导语：液压支架转场和搬运一般采用支架搬运车进行，现有的支架搬运车自重大，尚有一定的优化空间。本期转化果平台推荐的《大型多功能“U”型液压支架搬运车斗轻量化设计》，通过采用高强板和减量化设计，使得支架搬运车的车斗重量降低；通过设计使得支架搬运车能自主独立完成装卸作业，液压支架能平稳地移出斗体，运输能力提高3倍。
一、项目背景
液压支架搬运车属矿用设备，是专门针对综采工作面搬家倒面过程中液压支架的倒运或长距离运输（可以广义理解并扩展应用于采掘等大型的搬运困难的机械如铲运车等）而研制开发设计制作的一种新型特种车辆或是特殊搬运工具。液压支架搬运车在煤矿采掘和运输的过程中发挥着巨大的作用,不仅可以有效提高工作的效率，还可以降低施工人员的总体劳动强度，节约劳动力成本,提高经济效益。为了使该种支架搬运车的功能充分发挥出来，就要注重车辆的选型。支架搬运车是现代化采煤工艺必不可少的辅运设备，它能方便快捷地搬运液压支架,比传统的支架搬运方法提高几倍的工作效率。但随着市场的需求,液压支架的吨位越来越大，目前国内最重的支架近80吨，而国内市场成熟的支架搬运车的载重能力多为40t-55吨。
为了顺应市场的需求， 根据煤矿企业对大型液压支架的需求,以及在现有支架搬运车的分析基础上，确定了承载80吨的支架搬运车性能指标和后车体的技术指标，分析了现有后车体的常见故障和改进措施，重点是后车架、摆动梁、提升机构的改进和液压系统的计算。设计出了后车体结构，并用Pro/E绘出后车体的三维模型。
二、研究内容
1.设计方案
具体设计方案如图所示。
2.关键技术
①采用了性能优良的耐磨板和高强板
瑞典钢铁公司(SSAB)是北欧地区最大的钢铁公司，所生产的淬火和回火中厚钢板居全球领先水平。HARDOX悍达耐磨钢板是目前在世界范围内受到广泛认可的知名耐磨钢板品牌。纯度极高的原料，合理调配的低合金化学成分以及独特的淬火工艺成就了HARDOX悍达钢的优异质量。
HARDOX悍达耐磨钢板的综合性能主要包括力学性能（硬度和强度），低温冲击韧性，加工性能（切割，弯曲，焊接，钻孔），厚度公差以及表面性能。目前瑞钢可提供7种硬度规格的悍达钢板，最低布氏硬度为350MPa，最高布氏硬度可达700MPa；最低抗拉强度为940 MPa，最高抗拉强度超过2000 MPa。与其他相同硬度等级的耐磨钢板相比，HARDOX悍达钢具有极佳的冲击韧性。
HARDOX悍达耐磨钢板在欧美，澳洲的大型露天采矿的应用已有近40年的历史。它可应用于许多作业中，例如铲车、矿车、挖掘机、卸料仓、给料机、输送机、溜槽、破碎机、筛分机、装载机和自卸车等等。事实证明，HARDOX悍达耐磨钢板在这些设备的运行中都能发挥非常出色的作用。目前该钢板在中国矿山设备企业的应用也显示出优势。它能够最大限度地提高设备使用寿命，降低故障风险，缩短维修时间，从而提高整体经济效益。
②大型多功能“U”型液压支架搬运车斗生产制造
液压支架搬运车斗作为液压支架搬运车的主要受力部件，必须采取科学的焊接方法，否则将会造成结构损坏，轻则影响生产，重则酿成事故。采用科学的焊接工艺才能确保焊接质量稳定可靠。
对每条焊缝，按照美国焊接标准，编制焊接工艺单；
严格执行焊接工艺标准，做到焊前预热，全过程测温，焊后保温。采用对称多层多道焊接，防止变形。采用焊接工装如工艺轴来保证孔间的同轴度、平行度等技术要求，采用多道工艺拉筋防止变形。
采用引弧、收弧板，防止弧坑裂纹，每层（道）焊后彻底清渣，任何缺陷都应及时清除。
3.特点
(1)结构好，自重轻
常规的液压支架搬运车斗通过加厚钢材或增加加强筋来提高强度，“U”型液压支架搬运车斗通过采用高强板和结构优化，既保证斗体强度，又减轻了自重。板材厚度降低约20%-30%，通过一体化加工，大量减少加强筋，自重大大降低，有效提高了自载质量利用系数。
(2)高承载，抗冲击，寿命长
“U”型斗体采用高强度钢板，屈服强度高，抗冲击性和抗疲劳性更好，“U”型结构也有效降低了液压支架运输中对斗体的伤害。轮胎采用高性能的实心轮胎，独特的造型确保搬运车斗具有超长寿命。
（3）装卸更便捷
目前，液压支架的转场运输和搬运主要有支架搬运专用车或低平板公路半挂车。支架搬运专用车价格昂贵；平板半挂车则需要配套专用的起吊设备。而该搬运车斗使用三维设计工具，采用离散元、有限元等设计方法，模拟液压支架在“U”型斗体中的装卸和斗体受力情况，设计方法更科学、合理。能自主独立完成装卸作业。独特的外形设计还使卸载更容易，液压支架能平稳地移出斗体，可使运输能力提高 3倍。
(4)流线型设计
半挂车参考采用市场技术成熟的专用车“U型”支架形式、四个液压油缸进行支架垂直起降的方式。
三、应用效果
该运输搬运车车斗运用有限元方法对后车架进行了静力分析，得到了结构应力和变形。以质量为优化目标，对车架进行了结构拓扑优化，得到了材料分布状态。此种搬运车在使用时将其拟承载的液压支架平面叉插入“U”型框架内，由动力驱动液压系统来实现液压支架的起升和下降，以拖拉动力完成搬运作业。它是液压支架搬运工具中最简便、最有效、最常见的装卸、搬运工具。
其不仅提高了劳动工效，而且实现了安全搬移，尤其在工作面布置及采面搬家时，体现了其经济性与便捷的特点。
市场上液压支架整体搬运车售价在400万元左右，而轻量化制造的产品具有明显价格优势。
四、推广应用前景
当前人类将面临前所未有的能源和环境挑战，发展低碳经济、节能减排已成为国家基本方略。巨型矿用液压支架搬运车轻量化符合节能、高效的大趋势，具有良好的矿用自卸液压支架运输设备创新价值体现，是产品升级换代主要方向。
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