矿用液压支架销轴维修液压千斤顶拔轴器设计

目录

前言 ......................................................................................................................... I 摘要 ........................................................................................................................ I I ABSTRACT.......................................................................................................... III 1液压拔轴器的概述 . (1)

1.1液压拔轴器的结构及工作原理 (1)

1.2液压拔轴器在煤矿液压支架底板连接销轴维修中的应用 (2)

2矿用液压支架销轴维修液压千斤顶拔轴器设计 (4)

2.1液压支架底板连接销轴的失效分析 (4)

2.2液压支架失效销轴井下维修方法 (4)

2.2.1工况分析 (4)

2.2.2维修方法 (5)

2.3液压拔轴器总体方案拟定 (6)

2.3.1液压拔轴器的选型 (6)

2.3.2总体方案拟定 (8)

2.4拔轴器结构设计及计算 (9)

2.4.1液压缸的设计和计算 (9)

2.4.3拔轴器螺栓连接结构设计及计算 (12)

3拔轴器的设计要求及使用维修 (15)

3.1技术要求 (15)

3.2使用维修 (15)

4结束语 (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

前言

随着液压支架设计与制造技术的日益发展，工作阻力越来越大，液压支架全生命周期的产品服务也占据了极其重要的地位，大工作阻力支架铰接轴的拆卸研究，扩展了不同工作阻力支架大修的范围，使支架顺利解体，为矿井工作面的不断开采，定期升井，换面继续使用提供了有利的技术保障。

矿生产机械设备中零部件之间多采用销轴联接，由于阻力很大，销轴经常受损，因而就要对这些进行维修，这就需要将损坏的销轴进行拆卸，在销轴拆卸和更换中，专用工具——带锤不但劳动强度大，而且工作安全系数不高。采用液压动力设计的液压拔销器很好的解决了以上问题。液压支架通常分成前梁、顶梁、前后边杆和底座等部件之间采用销轴联接。采煤机的摇臂和机架之间也采用销轴联接。这些销轴有的是主要受力元件，属于易损坏元件，有的联接重要部件，需经常拆卸。

针对液压支架结构件之间的连接销轴，大而长，拔出困难的问题，设计了一种液压拔销器，靠液压力，将销轴从支架结构件中拔出。液压支架是煤矿采煤常用的支护设备，我公司是生产液压支架的专业厂家。液压支架是靠销轴连接的四连杆机构。随着液压支架规格型号越来越大，各个结构部件之间的连接销轴也越来越大，销轴大小由原来的 80 × 400 增大到现在的 190 ×750，销轴的装配固然麻烦，而销轴的拆卸也是一个非常棘手的问题。针对市场上大型液压支架的需求量日益增大，大型液压支架的生产量相继增大。大型液压支架体积大、重量大，在制造过程中返修、在发货时、在销售到煤矿下井时，都需要将大型液压支架拆开成部件，以方便返修、运输、下井，因此研制一种专门的拔销器来解决支架的拆卸难题，对我厂及国内同行各厂都具有重要的现实意义。

矿用液压支架销轴维修液压千斤顶拔销器设计

摘要

针对液压支架结构件之间的连接销轴，大而长，拔出困难的问题，设计了一种液压拔销器，靠液压力，将销轴从支架结构件中拔出。液压支架是煤矿采煤常用的支护设备，销轴的装配固然麻烦，而销轴的拆卸也是一个非常棘手的问题。大型液压支架体积大、重量大，在制造过程中返修、在发货时、在销售到煤矿下井时，都需要将大型液压支架拆开成部件，以方便返修、运输、下井，因此研制一种专门的拔销器来解决支架的拆卸难题。

