可调节高度组合底座在电铲顶升作业中使用论述--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

可调节高度组合底座在电铲顶升作业中使用论述

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：邱风顺

[导读] 黑岱沟露天煤矿及哈尔乌素露天煤矿的岩层和煤层的采剥，主要依靠wk-35、wk-55及495HR等各型号的电铲来完成，由于电铲结构的限制

邱风顺
        国家能源集团准格尔能源有限责任公司哈尔乌素设备维修中心内蒙古鄂尔多斯市 017000


        【摘要】黑岱沟露天煤矿及哈尔乌素露天煤矿的岩层和煤层的采剥，主要依靠wk-35、wk-55及495HR等各型号的电铲来完成，由于电铲结构的限制，在进行电铲大修过程中，为了实现设备上、下盘结构件的焊补以及上、下环轨等部件更换，将其上、下盘分离是大修工序的关键步骤，需要使用液压同步顶升系统实现电铲整体上盘平台的稳定升降，在维修电铲的全过程中，电铲整体上盘平台使用专用机械保护装置，将负载用机械锁定，一组可调节高度的组合底座可为上盘平台提供安全可靠的支护。
        【关键词】电铲；液压顶升作业；可调节；高度；组合底座
        1引言
        随着社会的进步与时代的发展，传统煤炭开采已经从半人工、半机械化的危险施工中得到解放，而向着机械化、智能化的方向发展。露天煤炭开采过程中，为了快速高效的采剥岩层和煤层并进行分拣、夯实和降尘。运用不同型号的电铲会使工作事半功倍。但是高负荷的生产会带来较高的设备故障、机械疲劳损伤以及材料应力消耗。基于此，多种手段的煤炭采掘设备快修手段及其维保条例应运而生。
        2使用可调节高度组合底座背景
        黑岱沟露天煤矿及哈尔乌素露天煤矿的岩层和煤层的采剥，主要依靠wk-35、wk-55及495HR等各型号的电铲来完成，由于电铲结构的限制，在进行电铲大修过程中，为了实现设备上、下盘结构件的焊补以及上、下环轨等部件更换，将其上、下盘分离是大修工序的关键步骤，需采用江西福事特液压有限公司与专业设备制造公司研发的PLC控制多液压缸同步顶升系统，由于顶升液压缸支架与油缸的高度有限，江西福事特液压有限公司设计出厂顶升系统举升支架为2480mm，举升油缸最长伸出量为1900mm。
        在WK-55电铲大修过程中，wk-55电铲顶升过程中，拆除回转中心轴组件，拆除更换回转大齿圈，顶升电铲中使用江西福事特液压有限公司设计出厂顶升系统，将电铲回转平台及上部结构顶升至1.7m高，电铲配重需升高与地面距离4.9m，根据电铲实际配重顶升位置与地面距离为3213mm；在WK-35电铲大修过程，wk-35电铲大修，拆除回转中心轴组件，拆除更换回转大齿圈，检修流程中使用江西福事特液压有限公司设计出厂顶升系统，将电铲回转平台及上部结构顶升至1.5m高，电铲配重需升高与地面距离4.1m，根据电铲实际配重顶升位置与地面距离为2600mm，在495HR电铲检修顶升过程中，将电铲回转平台及上部结构顶升至1.4m高，电铲配重需升高与地面距离5.0m，根据电铲实际配重顶升位置与地面距离为3630mm；根据数据可见，黑岱沟露天煤矿及哈尔乌素露天煤矿所有wk-35、wk-55及495HR等各型号的电铲，欲使用江西福事特液压有限公司设计出厂顶升系统举升支架为2480mm，举升油缸最长伸出量为1900mm，顶升电铲则需不同高度的电铲顶升用的底座补足欠缺高度落差。
        如顶升wk-55电铲欠缺高度落差为500mm需制作顶升系统底座高500mm，为满足黑岱沟露天煤矿及哈尔乌素露天煤矿所有wk-35、wk-55及495HR等所有型号的电铲，需制作底座共16件，高度500mm750mm250mm350mm，1.5m，1m高，从2017至2019年期间，设备维修中心穿采维修车间自主操作同步顶升系统顶升wk55电铲，共计5次，（哈矿3台，黑矿2台），2台495HR电铲顶升中盘检修任务，为公司节约成本数万元，提高设备出动率献出了自己的力量。在2018年哈矿495HR进入大修阶段，根据我们制作的电铲顶升用可调节组合底座，配合使用江西福事特液压有限公司设计出厂顶升系统将中盘支撑起来。若按传统分解中盘拆除电铲工艺需要耗费大量的人力和设备，并且拆除步骤繁多，而且检修工期长。
        3可调节高度底座可行性论述
        “可调节高度组合底座”的主要结构由底座底面、底座调节连接面、底座支柱、止动螺杆、固定螺母、止动垫圈组成。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

