導(dǎo)語：液壓支架轉(zhuǎn)場和搬運(yùn)一般采用支架搬運(yùn)車進(jìn)行，現(xiàn)有的支架搬運(yùn)車自重大，尚有一定的優(yōu)化空間。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦的《大型多功能“U”型液壓支架搬運(yùn)車斗輕量化設(shè)計(jì)》，通過采用高強(qiáng)板和減量化設(shè)計(jì)，使得支架搬運(yùn)車的車斗重量降低；通過設(shè)計(jì)使得支架搬運(yùn)車能自主獨(dú)立完成裝卸作業(yè)，液壓支架能平穩(wěn)地移出斗體，運(yùn)輸能力提高3倍。
一、項(xiàng)目背景
液壓支架搬運(yùn)車屬礦用設(shè)備，是專門針對綜采工作面搬家倒面過程中液壓支架的倒運(yùn)或長距離運(yùn)輸（可以廣義理解并擴(kuò)展應(yīng)用于采掘等大型的搬運(yùn)困難的機(jī)械如鏟運(yùn)車等）而研制開發(fā)設(shè)計(jì)制作的一種新型特種車輛或是特殊搬運(yùn)工具。液壓支架搬運(yùn)車在煤礦采掘和運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)揮著巨大的作用,不僅可以有效提高工作的效率，還可以降低施工人員的總體勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)力成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。為了使該種支架搬運(yùn)車的功能充分發(fā)揮出來，就要注重車輛的選型。支架搬運(yùn)車是現(xiàn)代化采煤工藝必不可少的輔運(yùn)設(shè)備，它能方便快捷地搬運(yùn)液壓支架,比傳統(tǒng)的支架搬運(yùn)方法提高幾倍的工作效率。但隨著市場的需求,液壓支架的噸位越來越大，目前國內(nèi)最重的支架近80噸，而國內(nèi)市場成熟的支架搬運(yùn)車的載重能力多為40t-55噸。
為了順應(yīng)市場的需求， 根據(jù)煤礦企業(yè)對大型液壓支架的需求,以及在現(xiàn)有支架搬運(yùn)車的分析基礎(chǔ)上，確定了承載80噸的支架搬運(yùn)車性能指標(biāo)和后車體的技術(shù)指標(biāo)，分析了現(xiàn)有后車體的常見故障和改進(jìn)措施，重點(diǎn)是后車架、擺動(dòng)梁、提升機(jī)構(gòu)的改進(jìn)和液壓系統(tǒng)的計(jì)算。設(shè)計(jì)出了后車體結(jié)構(gòu)，并用Pro/E繪出后車體的三維模型。
二、研究內(nèi)容
1.設(shè)計(jì)方案
具體設(shè)計(jì)方案如圖所示。
2.關(guān)鍵技術(shù)
①采用了性能優(yōu)良的耐磨板和高強(qiáng)板
瑞典鋼鐵公司(SSAB)是北歐地區(qū)最大的鋼鐵公司，所生產(chǎn)的淬火和回火中厚鋼板居全球領(lǐng)先水平。HARDOX悍達(dá)耐磨鋼板是目前在世界范圍內(nèi)受到廣泛認(rèn)可的知名耐磨鋼板品牌。純度極高的原料，合理調(diào)配的低合金化學(xué)成分以及獨(dú)特的淬火工藝成就了HARDOX悍達(dá)鋼的優(yōu)異質(zhì)量。
HARDOX悍達(dá)耐磨鋼板的綜合性能主要包括力學(xué)性能（硬度和強(qiáng)度），低溫沖擊韌性，加工性能（切割，彎曲，焊接，鉆孔），厚度公差以及表面性能。目前瑞鋼可提供7種硬度規(guī)格的悍達(dá)鋼板，最低布氏硬度為350MPa，最高布氏硬度可達(dá)700MPa；最低抗拉強(qiáng)度為940 MPa，最高抗拉強(qiáng)度超過2000 MPa。與其他相同硬度等級的耐磨鋼板相比，HARDOX悍達(dá)鋼具有極佳的沖擊韌性。
HARDOX悍達(dá)耐磨鋼板在歐美，澳洲的大型露天采礦的應(yīng)用已有近40年的歷史。它可應(yīng)用于許多作業(yè)中，例如鏟車、礦車、挖掘機(jī)、卸料倉、給料機(jī)、輸送機(jī)、溜槽、破碎機(jī)、篩分機(jī)、裝載機(jī)和自卸車等等。事實(shí)證明，HARDOX悍達(dá)耐磨鋼板在這些設(shè)備的運(yùn)行中都能發(fā)揮非常出色的作用。目前該鋼板在中國礦山設(shè)備企業(yè)的應(yīng)用也顯示出優(yōu)勢。它能夠最大限度地提高設(shè)備使用壽命，降低故障風(fēng)險(xiǎn)，縮短維修時(shí)間，從而提高整體經(jīng)濟(jì)效益。
②大型多功能“U”型液壓支架搬運(yùn)車斗生產(chǎn)制造
液壓支架搬運(yùn)車斗作為液壓支架搬運(yùn)車的主要受力部件，必須采取科學(xué)的焊接方法，否則將會(huì)造成結(jié)構(gòu)損壞，輕則影響生產(chǎn)，重則釀成事故。采用科學(xué)的焊接工藝才能確保焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
對每條焊縫，按照美國焊接標(biāo)準(zhǔn)，編制焊接工藝單；
嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，做到焊前預(yù)熱，全過程測溫，焊后保溫。采用對稱多層多道焊接，防止變形。采用焊接工裝如工藝軸來保證孔間的同軸度、平行度等技術(shù)要求，采用多道工藝?yán)罘乐棺冃巍?