关键词：销轴;液压支架; 液压拔销器

MINING HYDRAULIC SUPPORT PIN SHAFT REPAIR HYDRAULIC JACK PULL PIN SYSTEM DESIGN

ABSTRACT

For the connection between the hydraulic support pin structure, large and long, pull out a difficult problem, we designed a hydraulic pin puller, by hydraulic pressure, the pin pulled out from the support structure member. Hydraulic support coal mining is common support equipment, although the trouble pin assembly, disassembly and pin is a very difficult problem. Large hydraulic support bulky, heavy, rework in the manufacturing process, at the time of shipment, the sales to go down the coal mine, they all need to stand apart into large hydraulic components to facilitate repair, transportation, go down, so the development of a a special pin puller to solve the problem demolition bracket. KEYWORDS pin; hydraulic support; hydraulic pin puller

1 液压拔轴器的概述

1.1 液压拔轴器的结构及工作原理

液压拔轴器用于维修孔内损坏圆柱形销轴（弯曲变形或铰接）的一种专用装备。液压拔轴器结构如图1-1所示，主要由1千斤顶2支撑架3 法兰盘4 连接螺栓5销轴6 B型销构成。

图1-1 液压拔销器

1 千斤顶

2 支撑架

3 法兰盘

4 连接螺栓

5 销轴

6 B型销

销轴的拔出不同于销轴的装入，销轴装入时，是先将两结构件的孔对正，再将销轴打入，由于销轴孔和销轴外园之间有1㎜的间隙，销轴打入时不需要太大的力，而销轴在拔出时，由于结构件重量大，如ZZ13000支架，光顶梁就有6吨重，结构件压住销轴的一端；另外，由于支架两结构件的不同轴，销轴在拔出时，必须有足够大的动力，考虑到制造厂和用户煤矿都有高压泵站，用高压液压缸作动力可满足我们的需要]1[。

液压拔轴器拔轴时，按照图1-1所示，先将连接螺栓4通过铰接轴顶端的螺纹孔和铰接轴连接在一起，然后将拔轴器的法兰盘3顶在侧板铰接孔处，伸出活塞杆用销轴5将连接螺栓4和活塞杆连接在一起，用B型销6固定好，千斤顶有杆腔进油，收缩活塞杆，通过千斤顶输出拉力。将铰接轴拔出（该套拔轴器在系统供液压力31.5MPa时，额定拉力约为250kN)]2[。

于销轴长度750㎜，如果采用一次拔出，势必造成液压缸行程很大，从而增大了拔销器的体积和重量，使拔销器在装上和拆下时显得费力，故考虑采用分步拔销方式，

利用液压缸伸出，缩回，再伸出，再缩回来将销轴从结构件中一步一步拔出。

销轴在拔出时，必然有一个力作用在销轴周围的侧板上，欲使拔销器紧贴在侧板上，保证拔销器在拔销时不打滑，拔销器端面应做成活动连接，并在端面上加工有防滑槽，并施加一予紧力，使拔销器紧贴在支架侧板上]3[。液压拔轴器使用时操作步骤如下：

（1）根据产品销轴螺孔大小选择拔销器连接螺栓；

（2）将连接螺栓装在拔销器末端；

（3）将行车或其他起吊装置将拔销器吊起；

（4）将连接螺栓与产品销轴螺孔相连接；

（5）将操纵阀接口与高压软管相接；

（6）搬动操纵阀，推移缸无杆腔进液，有杆腔回液，使支承外套右移；

（7）将操纵阀搬到中位，将支承套中的三根螺杆拉出，并使卡爪端面紧贴支架侧板，并拧紧螺母，使卡爪对侧板施加一预紧力；

与步骤6相反的方向，搬动操纵阀，有杆腔进液，无杆腔回液，这时，推移缸活塞杆及与它相连的外支承套不动，推移缸缸筒相对于活塞杆朝远离销轴的方向移动，销轴在缸筒的带动下被拔出。

1.2 液压拔轴器在煤矿液压支架底板连接销轴维修中的应用

矿生产机械设备中零部件之间多采用销轴联接，由于阻力很大，销轴经常受损，因而就要对这些进行维修，这就需要将损坏的销轴进行拆卸，在销轴拆卸和更换中，专用工具——带锤不但劳动强度大，而且工作安全系数不高。采用液压动力设计的液压拔销器很好的解决了以上问题。液压支架通常分成前梁、顶梁、前后边杆和底座等部件之间采用销轴联接。采煤机的摇臂和机架之间也采用销轴联接]4[。这些销轴有的是主要受力元件，属于易损坏元件，有的联接重要部件，需经常拆卸。

