1端面中部设置有中心螺孔3，销轴本体1端面周侧设置有至少一组的侧螺孔2，侧螺孔2为2、4、6或8个。

一组侧螺孔2分别设置在中心螺孔3的两侧，且一组侧螺孔2沿销轴本体1直径对称设置，同时，侧螺孔2中心点到销轴本体1侧面的距离是侧螺孔2中心点到中心螺孔3中心点的距离的1/3，另外，侧螺孔2的孔深小于中心螺孔3的孔深，中心螺孔的直径大于侧螺孔的直径，或者中心螺孔3的直径与侧螺孔2的直径相等，中心螺孔的公称直径为36mm，侧螺孔的公称直径为22mm。

中心螺孔的直径大于侧螺孔的直径，这样设计，使得中心螺孔3承受主要的拔销器的拉力，而侧螺孔2承载分散的应力，这样，就防止销轴中心点应力过于集中，而损坏了销轴。或者中心螺孔3的直径与侧螺孔2的直径相等，就方便增加拔销器的螺杆的互换性，只需要做一种尺寸的螺杆，就可适应于中心螺孔3和侧螺孔2。

另外，将一组侧螺孔2分别设置在中心螺孔3的两侧，且一组侧螺孔2呈对称设置，就能保证在销轴本体1在受到拔销器的拉力下，销轴本体1两侧的力均受到拉力，因此，侧螺孔2应力集中，进而能够巧妙且省力将销轴拔出。

在销轴本体1中心点设置中心螺孔3也可与拔销器匹配，通过中心螺孔3和侧螺孔2共同对销轴产生夹紧力，在拔销器的作用下，将销轴拔出。同时，由于拔销器的螺杆对中心螺孔3产生的拉力大于拔销器的螺杆对侧螺孔2产生的拉力，这样能够避免位于销轴端面周侧的侧螺孔2受力过大，进而销轴端面周侧产生形变。

因此，通过多个侧螺孔2实现销轴的拔取，销轴拔取后，可进行简单修复或者二次加工，修复或加工后的销轴可重新使用，这样实现节省成本。

为了进一步验证本发明的有益效果，发明人对销轴作了以下试验：

1、受力分析

由于开采煤层存在一定倾角，导致液压支架安装摆放也随着煤层的变化而变化，考虑受力综合因素，销轴与液压支架的配合因工况的恶劣程度而有较大的差异；而大倾角的液压支架销孔与销轴（直径φ160）之间误差≤0.5mm，通过对重庆的矿井液压支架销轴的受力进行分析，主要有以下几点：（1）由于工作环境导致销轴连接液压支架的顶板与尾部的部分以及销轴严重锈蚀，对液压支架的孔轴与销轴相互移动产生阻力；（2）由于支架顶梁、掩梁、底座的长时间（3个月以上）工作受力状态，造成支架顶梁、掩梁、底座相互间铰接孔不同心，使得销轴承受复杂的径向力而导致孔轴摩擦力增大。为了拔出销轴，需要外加近180吨左右的拉力。

2、销轴端部中心螺孔螺纹强度校核

（1）中心螺孔螺纹抗拉强度计算

中心螺孔的公称直径不小于侧螺孔的公称直径，本计算中选取中心螺孔公称直径D=36mm，螺距P=4；螺纹孔深L≥40mm；螺杆材料为35CrMo合金结构钢，σ_b=980MPa

销轴材质：27SiMn，σb=980MPa；

应力截面积：As=0.7854（d-0.9328P)²=817mm²

保证载荷F1=As×σb=800660N=80.07t

（2）与中心螺孔配合的拉杆抗拉强度（反算拉杆强度）

螺杆规格M36，应力截面积：As=0.7854（d-0.9328P)²=817mm²

螺杆材料为35CrMo合金结构钢，Sp=σb=1200MPa

F2=As×σb=As×Sp=817×1200=980400N≈98.04t

F1＜F2

因此，销轴的螺纹孔内的螺纹在受拉时安全性小于螺杆；拔轴器其使用的拔销拉力180t左右，这时需要的拔销力F=180t拔销拉力＞F2=98.04t＞F1=80.07t时，销轴的螺纹承受不住。

为此我们在原直径φ160的销轴端面钻孔攻丝6-M22的螺纹，用加长螺杆配合穿心千斤顶进行拉拔。

3、销轴端部侧螺孔螺纹强度校核

（1）侧螺孔螺纹抗拉强度计算

侧螺孔的公称直径应该小于或等于中心螺孔的公称直径，本计算中选取侧螺孔内螺纹规格M22，螺距P=2.5mm；

销轴材质：27SiMn，σb=980MPa；

应力截面积：As=0.7854（d-0.9328P)²=303mm²

保证载荷F3=As×σb=296940N=30.3t

（2）与侧螺孔配合的拉杆抗拉强度（反算拉杆强度）

螺杆规格M=22，应力截面积：As=0.7854（d-0.9328P)²=303mm²

螺杆材料为35CrMo合金结构钢，Sp=σb=1200MPa

F4=As×σb=As×Sp=303×1200=363600N≈37.1t

F3＜F4

因此，6个M22螺杆（12.9级）每个螺杆能承受30.3吨拉力，那么在销轴端面重新钻孔攻丝6-M22,一共得到30.3×6≈181.8吨拉力，中心保留原M36螺纹，装1个M36螺杆（12.9级）能承受80.07吨拉力，按此设计销轴能获得181.8+80.07=261.87吨拉力。

另外考虑螺栓组受力有差异，取不均衡系数K=1.2

设计销轴承受拉力Fs=Fl/K=261.87/1.2=218.2t＞F=180t

通过在销轴本体1端面周侧设置的一组侧螺孔2实现拔销力度的增加，即使用拔销器等方式与侧螺孔2连接，根据发明人提供的侧螺孔2受力的实验数据可知，在拔销器拔销使用的力减少，但是，其多个侧螺孔2产生的夹紧力使得销轴从销钉孔中取出。

同时，通过拔销器的螺杆与侧螺孔2、中心螺孔3相配合，进而侧螺孔2和中心螺孔3均对拔销器进行夹紧，使得拔销器对销轴产生的应力分散，让销轴端面周侧及中心均受到拉力，进而轻松的将销轴从销钉孔内拔出。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.用于采煤井下支护液压支架的销轴，包括可贯穿液压支架销钉孔的销轴本体，其特征在于，所述销轴本体端面中部设置有中心螺孔，所述销轴本体端面周侧设置有至少一组的侧螺孔。

2.根据权利要求1所述用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，一组所述侧螺孔分别设置在所述中心螺孔的两侧。

3.根据权利要求1所述的用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，一组所述侧螺孔沿所述销轴本体直径对称设置。

4.根据权利要求1所述的用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，所述侧螺孔中心点到所述销轴本体侧面的距离是所述侧螺孔中心点到所述中心螺孔中心点的距离的1/3。

5.根据权利要求1所述的用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，所述侧螺孔的孔深小于所述中心螺孔的孔深。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，所述中心螺孔的直径大于侧螺孔的直径。

7.根据权利要求6所述的用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，所述中心螺孔的公称直径为36mm，所述侧螺孔的公称直径为22mm。

8.根据权利要求1-5任一项所述的用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，所述中心螺孔的直径与所述侧螺孔的直径相等。

9.根据权利要求1-5任一项所述的用于采煤井下支护液压支架的销轴，其特征在于，所述侧螺孔为2、4、6或8个。