底座底面与底座调整面均选取1400mm*1400mm钢板，厚度为50mm，钢材为Q235钢材，Q235是普通结构钢，属工程用钢，主要用作钢构件，属于低碳钢，其塑性较高，但强度较低，适合于拉伸、压延加工，符合制作底座型材、板材等，Q235钢号表示的是钢的力学性能-强度（屈服强度不低235MPa）；底座支柱选取加厚无缝钢管为CDM75旧钻杆（直径219mm，壁厚为18mm）地质钻探用钢管（YB235-70），标准YB 235，钢级为DZ40，抗拉强度为637MPa，屈服强度为373MPa；底座支柱选取高度根据测量不同型号电铲实际配重顶升位置与地面距离，可设定基准高度为250mm、350mm、500mm。
        底座底面与底座调节连接可使用五组中间底座支柱连接并采用焊接方式固定在一起，五组中间底座支柱按中心对称，使用焊接工艺必须严格按照《钢结构二氧化碳气体保护焊施工工艺标准》，完全符合规定确保能正常使用。止动螺杆、固定螺母：紧固螺杆是一根直径30mm、长为120mm的粗牙螺纹杆为8.8级高强度螺栓，抗拉强度是800mpa,屈服强度时抗拉强度的80%是640mpa，止动螺杆安装在底座调节连接面的边上，四点对称并设有安装用紧固卡槽；电铲顶升用可调节组合底座高度不同分别有：高度为500mm高的底座，250mm高的底座，如需要750mm高底座则可以将500mm高底座与250mm高底座通过底座可调节连接面的固定螺栓孔，用4组螺杆是直径30mm、长为120mm的粗牙螺纹杆为8.8级高螺栓与螺母紧固连接，必须安装止动垫圈，旋紧螺母的紧固力矩为1004N·m。
        使用安全性计算，这是为了保证设计电铲顶升用可调节组合底座在使用中的安全性考虑。顶升液压缸支架及液压油缸最大的设计推力为4000KN，可顶升400吨的负重，为绝对安全考虑，在设计选取材料是进行安全的计算。
        强度计算：无缝钢管直径为210mm，钢管壁厚为19mm，每根钢管的支顶重量为F=W/5=4000KN/5=800KN,钢管受力面积为A=π（D²-d²）/4=3.14(0.21²-0.191²)/4=0.0059m²，
        钢管的应力σ=F/A=800000/0.0059=139593N/m²=135.59Mpa，﹝σ﹞=637Mpa，σ=139Mpa＜﹝σ﹞=205Mpa   满足要求，
        整体稳定性计算：五根钢管组成的顶升底座，钢管与顶升基面为焊接。无缝钢管直径为210mm，钢管壁厚为19mm，每根钢管的支顶重量为F=W/5=4000KN/5=800KN,钢管受力面积A=5π（D²-d²）/4=3.14(0.21²-0.191²)/4=0.0295m²，
        钢管的应力σ=F/A=800000/0.0059=1355932203N/m²=135.59Mpa，﹝σ﹞=637Mpa，I=5(I0+a2A)=5(0.00002+1.42×0.0059)=0.012 σ=135.59Mpa＜﹝σ﹞=637Mpa，综上所述设计参数完全满足要求，
        惯性半径的计算：i=I/A=0.012/0.029=0.41m=41cm；λ=μ1/i =1×1000/41=24.39（μ=1）；查表得φ=0.95；Φ﹝σ﹞=0.95×205Mpa=195Mpa；Φ﹝σ﹞=195Mpa＞σ=93.08Mpa；Φ﹝σ﹞/﹝σ﹞=195Mpa/93.08Mpa=2.03。进一步判定2.03＞1.3稳定安全系数，满足整体稳定要求。综上可以确定，这种电铲顶升用可调节组合底座在使用中可实现电铲整体上盘平台的稳定升降。
        使用方法：使用时，选取所需要的高度底座，将这种电铲顶升用可调节组合底座与顶升液压缸支架连接。并将安装紧固的止动螺栓紧固到规定力矩，在安装确认无误后可试运行顶升操作系统，操作简单方便，同时杜绝了许多繁杂工序而且安全可靠。
        4现场使用情况概述
        2017年至2018年期间，设备维修中心穿采维修车间自主操作同步顶升系统顶升wk55电铲，共计5次，（哈矿3台，黑矿2台），顺利完成2台495HR电铲顶升中盘检修任务，所需成本约为30000元，近几年使用电铲顶升用可调节组合底座次数达到7台次，均顺利完成电铲整体上盘平台的稳定升降。
        在为未来后顺利完成wk-35、wk-55及495HR等各型号的电铲顶升中盘检修任务留下了可靠技术资料。单次制作每种单独使用的电铲顶升用底座制作时间就高达40小时，七台就是280小时。而在每次制作过程中需要的期间还需要吊车、焊接作业车、叉车的辅助，造成人力物力的消耗和经济方面的消耗，造成了很大的损失，在使用电铲顶升用可调节组合底座后顺利的完成电铲整体上盘平台的稳定升降，不仅节约了经济成本，为检修过程节约了时间，为其他电铲包括495HD、395、2800等不同型号电铲顶升中盘检修任务留下了技术资料。
        5结论
        “电铲顶升用可调节高度组合底座”主要具备以下特点：1、结构简易、机械加工制作方便，可以随时组合不同的底座，获得不同的功能；2、便于装卸；3、制作费用低、维护方便；3、使用省时省力，可靠安全。4、装机后稳固可靠，安全性能强，故障率低，使用周期较长，易维护保养。
        在多重工况下的施工使用验证中“电铲顶升用可调节高度组合底座”的结构外形和各部机加工尺寸值可依据电铲型号及工况进行灵活调整，特别是其结构及尺寸可随检修使用部位进行变换。能在多台设备上达到通用的效能。具备行业推广性与现场使用价值，下步需要进行结构优化和零部件成本核算，以便大规模投入生产。
        参考文献
        [1]刘俊. 用摇臂钻床完成WK-4电铲底座架中心孔镗削加工的工艺研究[J]. 科技信息, 2012(03):180+218.
        [2]曹永国, 李亮, 李振林, et al. 10m3电铲在采场底板平整过程中的应用[J]. 包钢科技, 2014(5).