如图1-2所示，支架结构件顶梁、掩护梁、连杆、底座之间的连接靠销轴连接，使支架成为四连杆机构，怎样将装好的销轴从结构件中容易地拔出? 这是我们要研究的课题。

图1-2 矿用液压支架结构示意图

表l为济二矿11303综放工作面ZFS5600型液压支架和MYTS-900型采煤机主要销轴型号及更换(拆卸)次数统计表]5[。

表l销轴使用情况统计表

液压支架采煤机

销轴尺寸（mm）直径

25 30 40 50 60 70 80 80 长度

130 175 95 300 210 440 480 400

更换（拆卸）次数

25 16 32 18 18 6 5 22

传统的拔销轴工具为带锤，拔销轴时将导杆带丝的一端，拧人销轴的丝孔中，工人手抱重锤沿导杆迅速撞击带有端头的导杆另一端，销轴的拔出量取决于重锤运动的快慢，这种方式不但劳动强度大，而且不利于安全生产]6[。

2 矿用液压支架销轴维修液压千斤顶拔轴器设计

2.1 液压支架底板连接销轴的失效分析

煤炭是我国的第一能源,我国煤炭90%以上的生产作业是在地下进行的，与一般工、农业生产机械相比,矿用生产中的液压支架工作环境有以下特点: （1）工作环境恶劣，设备时刻处于粉尘、水汽以及有害气体的包围之中；

（2）工况条件苛刻，大多数机械设备是在高速、重载、振动、冲击、摩擦和介质腐蚀等的工况条件下工作；

（3）运行时间长，绝大部分机械设备不分昼夜，长年累月连续作业；

（4）润滑条件差，由于环境恶劣，工况苛刻，加上停机时间短，这就使得机械零部件得不到良好的润滑和维护；

（5）液压支架支护岩顶压力突然增大，造成液压支架支承力突增。

因此，煤矿机械的磨损失效现象极其严重，由此而引发的设备故障和安全事故时有发生，造成的经济损失和危害难以估量。随着我国煤矿机械化程度的日益提高，机械设备的磨损失效问题越来越突出，因此研究减缓煤矿机械的磨损失效对煤矿高产、高效和安全生产具有十分重要的意义,也是一项非常迫切的任务]7[。

综上所示，液压支架底板连接圆柱形销轴主要失效形式为：锈蚀、弯曲变形、铰接、断裂等等。

2.2 液压支架失效销轴井下维修方法

2.2.1 工况分析

矿用机械设备可以分为煤矿机械和煤矿仪器以及附件设备等，其中主力设备包括采煤机掘进机支架运送设备等]8[。为满足矿井在生产过程中特殊的物理环境和安全生产要求，矿用机械设备的工况及结构具有以下特点：

（1）矿井空间有限，要求煤矿机械结构紧凑、体积小、导致轴承和齿轮承受的压力和负荷较大；

（2）矿井工作条件多变，负荷变化大，要求煤矿机械便于移动，且便于维修；

（3）矿用机械多属于重负荷 中速或低速转动，大多要求频繁启动 停机时的冲击负荷，设备齿间的瞬间压力大；

（4）矿井环境恶劣，空气潮湿，有岩尘煤尘及瓦斯（主要成分是甲烷）及含硫气体（二氧化硫硫化氢），因此煤矿机械要满足防火防爆防锈和防腐蚀等要求。

（5）露天煤矿的机械要承受恶劣天气以及大幅度的高低温变化。

为避免这些不利情况，这就要求设计者必须到矿上实际了解工况，并征求操作者建议，方可设计出满意的工装来]11[。

2.2.2 维修方法

（1）人工用带锤敲击

拔销轴时将导杆带丝的一端拧人销轴的丝孔中，工人手抱重锤沿导杆迅速撞击带有端头的导杆另一端，销轴的拔出量取决于重锤运动的快慢，这种方式不但劳动强度大，工作空间大，而且不利于安全生产。

