導語：液壓支架轉(zhuǎn)場和搬運一般采用支架搬運車進行，現(xiàn)有的支架搬運車自重大，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”型液壓支架搬運車斗輕量化設計》，通過采用高強板和減量化設計，使得支架搬運車的車斗重量降低；通過設計使得支架搬運車能自主獨立完成裝卸作業(yè)，液壓支架能平穩(wěn)地移出斗體，運輸能力提高3倍。
一、項目背景
液壓支架搬運車屬礦用設備，是專門針對綜采工作面搬家倒面過程中液壓支架的倒運或長距離運輸（可以廣義理解并擴展應用于采掘等大型的搬運困難的機械如鏟運車等）而研制開發(fā)設計制作的一種新型特種車輛或是特殊搬運工具。液壓支架搬運車在煤礦采掘和運輸?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強度，節(jié)約勞動力成本,提高經(jīng)濟效益。為了使該種支架搬運車的功能充分發(fā)揮出來，就要注重車輛的選型。支架搬運車是現(xiàn)代化采煤工藝必不可少的輔運設備，它能方便快捷地搬運液壓支架,比傳統(tǒng)的支架搬運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車的載重能力多為40t-55噸。
為了順應市場的需求， 根據(jù)煤礦企業(yè)對大型液壓支架的需求,以及在現(xiàn)有支架搬運車的分析基礎上，確定了承載80噸的支架搬運車性能指標和后車體的技術(shù)指標，分析了現(xiàn)有后車體的常見故障和改進措施，重點是后車架、擺動梁、提升機構(gòu)的改進和液壓系統(tǒng)的計算。設計出了后車體結(jié)構(gòu)，并用Pro/E繪出后車體的三維模型。
二、研究內(nèi)容
1.設計方案
具體設計方案如圖所示。
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先水平。HARDOX悍達耐磨鋼板是目前在世界范圍內(nèi)受到廣泛認可的知名耐磨鋼板品牌。純度極高的原料，合理調(diào)配的低合金化學成分以及獨特的淬火工藝成就了HARDOX悍達鋼的優(yōu)異質(zhì)量。
HARDOX悍達耐磨鋼板的綜合性能主要包括力學性能（硬度和強度），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)格的悍達鋼板，最低布氏硬度為350MPa，最高布氏硬度可達700MPa；最低抗拉強度為940 MPa，最高抗拉強度超過2000 MPa。與其他相同硬度等級的耐磨鋼板相比，HARDOX悍達鋼具有極佳的沖擊韌性。
HARDOX悍達耐磨鋼板在歐美，澳洲的大型露天采礦的應用已有近40年的歷史。它可應用于許多作業(yè)中，例如鏟車、礦車、挖掘機、卸料倉、給料機、輸送機、溜槽、破碎機、篩分機、裝載機和自卸車等等。事實證明，HARDOX悍達耐磨鋼板在這些設備的運行中都能發(fā)揮非常出色的作用。目前該鋼板在中國礦山設備企業(yè)的應用也顯示出優(yōu)勢。它能夠最大限度地提高設備使用壽命，降低故障風險，縮短維修時間，從而提高整體經(jīng)濟效益。
②大型多功能“U”型液壓支架搬運車斗生產(chǎn)制造
液壓支架搬運車斗作為液壓支架搬運車的主要受力部件，必須采取科學的焊接方法，否則將會造成結(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，按照美國焊接標準，編制焊接工藝單；
嚴格執(zhí)行焊接工藝標準，做到焊前預熱，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，采用多道工藝拉筋防止變形。
采用引弧、收弧板，防止弧坑裂紋，每層（道）焊后徹底清渣，任何缺陷都應及時清除。
3.特點
(1)結(jié)構(gòu)好，自重輕
常規(guī)的液壓支架搬運車斗通過加厚鋼材或增加加強筋來提高強度，“U”型液壓支架搬運車斗通過采用高強板和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，既保證斗體強度，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”型斗體采用高強度鋼板，屈服強度高，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輸中對斗體的傷害。輪胎采用高性能的實心輪胎，獨特的造型確保搬運車斗具有超長壽命。
（3）裝卸更便捷
目前，液壓支架的轉(zhuǎn)場運輸和搬運主要有支架搬運專用車或低平板公路半掛車。支架搬運專用車價格昂貴；平板半掛車則需要配套專用的起吊設備。而該搬運車斗使用三維設計工具，采用離散元、有限元等設計方法，模擬液壓支架在“U”型斗體中的裝卸和斗體受力情況，設計方法更科學、合理。能自主獨立完成裝卸作業(yè)。獨特的外形設計還使卸載更容易，液壓支架能平穩(wěn)地移出斗體，可使運輸能力提高 3倍。
(4)流線型設計
半掛車參考采用市場技術(shù)成熟的專用車“U型”支架形式、四個液壓油缸進行支架垂直起降的方式。
三、應用效果
該運輸搬運車車斗運用有限元方法對后車架進行了靜力分析，得到了結(jié)構(gòu)應力和變形。以質(zhì)量為優(yōu)化目標，對車架進行了結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化，得到了材料分布狀態(tài)。此種搬運車在使用時將其擬承載的液壓支架平面叉插入“U”型框架內(nèi)，由動力驅(qū)動液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)液壓支架的起升和下降，以拖拉動力完成搬運作業(yè)。它是液壓支架搬運工具中最簡便、最有效、最常見的裝卸、搬運工具。
其不僅提高了勞動工效，而且實現(xiàn)了安全搬移，尤其在工作面布置及采面搬家時，體現(xiàn)了其經(jīng)濟性與便捷的特點。
市場上液壓支架整體搬運車售價在400萬元左右，而輕量化制造的產(chǎn)品具有明顯價格優(yōu)勢。
四、推廣應用前景
當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、節(jié)能減排已成為國家基本方略。巨型礦用液壓支架搬運車輕量化符合節(jié)能、高效的大趨勢，具有良好的礦用自卸液壓支架運輸設備創(chuàng)新價值體現(xiàn)，是產(chǎn)品升級換代主要方向。
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