浅论采煤机调高油缸活塞防拉脱的有效改进措施

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1、浅论采煤机调高油缸活塞防拉脱的有效改进措施［摘要］本文浅析采煤机液压调高油缸活塞拉脱影响生产的情况、调高油缸工作原理、活塞拉脱的原因分析，以及防止采煤机油缸活塞拉脫的技术改进方法。［关键词］釆煤机；调高油缸活塞；原理；拉脱原因；改进措施中图分类号:U464.231文献标识码:A文章编号:1009-914X(2014)46-0020-011引言煤矿井下正常使用的采煤机，在进行割煤工作期间，往往会因地质条件的变化，使得截割到较硬的煤层顶、底板或其它夹杂物时，导致截割部分的载荷突然增大，从而造成了调高油缸的活塞从

2、活塞杆上拉脱下来，引起摇臂出现故障，以致无法工作。分析、找出其活塞拉脱的活塞原因，制定相应的技术改进措施,才能保障采煤工作面的正常生产。2采煤机调高油缸工作原理现以6MG200-W型采煤机调高油缸为例，分析其工作原理。该类采煤机调高液压系统，见如图1(a)所示。采煤机左、右摇臂的升降，则由左、右手动换向阀分别控制。当手动换向阀打至升位时，油缸B腔进油、A腔回油，摇臂升起；当手动换向阀打至降位时，油缸A腔进油、B腔回油，摇臂降下；当手动换向阀打至闭锁位时，油缸A、B两腔的油液不进不出，这时摇臂即处于某个位置不

3、动。工作期间，两个高压溢流阀分别与油缸的A、B腔相通，其调定压力为27.5MPa0当截割部的载荷增大或过载时，就会使得油缸A、B腔中的某一腔的油压达到或超过该调定压力值，则与其相关的溢流阀即溢油卸载，从而使油压降至27.5MPa以下，以防止造成液压系统或机械上的损坏事故发生。3调高油缸活塞拉脱原因分析采煤机调高油缸的活塞与活塞杆之间的联接、固定方式，见图1(b)所示。其中活塞是靠半环5、挡环4配合轴用挡圈3固定于活塞杆2上来防止拉脱的。工作时的采煤机，其截割部载荷突然增大或过载时，油缸A腔中的油压就会经常接

4、近或达到临界值27.5MPa,这时活塞所承受的A腔压力油的轴向压力(Fy),主要是靠固定活塞用的轴用挡圈阻力(Fqz)和挡环与活塞杆之间的摩擦阻力(fhm)之和相抗衡的，其具体表达式为：Fy=Fqz+fhm。根据这个原理分析，并对照实物的实际损坏情况可知，其活塞脱落的原因主要由两方面因素造成：①由于①70mm轴用挡圈材质强度低，而在Fy经常接近或达到临界值时，从而造成了其断裂，这就失去了阻挡作用；②因挡环与活塞杆之间是过渡配合，当轴向阻力相对较小，而在非正常油压状态下时，就难以起到有效的防脱作用，从而造成了

5、事故的发生。4防止采煤机油缸活塞拉脱的改进根据以上分析,从提高材质强度、增加轴向阻力，以及挡环的拆装及防滑扣设计等角度出发进行技术改进，即可避免此类事故的发生。1）尽量提高材质强度。一是取消①70mm轴用挡圈；二是将挡环材质由原45#钢改用强度性能较优质的合金钢。性能等级选12.9级，抗拉强度极限为ob=1220N/mm2o2）尽力增加轴向阻力。将挡环与活塞杆之间的过渡配合，改为螺纹副配合，以便增加轴向阻力。其中螺纹副参数的选择与确定方法为：①螺纹牙型选择。圆柱螺纹主要有大径、中径、小径、牙型角a、牙型斜角

6、B、升角入等参数。根据机械原理关于螺纹副（即斜面副）摩擦的有关公式可知，螺纹的自锁条件为：入WpV,式中pV为当量摩擦角。螺纹副材料的摩擦系数为f时：Pv=arctan(f/cosB)。由此可知，B愈大，pv愈大，愈易满足自锁条件。三角螺纹8=30°,而比其它螺纹的B都大，所以自锁性最好。细牙螺纹升角入更小，自锁性更好，故一般选择细牙三角螺纹。②螺纹副受力分析计算。活塞所受的最大轴向压力为:P=h(D2-dg2)/4pmax=263453.9(N),式中：D为活塞直径(mm)；dg为活塞杆直径，(mm)；p

7、max为最大油压，取27.5MPa0在图1(a)中，当A腔中的油压达峰值27.5MPa时，忽略活塞与油缸壁之间、活塞与活塞杆之间及半环等的阻力，期挡环所受的最大工作压力F~P=263453.9No查《机械设计手册》可知，强固联接工作压力有变化的情况下，残余预紧力Kp‘推荐值为(0.6-1.0)F,故取Kp‘=0.8F=210763.1N,则挡环所受总拉力为：K=Kpz+F=474217No再查《机械设计手册》可知，金属与金属直接连接时：Cb/(Cb+Cm)推荐值为0.2〜0.3之间,所以取Cb/(Cb+Cm

8、)=0.25o此时挡环所需预紧力为：Kp=K-F?Cb/(Cb+Cm)二408354N。显然，其所需的预紧力达到较大值。3)合理进行挡环的拆装与防滑扣设计。为了拆装的方便，可以将挡环外缘加工成4个均匀对称的矩形凹槽(宽14mm＞深6mm)o装卸时只要用扁铲卡在凹槽内，然后用铁锤敲击扁铲的另一端，这样便可轻松的拆装挡环了。为防止挡环螺纹滑扣而失去固定活塞的作用，可以在活塞杆上(挡环位置的外侧)沿径向打一①12mm的