支架立柱端盖拆装机液压系统的改进

一、前言

液压支架立柱端盖拆装机是维修综采设备时用来拆装液压支架立柱端盖的专用工装设备。因其可显著减轻工人的劳动强度，提高工作效率而受到维修现场工人的欢迎，并广泛使用。目前应用较多的机型是低速大扭矩马达直接驱动卡盘推移千斤顶推进立柱，定量泵节流调速运转时的稳定性很差，有时会出现爬行现象；由于马达的输出功率较大，采用效率低的开式节流调速系统，也会造成较大功率损失；端盖和立柱缸体间是螺纹联接，旋开和装配端盖时，端盖和立柱缸体之间要产生轴向位移。现有机型大多是采用浮动卡盘来补偿此位移，但由于卡盘是在较大的负载转矩下转动，此时产生轴向移动会加剧浮动轴的磨损，也使其支撑轴受到较大的轴向载荷，缩短了使用寿命。

二、液压系统设计

针对使用中存在的主要问题，我们对系统进行了以下几个方面的设计改进：

1.采用轴向柱塞马达通过减速箱驱动卡盘的高速方案取代大扭矩马达直接驱动卡盘的低速方案，以提高卡盘低速运转的稳定性，使系统能可靠工作。因减速器需较大的速比，所以采用了二级圆柱齿轮传动加一级行星传动的传动方案。

2.主回路采用具有恒功率输出特性的压力反馈式伺服变量斜盘式轴向柱塞泵的轴向柱塞马达组成的闭式容积调速系统取代节流调速的开式系统，显著提高了系统的效率，减少小功率损失，节约了能源。

3.为避免卡盘在拆装端盖时产生轴向位移，减少卡盘浮动轴向的磨损，最好是采用液压伺服系统控制推移千斤顶的动作，使其反向移动的距离等同于产柱缸体在拆装时产生的轴向位移。但液压伺服系统的结构复杂，对工作环境要求高，元件制造精度和成本高，维护也困难。为简化设计，采用“Y型”中位机能的3位4通换向阀来控制推移千斤顶的动作，既能满足拆装工作的要求，又使得卡盘在拆装工作中仅随很小的轴向力，重新设计后的液压系统如图1所示。

Fig.1 Work principle of detacher system

1.泵2.3.4单向阀5.梭形阀6.高压安全阀7.马达8.减速箱9.卡盘10.立柱11.推移千斤顶12.换向阀13.联轴器14.节流阀15.背压阀16.冷却器17.19过滤器18.辅助泵20.溢流阀21.油箱

三、工作原理分析

该系统采用具有恒功率输出特性的压力反馈式伺服变量斜盘式轴向柱塞泵和轴向柱塞马达组成的容积调速系统，泵的流量可随拆卸端盖时的阻力矩的不同自动调节，靠改变泵的排汕方向来改变马达的转向，以满足拆装工作的要求，提高系统的效率。为了弥补泄漏设置了辅助泵（摆线转子泵）18，通过单向阀2或3向主回路的低压侧补油，辅助泵的工作压力是由溢流阀20调定。单向阀4的作用是防止系统吸空，实现低压保护。主回路高压侧的压力油经梭形阀5作用在高压安全阀6的进油口,当压力超过其调定值(16Mpa)时,该阀即开启卸载,将油液经背压阀15和冷却器16排主油箱,马达停止运转,实现了高压保护.梭形阀5近可将系统中部分热油从主回路的低压侧经该阀的上位或下位排出,现以背压阀15和冷却器16排回油箱,实现了热交换.主回路低压侧的压力由背压阀15调定.马达的输出轴通过减速器8、驱动卡盘9和立柱10的端盖，立柱的轴向移动则由推移千斤顶11实现。因立柱是支撑地托辊上，移动阻力较小，较低的压力（约1Mpa）即可使千斤顶推动立柱。所以，千斤顶所需要压力油可由辅助泵提供。在千斤顶进油路上串联了一可调节流阀14，用以调节立柱的推移速度。立柱的运动方向是由“Y”型中位机能的三位四通阀12控制。工作时，应使千斤顶先动作，当立柱被移送到位后，即将此阀打到中位，使千斤顶处于浮动状态后，再开动马达拆卸端盖，产生的轴向力将迫使立柱缸体后退，千斤顶缩回，而端盖和卡盘的轴向位置则保持不变，在装配端盖时，千斤顶的活塞又随立柱缸体产生的向前（图中向左）的轴向位移而伸出，实现了位移补偿，端盖和卡盘的轴向位置仍保持不变，在这两种情况下，作用在端盖和卡盘上的轴向力都是立柱缸体移动时的摩擦阻力，其值很小，不会使卡盘产生轴向移动，既减轻了卡盘浮动轴的磨损，也减少其支撑轴随到的轴向载荷，提高了其使用寿命和工作可靠性，不失为一种简单、可靠和有效的设计。

系统中主泵的额定压力和马达的排量应根据拆卸立柱端盖时需要的最大力矩（可通过计算确定）而定，泵的额定流量和减速箱的速比则应根据卡盘的工作转速（一般为2-15r/min）确定；辅助泵的额定流量可选为主泵流量的25%左右，补汕压力应高于主回路低压侧的压力，系统中其余液压元件的规格应根据所通过流量和工作压力选定。

除了进行专门的设计和制造以外，对使用较多的MLS3-170型采煤机的牵引部液压系统做适当改造，用其作为驱动卡盘的动力源，将卡盘固装于驱动链轮的输出轴上，现将其整体安装在原拆装机的机架上，然后再对推移千斤顶的油路和控制论著进行适当的改装，即可方便地实现上述设计。这样，既改善了拆装机的性能，提高了其工作可靠性，又实现了旧物利用。