（2）热胀冷缩法

用乙炔加热至钢铁发红，利用热胀冷缩的方法拔出销轴。此种方法的缺点是要求工作空间大，设备复杂，且容易引起爆炸，非常危险，不适合在煤矿下操作。

（3）使用液压拔轴器拔轴法

液压拔轴器靠液压力，将销轴从支架结构件中拔出。液压拔轴器结构简单紧凑，体积小，要求作业空间小，非常适合井下操作，且拔轴器的工作范围较广。操作强度比人工带锤敲击小，拔轴平稳。

液压支架大修的周期一般为3~2 年，或者是采完200~100万t 煤。大修内容：支架架体，包括顶梁、底坐、掩护梁、前梁、伸缩梁、四连杆、侧护板、护帮板、推移框架等全面解体、清洗、检查!修理或更换。检查侧护板复位弹簧及各销轴。立柱和千斤顶全部分解清洗!检查。阀类全部分解!清洗!更换损坏的零件与密封件。高压油管逐个检查，并检查相应的接头!接头座，更换全部接头密封件。给大修合格的支架除锈、喷漆，作好检修、试验记录]13[。

2.3 液压拔轴器总体方案拟定

2.3.1 液压拔轴器的选型

研究不同大工作阻力支架的主铰接轴的受力分析，对在不同工作环境下各种拆卸方式的工作原理N优缺点及实际使用过程的现场跟踪服务，分析在使用中的不足之处，进一步完善大阻力支架主铰接轴的拆卸方案，达到针对不同拆卸情况实行科学的N有效合理的拆卸，提高大修拆卸效率和降低零件拆卸过程损坏率的目的。目前，应用较广的拔轴器有以下类型]14[。

（1）撞锤式拔轴器

撞锤式拔轴器如图2-1所示，拔轴时要先选择合适的拉杆头 4 和将要被拔的铰接轴通过螺纹副连接在一起，然后和锁紧螺母1、撞锤2、拉杆3按图示方式连接好，将锁紧螺母1锁紧，使整个拔轴器轴心和被拔的铰接轴轴心保持一致，滑动撞锤2，使撞锤2撞击锁紧螺母1，锁紧螺母1 带动拉杆向外拔出铰接轴]12[。

图2-1 撞锤式拔轴器

1.锁紧螺纹

2.撞锤

3.拉杆

4.拉杆头

优缺点：撞锤式拔轴器制作简单，制造成本低，工作原理简单，无需配套设施（如液压系统等），能对被拔铰接轴产生脉冲式的震动撞击，拔轴的效果比不能震动的效果好很多；其工作动力全部靠人工，劳动强度大；撞击时有可能产生明火花，不适合在高粉尘，高瓦斯工作面拔轴]15[。

（2）撑杆式液压拔轴器

撑杆式拔轴器如图2-2所示，先将连接螺栓4通过铰接轴顶端的螺纹孔和铰接轴

连接在一起，然后将拔轴器的法兰盘3顶在侧板铰接孔处，伸出活塞杆用销轴5将连接螺栓4和活塞杆连接在一起，用B型销6固定好，由杆腔进液，收缩活塞杆，将铰接轴拔出（该套拔轴器在系统供液压力31.5MPa时，额定拉力约为25t左右）。

图2-2 撑杆式拔轴器

1 千斤顶

2 支撑架

3 法兰盘

4 连接螺栓

5 销轴

6 B型销

优缺点：制作相对复杂，制造成本偏高，拉力偏小，锈蚀严重的铰接轴拉不动，必须有供液系统，支撑杆方式支撑不如圆套筒方式支撑稳定，操作者劳动强度比用撞锤式拔轴器小。

（3）套筒式液压拔轴器

套筒式液压拔轴器如图2-3所示，先将拉杆头( 通过铰接轴顶端的螺纹孔和铰接轴连接在一起，拉杆头后部和千斤顶伸出的活塞杆连在一起用销子、开口销固定好，套好套筒（分体式），用铁丝绑好套筒，套筒右端顶在铰接轴边上的侧板上，保持千斤顶轴线和铰接轴轴线一致，千斤顶杆腔进液，回缩活塞杆，将铰接轴向外拔，拔出一段距离后，向外伸长活塞杆，再垫上套筒2，捆绑固定后，重复回收活塞杆动作，将铰接轴向外再拔出一部分，然后伸出活塞杆垫上套筒3，重复前面动作，最终就可以将铰接轴拔出来]16[。

