可調節高度組合底座在電鏟頂升作業中使用論述

發表時間:2020/1/8   來源:《科技新時代》2019年11期   作者:邱風順
[導讀] 黑岱溝露天煤礦及哈爾烏素露天煤礦的巖層和煤層的采剝,主要依靠wk-35、wk-55及495HR等各型號的電鏟來完成,由于電鏟結構的限制

邱風順
        國家能源集團準格爾能源有限責任公司哈爾烏素設備維修中心 內蒙古  鄂爾多斯市 017000
       
       
        【摘要】黑岱溝露天煤礦及哈爾烏素露天煤礦的巖層和煤層的采剝,主要依靠wk-35、wk-55及495HR等各型號的電鏟來完成,由于電鏟結構的限制,在進行電鏟大修過程中,為了實現設備上、下盤結構件的焊補以及上、下環軌等部件更換,將其上、下盤分離是大修工序的關鍵步驟,需要使用液壓同步頂升系統實現電鏟整體上盤平臺的穩定升降,在維修電鏟的全過程中,電鏟整體上盤平臺使用專用機械保護裝置,將負載用機械鎖定,一組可調節高度的組合底座可為上盤平臺提供安全可靠的支護。
        【關鍵詞】電鏟;液壓頂升作業;可調節;高度;組合底座
        1引言
        隨著社會的進步與時代的發展,傳統煤炭開采已經從半人工、半機械化的危險施工中得到解放,而向著機械化、智能化的方向發展。露天煤炭開采過程中,為了快速高效的采剝巖層和煤層并進行分揀、夯實和降塵。運用不同型號的電鏟會使工作事半功倍。但是高負荷的生產會帶來較高的設備故障、機械疲勞損傷以及材料應力消耗;诖,多種手段的煤炭采掘設備快修手段及其維保條例應運而生。
        2使用可調節高度組合底座背景
        黑岱溝露天煤礦及哈爾烏素露天煤礦的巖層和煤層的采剝,主要依靠wk-35、wk-55及495HR等各型號的電鏟來完成,由于電鏟結構的限制,在進行電鏟大修過程中,為了實現設備上、下盤結構件的焊補以及上、下環軌等部件更換,將其上、下盤分離是大修工序的關鍵步驟,需采用江西福事特液壓有限公司與專業設備制造公司研發的PLC控制多液壓缸同步頂升系統,由于頂升液壓缸支架與油缸的高度有限,江西福事特液壓有限公司設計出廠頂升系統舉升支架為2480mm,舉升油缸最長伸出量為1900mm。
        在WK-55電鏟大修過程中,wk-55電鏟頂升過程中,拆除回轉中心軸組件,拆除更換回轉大齒圈,頂升電鏟中使用江西福事特液壓有限公司設計出廠頂升系統,將電鏟回轉平臺及上部結構頂升至1.7m高,電鏟配重需升高與地面距離4.9m,根據電鏟實際配重頂升位置與地面距離為3213mm;在WK-35電鏟大修過程,wk-35電鏟大修,拆除回轉中心軸組件,拆除更換回轉大齒圈,檢修流程中使用江西福事特液壓有限公司設計出廠頂升系統,將電鏟回轉平臺及上部結構頂升至1.5m高,電鏟配重需升高與地面距離4.1m,根據電鏟實際配重頂升位置與地面距離為2600mm,在495HR電鏟檢修頂升過程中,將電鏟回轉平臺及上部結構頂升至1.4m高,電鏟配重需升高與地面距離5.0m,根據電鏟實際配重頂升位置與地面距離為3630mm;根據數據可見,黑岱溝露天煤礦及哈爾烏素露天煤礦所有wk-35、wk-55及495HR等各型號的電鏟,欲使用江西福事特液壓有限公司設計出廠頂升系統舉升支架為2480mm,舉升油缸最長伸出量為1900mm,頂升電鏟則需不同高度的電鏟頂升用的底座補足欠缺高度落差。
        如頂升wk-55電鏟欠缺高度落差為500mm需制作頂升系統底座高500mm,為滿足黑岱溝露天煤礦及哈爾烏素露天煤礦所有wk-35、wk-55及495HR等所有型號的電鏟,需制作底座共16件,高度500mm750mm250mm350mm,1.5m,1m高,從2017至2019年期間,設備維修中心穿采維修車間自主操作同步頂升系統頂升wk55電鏟,共計5次,(哈礦3臺,黑礦2臺),2臺495HR電鏟頂升中盤檢修任務,為公司節約成本數萬元,提高設備出動率獻出了自己的力量。在2018年哈礦495HR進入大修階段,根據我們制作的電鏟頂升用可調節組合底座,配合使用江西福事特液壓有限公司設計出廠頂升系統將中盤支撐起來。若按傳統分解中盤拆除電鏟工藝需要耗費大量的人力和設備,并且拆除步驟繁多,而且檢修工期長。
        3可調節高度底座可行性論述
        “可調節高度組合底座”的主要結構由底座底面、底座調節連接面、底座支柱、止動螺桿、固定螺母、止動墊圈組成。