采用引弧、收弧板，防止弧坑裂紋，每層（道）焊后徹底清渣，任何缺陷都應(yīng)及時(shí)清除。
3.特點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)好，自重輕
常規(guī)的液壓支架搬運(yùn)車斗通過加厚鋼材或增加加強(qiáng)筋來提高強(qiáng)度，“U”型液壓支架搬運(yùn)車斗通過采用高強(qiáng)板和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，既保證斗體強(qiáng)度，又減輕了自重。板材厚度降低約20%-30%，通過一體化加工，大量減少加強(qiáng)筋，自重大大降低，有效提高了自載質(zhì)量利用系數(shù)。
(2)高承載，抗沖擊，壽命長
“U”型斗體采用高強(qiáng)度鋼板，屈服強(qiáng)度高，抗沖擊性和抗疲勞性更好，“U”型結(jié)構(gòu)也有效降低了液壓支架運(yùn)輸中對斗體的傷害。輪胎采用高性能的實(shí)心輪胎，獨(dú)特的造型確保搬運(yùn)車斗具有超長壽命。
（3）裝卸更便捷
目前，液壓支架的轉(zhuǎn)場運(yùn)輸和搬運(yùn)主要有支架搬運(yùn)專用車或低平板公路半掛車。支架搬運(yùn)專用車價(jià)格昂貴；平板半掛車則需要配套專用的起吊設(shè)備。而該搬運(yùn)車斗使用三維設(shè)計(jì)工具，采用離散元、有限元等設(shè)計(jì)方法，模擬液壓支架在“U”型斗體中的裝卸和斗體受力情況，設(shè)計(jì)方法更科學(xué)、合理。能自主獨(dú)立完成裝卸作業(yè)。獨(dú)特的外形設(shè)計(jì)還使卸載更容易，液壓支架能平穩(wěn)地移出斗體，可使運(yùn)輸能力提高 3倍。
(4)流線型設(shè)計(jì)
半掛車參考采用市場技術(shù)成熟的專用車“U型”支架形式、四個(gè)液壓油缸進(jìn)行支架垂直起降的方式。
三、應(yīng)用效果
該運(yùn)輸搬運(yùn)車車斗運(yùn)用有限元方法對后車架進(jìn)行了靜力分析，得到了結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形。以質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo)，對車架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化，得到了材料分布狀態(tài)。此種搬運(yùn)車在使用時(shí)將其擬承載的液壓支架平面叉插入“U”型框架內(nèi)，由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)液壓支架的起升和下降，以拖拉動(dòng)力完成搬運(yùn)作業(yè)。它是液壓支架搬運(yùn)工具中最簡便、最有效、最常見的裝卸、搬運(yùn)工具。
其不僅提高了勞動(dòng)工效，而且實(shí)現(xiàn)了安全搬移，尤其在工作面布置及采面搬家時(shí)，體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)性與便捷的特點(diǎn)。
市場上液壓支架整體搬運(yùn)車售價(jià)在400萬元左右，而輕量化制造的產(chǎn)品具有明顯價(jià)格優(yōu)勢。
四、推廣應(yīng)用前景
當(dāng)前人類將面臨前所未有的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排已成為國家基本方略。巨型礦用液壓支架搬運(yùn)車輕量化符合節(jié)能、高效的大趨勢，具有良好的礦用自卸液壓支架運(yùn)輸設(shè)備創(chuàng)新價(jià)值體現(xiàn)，是產(chǎn)品升級換代主要方向。
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