图2-3 套筒式液压拔轴器

1.千斤顶

2.套筒1

3.套筒2

4.套筒3

5.销子

6.开口销

7.拉杆头

8.套筒3

优缺点：与撑杆式液压拔轴器相比较，该拔轴器拉力比较大；在拔轴时，支撑比撑杆式液压拔轴器稳定；操作时由于分段垫套筒，操作比撑杆式复杂费时，但拔轴效果较好。

综上所述，根据工作环境及要求，本次设计的拔轴器类型为撑杆式拔轴器。2.3.2 总体方案拟定

液压拔轴器总体方案如图2-4所示

图2-4 撑杆式拔轴器

此拔轴器为双支撑杆式拔轴器，液压拔轴器靠液压力，将销轴从支架结构件中拔出。液压拔轴器结构简单紧凑，体积小，要求作业空间小，非常适合井下操作，且拔轴器的工作范围较广。操作强度比人工带锤敲击小，拔轴平稳。

由于销轴长度750mm，如果采用一次拔出，势必造成液压缸行程很大，从而增大了拔销器的体积和重量，使拔销器在装上和拆下时显得费力，故考虑采用分步拔销方式，利用液压缸伸出，缩回，再伸出，再缩回来将销轴从结构件中一步一步拔出。

液压支架是煤矿采煤常用的支护设备，液压支架是靠销轴连接的四连杆机构，随着液压支架规格型号越来越大，各个结构部件之间的连接销轴也越来越大。销轴大小由原来的?80× 400增大到现在的?190× 750，销轴的装配固然麻烦，而销轴的拆卸

也是一个非常棘手的问题,针对市场上大型液压支架的需求量日益大]16[。大型液压支架的生产量相继增大，大型液压支架体积大、重量大，在制造过程中返修、在发货时、在销售到煤矿下井时，都需要将大型液压支架拆开成部件，以方便返修、运输、下井，因此研制一种专门的拔销器来解决支架的拆卸难题。

2.4 拔轴器结构设计及计算

2.4.1 液压缸的设计和计算

1.液压缸设计中应注意的问题

液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和是否发生故障。在这方面，经常碰到的是液压缸的安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题。所以，在设计液压缸时，必须注意如下几点：

（1）尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的纵向稳定性。

（2）考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应的措施。

（3）正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定位，只能在一段定位，为的是不致阻碍它在受热时的膨胀。

（4）液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。

2强度校核

（1）缸筒壁厚δ

在中、低压液压系统中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般不需要校核。在高压系统中需要校核。

油缸材料为CrNIMOA 40,MPa 835s =σ，按厚壁圆筒第四强度理论，根据参考文献[8]查得缸筒壁厚的计算公式为

)13.1][4.0][(2y --+≥y

P P D σσδ （2-1）

式中 D —油缸内径,mm 740D =；

y P —试验力,Pr MPa P P 5.6225.1y ==，P 为液压油缸工作压力，

MPa P 50=；

][σ—为许用应力,MPa n 5.4172/835/][s ===σσ。

将数值代入式（2-1）得

mm 985.65)15

.623.15.4175.624.05.417(2740≈-?-?+≥δ

考虑自增强取mm 65=δ。

油缸外径为

mm D D 8706527402=?+=+=δ外

即mm 870D =外。

（2）活塞杆直径d 的校核

根据参考文献[8]查的活塞杆直径计算公式为

mm 5187407.07.0d =?==D

根据参考文献[8]查的活塞杆直径d 的校核公式为 ]