底座底面與底座調整面均選取1400mm*1400mm鋼板,厚度為50mm,鋼材為Q235鋼材,Q235是普通結構鋼,屬工程用鋼,主要用作鋼構件,屬于低碳鋼,其塑性較高,但強度較低,適合于拉伸、壓延加工,符合制作底座型材、板材等,Q235鋼號表示的是鋼的力學性能-強度(屈服強度不低235MPa);底座支柱選取加厚無縫鋼管為CDM75舊鉆桿(直徑219mm,壁厚為18mm)地質鉆探用鋼管(YB235-70),標準YB 235,鋼級為DZ40,抗拉強度為637MPa,屈服強度為373MPa;底座支柱選取高度根據測量不同型號電鏟實際配重頂升位置與地面距離,可設定基準高度為250mm、350mm、500mm。
        底座底面與底座調節連接可使用五組中間底座支柱連接并采用焊接方式固定在一起,五組中間底座支柱按中心對稱,使用焊接工藝必須嚴格按照《鋼結構二氧化碳氣體保護焊施工工藝標準》,完全符合規定確保能正常使用。止動螺桿、固定螺母:緊固螺桿是一根直徑30mm、長為120mm的粗牙螺紋桿為8.8級高強度螺栓,抗拉強度是800mpa,屈服強度時抗拉強度的80%是640mpa,止動螺桿安裝在底座調節連接面的邊上,四點對稱并設有安裝用緊固卡槽;電鏟頂升用可調節組合底座高度不同分別有:高度為500mm高的底座,250mm高的底座,如需要750mm高底座則可以將500mm高底座與250mm高底座通過底座可調節連接面的固定螺栓孔,用4組螺桿是直徑30mm、長為120mm的粗牙螺紋桿為8.8級高螺栓與螺母緊固連接,必須安裝止動墊圈,旋緊螺母的緊固力矩為1004N·m。
        使用安全性計算,這是為了保證設計電鏟頂升用可調節組合底座在使用中的安全性考慮。頂升液壓缸支架及液壓油缸最大的設計推力為4000KN,可頂升400噸的負重,為絕對安全考慮,在設計選取材料是進行安全的計算。
        強度計算:無縫鋼管直徑為210mm,鋼管壁厚為19mm,每根鋼管的支頂重量為F=W/5=4000KN/5=800KN,鋼管受力面積為A=π(D²-d²)/4=3.14(0.21²-0.191²)/4=0.0059m²,
        鋼管的應力σ=F/A=800000/0.0059=139593N/m²=135.59Mpa,﹝σ﹞=637Mpa,σ=139Mpa<﹝σ﹞=205Mpa   滿足要求,
        整體穩定性計算:五根鋼管組成的頂升底座,鋼管與頂升基面為焊接。無縫鋼管直徑為210mm,鋼管壁厚為19mm,每根鋼管的支頂重量為F=W/5=4000KN/5=800KN,鋼管受力面積A=5π(D²-d²)/4=3.14(0.21²-0.191²)/4=0.0295m²,
        鋼管的應力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,綜上所述設計參數完全滿足要求,
        慣性半徑的計算: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。進一步判定2.03>1.3穩定安全系數,滿足整體穩定要求。綜上可以確定,這種電鏟頂升用可調節組合底座在使用中可實現電鏟整體上盤平臺的穩定升降。
        使用方法:使用時,選取所需要的高度底座,將這種電鏟頂升用可調節組合底座與頂升液壓缸支架連接。并將安裝緊固的止動螺栓緊固到規定力矩,在安裝確認無誤后可試運行頂升操作系統,操作簡單方便,同時杜絕了許多繁雜工序而且安全可靠。
        4現場使用情況概述
        2017年至2018年期間,設備維修中心穿采維修車間自主操作同步頂升系統頂升wk55電鏟,共計5次,(哈礦3臺,黑礦2臺),順利完成2臺495HR電鏟頂升中盤檢修任務,所需成本約為30000元,近幾年使用電鏟頂升用可調節組合底座次數達到7臺次,均順利完成電鏟整體上盤平臺的穩定升降。
        在為未來后順利完成wk-35、wk-55及495HR等各型號的電鏟頂升中盤檢修任務留下了可靠技術資料。單次制作每種單獨使用的電鏟頂升用底座制作時間就高達40小時,七臺就是280小時。而在每次制作過程中需要的期間還需要吊車、焊接作業車、叉車的輔助,造成人力物力的消耗和經濟方面的消耗,造成了很大的損失,在使用電鏟頂升用可調節組合底座后順利的完成電鏟整體上盤平臺的穩定升降,不僅節約了經濟成本,為檢修過程節約了時間,為其他電鏟包括495HD、395、2800等不同型號電鏟頂升中盤檢修任務留下了技術資料。
        5結論
        “電鏟頂升用可調節高度組合底座”主要具備以下特點:1、結構簡易、機械加工制作方便,可以隨時組合不同的底座,獲得不同的功能;2、便于裝卸;3、制作費用低、維護方便;3、使用省時省力,可靠安全。4、裝機后穩固可靠,安全性能強,故障率低,使用周期較長,易維護保養。
        在多重工況下的施工使用驗證中“電鏟頂升用可調節高度組合底座”的結構外形和各部機加工尺寸值可依據電鏟型號及工況進行靈活調整,特別是其結構及尺寸可隨檢修使用部位進行變換。能在多臺設備上達到通用的效能。具備行業推廣性與現場使用價值,下步需要進行結構優化和零部件成本核算,以便大規模投入生產。
        參考文獻
        [1]劉俊. 用搖臂鉆床完成WK-4電鏟底座架中心孔鏜削加工的工藝研究[J]. 科技信息, 2012(03):180+218.
        [2]曹永國, 李亮, 李振林, et al. 10m3電鏟在采場底板平整過程中的應用[J]. 包鋼科技, 2014(5).

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