大修后液压支架前立柱下降不到位的机理探讨.doc

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时间:2020-09-22

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1、大修后液压支架前立柱下降不到位的机理探讨韩智诚在公司的修理车间出现了这样一个场景,一架大修后的液压支架正在做动作试验。当双伸缩的立柱下降到还剩300mm时,活柱却无论如何也降不下来。先我们怀疑,是一根立柱的底阀打不开了。但又立即给了否认。无可争议的事实是在这个位置之前,支架是顺利落下的,就是所有立柱的底阀都是打开的。那么到了这个位置,如果有一根立柱的底阀突然关闭了,根据立柱的结构,它的中缸和缸体的相对位置要有几毫米的变化。我们经过仔细观察,支架落到这个位置时,所有立柱的中缸都纹丝不动。就是说立柱的底阀都没有变化。都

2、不存在突然关闭的情况。我们又分析是否是立柱的液控单向阀没有打开。按常理,这是不可能的,因为,如果有一个液控单向阀有问题,支架一开始就落不下,而不会在这个位置突然落不下了。常理是常理,事实是事实。既然底阀没有突然打不开的可能。就只有液控单向阀突然打不开可能的存在。我们将四根立柱的液控单向阀上的安全阀分别拧松。还真的发现异常了。三个安全阀拧松时,液控单向阀内已没有压力。仅有一个液控单向阀内存有压力。说明了两个问题,一个是,这个状态下,只有这根立柱承担着支架一些构件的自重。二是,这个立柱的液控单向阀确实没有打开。液控单向

3、阀的内部结构与支架的升降位置没有丝毫关系。它的打开与否只决定于控制压力。而支架的升降位置能否使控制压力变化,这倒是一个极有能的事。分析讨论中,阀组的职工将这根立柱从支架系统中甩开,单独做伸缩试验。这根立柱的表现又正常起来。既可以完全伸出,又可以完全缩进。再一次印证了液控单向阀的控制压力受到支架位置状态的变化也发生了变化。这一下子把问题变得复杂了。必须清楚支架在无载荷情况下,受力状态和液力的状态。出于时间的关系,我们没有机会立即给予分析,这架支架最后只是换了一根立柱解决了问题。通过了验收。这架支架处理完后,我们花了一

4、定的时间对支架在空负荷(即只存在支架构件自重)状态下的受力情况进行了分析。我们能看到的有关液压支架的参考书,对液压支架的受力分析都是在顶板压力下分析的。空负荷状态下的受力对支架的设计者来说是没有用处的。但是对我们却不然。作为支架的修理单位,完工的支架在出厂时能做的动作试验都是在空负荷下进行的。在这种状态下,往往会出现一些常识上看起来是异常的现象。当然,其中一些异常的现象确实是修理的质量存在问题。但也有一些是部件的性能都在要求只能,而略有差异而带来的一些看似异常的现象。要准确的判断和解释,支架在空负荷(即只存在支架构

5、件自重)状态下的受力情况分析显得特别重要。受力情况分析如下:从支架的正面看,支架是完全对称的。这样,我们首先将受力状况简化成从支架侧面看的平面体系内。我们将顶梁组件、掩护梁组件、前连杆、后连杆作为四个分离体。支架的后立柱,从运动图上看,基本是垂直的,所以和后立柱铰接的结点其受力方向是已知的。后立柱不再做分离体分析。而前立柱和水平线有一定的夹角,受自重的影响,和前立柱铰接的结点其受力方向是个变量。但考虑到这个夹角不大,前立柱自重的作用点和铰接点的距离很小。为简化计算,前立柱也不再做分离体分析。和前立柱铰接的结点其受力

6、方向简化为沿着立柱的轴线方向。(图1)图1经过这样的简化,我们可以在每个结点设定力的大小和方向两个参数,一共有8个未知数。有可从4个分离体中以每个结点的力距平衡得出8个方程式。这样,形成了一个8元一次方程组。理论上看,自然是有解的。我们可以利用矩阵的形式得到解。我们也试图这样做。但是由于众多的三角函数运算,是求解变的非常繁琐。我们利用Excel的功能,很快地用试算法得出了结果。为:Z9200/24/50液压支架降到最低位置时,前立柱受力为125KN;后立柱受力为42KN。支架升到最高位置时,前立柱受力为108KN;

7、后立柱受力为89KN。也就是说,在支架升架的过程中,前立柱的受力逐渐小,由125KN渐小至108KN。后立柱的受力逐渐大,由42KN增大至89KN。反之,在支架降架的过程中,前立柱的受力由108KN增大至125KN,后立柱的受力由,89KN渐小至42KN。至此,我们对液压支架在自重情况下的分析基本上有了结果,可以按这个结果来分析出现的各种现象。但操作工提出了一个现象。他们发现,当支架处在某一位置时,前立柱不动,只升后立柱,或后立柱不动只,升前立柱,到一定情况时,就升不动了。(见图2、图3)。图2图3可以想出,此时,

8、立柱活塞腔的压力已达到了试验泵站的调定压力。如果泵站的压力为10Mpa,立柱的负荷为615KN。这与上述的分析结果相差很大。是否是由于支架的结构使支架在这种操作状态时,载荷能逐渐增加到615KN?,如果是,我们将重新分析支架空载情况的受力。结论是,不是这样的。因为这两种操作方式,会使顶梁和掩护梁的夹角发生变化。当只升前立柱时,顶梁和掩护梁的夹角变大。当只升后

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