[4d σπF ≥ （2-2） 式中 F —为活塞杆上的作用力,N F 5105.2?=；

][σ—为活塞杆材料的许用应力,MPa n 5.4172/835/][s ===σσ。

将数值代入式（2-2）得

综上所述，故满足设计要求。

（3）缸盖固定螺栓s d 的校核

根据工作要求，选取螺栓材料为 35CrMnSiA,a 1280MP =σ；淬火硬度35-40HRC ；安全系数为3。直径mm s 25d =。

根据参考资料[8]查的缸盖固定螺栓s d 的校核公式为

mm 64.277.7635

.41714.3105.24d 5

≈=???≥

]

[2.5d σπz kF s ≥ （2-3） 式中 F —液压缸负载，N F 5105.2?=；

k —螺纹拧紧系数，5.1~12.1k =；

z —固定螺栓个数，3z =；

][σ—螺栓许用应力，)5.2~22.1/(][s σσ=，s σ为材料屈服点。

将数值代入式（2-3）得

故满足设计要求。

其外形尺寸大,较重,技术要求高,制造难度大,其中油缸是千斤顶的关键部件,本文主要介绍油缸的设计及加工。下面是对液压缸增压原理介绍：盛放在密闭容器内的液体，其外加压力0p 发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。也就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体中的所有各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。帕斯卡原理是液压传动的一个基本原理。

帕斯卡原理应用实例如图2-5所示，图中垂直液压缸、水平液压缸的截面积分别为1A 、2A ；活塞上作用的负载为1F 、2F 。由于两缸互相连通，构成一个密闭容器，因此按帕斯卡原理，缸内压力到处相等，21p p =,于是

1

212A A F F =

图2-5 帕斯卡原理应用实例图

一般小吨位液压千斤顶油缸与前、后压板主要靠油缸内螺纹与前、后压板的外螺mm s 7.205

.417314.3105.23.12.5d 5

≈?????≥

纹配合联接。为便于加工,本设计前、后压板与油缸的联接主要靠36个M30高强度螺栓,简化了加工工艺。考虑到油缸在工作状态时所承受的压力高达50MPa,选用

40CrNIMoA 作油缸的材料,毛坯经过锻造处理。为增加油缸强度,减小壁厚,在设计上采用新技术,油缸在精加工之前,对其进行自增强高压处理。所谓自增强,是在缸体未使用以前进行加压处理,其压力超过内壁发生屈服点的压力(初始屈服压力),使缸体从内壁开始发生超应变的塑性变形,而靠近外壁面的材料仍保持弹性变形。卸压后,这样的缸体承受工作压力时,内壁的压力与工作应力引起的内壁拉应力叠加,从而使缸壁内部应力分布均匀化。这种利用缸体自身外层材料收缩产生预加外压,提高强度的方法称自增强。给油缸加压至75MPa,使油缸产生预变形,油缸经过预应力处理后,再经过精加工,油缸的抗压强度得到提高。

2.4.3 拔轴器螺栓连接结构设计及计算

根据设计结构，拔轴器通过法兰盘和3个直径

mm d 30=的螺栓与液压支架连接。如图2-5所示，

（1）铰接轴螺纹抗拉强度计算

螺孔公称直径mm D 30=,中径，mm 7.222=D 螺距

5.3=P ;螺纹孔深 mm L 45≥L ；螺栓材料为 35CrMnSiA,a 1280MP =σ;淬火硬度35-40HRC;安全系数为3。

中径参与抗剪的直边长度：

75.12/==P L

单圈中径抗剪截面积:

2.15275.17.2214.320=??==L D A π

内螺纹参与抗拉总圈数：

8.125.3/45/n ===P L

螺纹强度折减系数:

85.0=η（加工精度N 热处理N 材质等因素）

a 7.4263/1280][MP ==σ

图2-5 拔轴器螺栓连接结构图

kN N A F 250k 5.70685.07.4262.1528.12][n 0>=???==ησ

综上所述，螺纹满足设计要求。

（2）铰接螺栓直径计算校核

螺栓公称直径mm 30d =，mm 211.26d 1=；螺栓材料为35CnMnSiA ，

a 1280MP =σ；安全系数2.1n =；淬火硬度35-40HRC ；MPa 10672.1/1280][==σ。 根据参考资料[10]查的缸盖固定螺栓0d 的校核公式为 ]

[4d 0σπz kF ≥ （2-4） 式中 F —液压缸负载，N F 5105.2?=；

k —螺纹拧紧系数，5.1~12.1k =；

z —固定螺栓个数，3z =；

][σ—螺栓许用应力，MPa 10672.1/1280][==σ，σ为材料屈服点。

将数值代入式（2-4）得

mm 37.111067

14.33105.23.14d 5

0≈?????≥ 故满足设计要求。

（3）铰接螺栓抗拉强度校核

螺栓公称直径mm 30d =，mm 211

.26d 1=；螺栓材料为35CnMnSiA ，a 1280MP =σ；安全系数2.1n =；淬火硬度35-40HRC ；MPa 10672.1/1280][==σ。

kN S F 576][==σ

通过螺纹孔与螺杆的强度校核可得出结论：拔轴器的拉轴螺杆可以用与铰接轴同一材料及热处理技术要求制造；铰接轴的螺纹孔内的螺纹在受拉时安全性远远大于螺杆；拔轴器拉力≦564kN(拔轴器拉力≥564kN 时，螺杆会被拉断）

（4）螺母材料及尺寸的基本参数

螺母材料：铸铝青铜（ZCuAl9FeNi4Mn2）。材料耐磨性好，强度高，适用于低速重载的传动。

查手册得材料的许用应力[P]=18-25MPa 取[P]=20MPa 。

对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取f ＝1.2～2.5 ，取f ＝2。

根据参考资料[10]查得梯形螺纹中径计算公式为

[]

p f F d 8.02≥ （2-5） 式中 F —液压缸负载，N F 5105.2?=；

f —工作圈数，2=φ；

][p —螺母许用压强，Pa p 61020][?=

将数值代入式（2-5）得

mm d 28.2810

202105.28.065

2≈???≥ 查机械设计手册，选取Tr32×3螺纹，查的基本参数：P ＝6mm,d ＝30mm ，小径mm d 251=，中径292=d mm ，大径D ＝33mm,1D =26mm

（5） 螺纹牙的强度校核

螺母高度582922=?==fd H mm

根据参考资料[9]查得螺纹根部弯曲强度校核公式为

2

96Db Ff b πσ= (2-6) 式中 F —液压缸负载，N F 5105.2?=；

f —工作圈数，2=f ；

b —梯形螺纹宽度mm p b 9.3665.065.0=?==；

D —螺纹大径，mm D 33=。

代入得：

MPa u Db Fl b 3.429

)109.3(10332105.26623352=????????==--ππσ 查取：[]4060b MPa σ=-。 故满足设计要求。

3 拔轴器的设计要求及使用维修

3.1 技术要求

（1）打磨掉活塞杆上的工艺块再进行三个支撑杆的焊接；

（2）焊缝抗拉强度大于600MPa,焊接质量要求按GB/T12467，1-4标准执行；

（3）焊缝强度按MT97-92《液压千斤顶技术要求》实验；

（4）去毛刺，尖棱倒钝。

3.2 使用维修

（1）为了保障支架的正常运行和回采的顺利进行，必须对支架及拔轴器进行良好的保养和维护。充分认知故障的原因和发展，搞清每个零件失效的过程，为研发新材料和新产品，改进设计和工艺打下基础。

（2）提出预防措施，学习全面的维修和检修方法，制定办法和管理规定，提高矿井安全生产能力，减少因事故造成不必要的惊喜损失。

（3）支架故障的主要原因是漏液和工件时效，应加强对磨损危害和预防知识的宣传，变事后维修为主动维修，并制定严格的矿用液压油的使用和维护，严把油瓶质量关。

（4）支架工和支架维修工要随身携带各类密封圈，出现密封不严或漏窜液时，及时更换密封件。广大职工要认真学习，熟练掌握设备结构性能，才能更好地操作!维护、保养各种设备，才能保障现代化高产、高效矿井的成功创建]16[。