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支架搬運(yùn)車是煤礦井下綜采工作面設(shè)備搬家倒面的輔助運(yùn)輸車輛。支架搬運(yùn)車主要分為鏟板式車輛及框架式車輛兩大類。鏟板式支架搬運(yùn)車的工作機(jī)構(gòu)是一套可以升降且能傾翻的鏟板平臺(tái)，該鏟板平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的鏟裝及運(yùn)輸。如圖所示，通過(guò)控制鏟板式車輛動(dòng)臂的升降以及傾翻油缸的伸縮使得車輛鏟板平臺(tái)落地，然后利用固定于動(dòng)臂腔體內(nèi)的液壓絞車進(jìn)行牽引，將液壓支架拉上鏟板平臺(tái)，捆綁以后，提升鏟板，將液壓支架運(yùn)往指定地點(diǎn)。
支架搬運(yùn)車液壓絞車是液壓支架鏟裝過(guò)程中最關(guān)鍵的部件。如圖所示，液壓絞車由動(dòng)力裝置（低速大扭矩馬達(dá)+行星輪減速過(guò)渡盤）、齒輪減速箱、卷纜機(jī)構(gòu)及纜繩組成。液壓絞車通過(guò)螺栓緊固方式，固定于支架搬運(yùn)車動(dòng)臂腔體內(nèi)。由于動(dòng)臂內(nèi)腔空間狹窄，同時(shí)液壓絞車動(dòng)力裝置選擇受限，以及齒輪減速箱速比偏小，導(dǎo)致液壓絞車輸出繩力較小、繩速較慢，難以滿足支架搬運(yùn)車對(duì)重型液壓支架的牽引需求，影響了鏟板式支架搬運(yùn)車的推廣。因此，急需對(duì)現(xiàn)有液壓絞車進(jìn)行改進(jìn)有限元分析，提高其性能。
支架搬運(yùn)車動(dòng)臂內(nèi)腔空間有限，液壓絞車只能采用輸入輸出同側(cè)平行布置方式，動(dòng)力裝置通過(guò)側(cè)置減速箱將動(dòng)力傳遞至卷纜機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)纜繩的牽引。在動(dòng)力裝置、卷纜機(jī)構(gòu)外形尺寸均確定的情況下，只能通過(guò)調(diào)整側(cè)置減速箱結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)絞車的改進(jìn)設(shè)計(jì)，滿足支架搬運(yùn)車的鏟裝需求。
如圖所示，為控制液壓絞車X方向的尺寸，絞車側(cè)置減速箱往往設(shè)計(jì)成一級(jí)齒輪傳動(dòng)箱，從而保證液壓絞車X方向的緊湊性。現(xiàn)有的絞車一級(jí)齒輪傳動(dòng)箱有2種型式，分別為二軸式一級(jí)齒輪箱和三軸式一級(jí)齒輪箱。
二軸式齒輪箱的兩軸分別為輸入軸和輸出軸，輸入軸連接動(dòng)力裝置，輸出軸連接卷纜機(jī)構(gòu)的卷筒，在動(dòng)力裝置及卷筒的直徑均較大的前提下，為保證動(dòng)力裝置及卷筒能夠合理布置，齒輪箱兩齒輪的中心距必須足夠大。輸入齒輪確定的情況下，較大中心距必然導(dǎo)致較大速比，同時(shí)輸出輪的齒頂圓直徑往往較大，這樣，直接導(dǎo)致齒輪箱Y方向的尺寸加大，使得絞車在動(dòng)臂內(nèi)腔布置困難。這種絞車能夠最大限度地增加齒輪箱的速比，增加絞車的輸出扭矩，提高絞車的繩力，但其繩速卻減小，影響支架搬運(yùn)車的鏟裝效率。三軸式齒輪箱在二軸式齒輪箱的基礎(chǔ)上，增加中間軸，中間軸齒輪分別與輸入齒輪及輸出齒輪相嚙合，如圖所示，該三軸式齒輪箱輸入軸、中間軸及輸出軸均布置于同一平面，中間軸齒輪屬于過(guò)渡輪，齒輪箱的速比仍然為輸出軸齒輪與輸入軸齒輪的齒數(shù)比，這種布置方式較二軸式齒輪箱的優(yōu)點(diǎn)在于不加大輸出齒輪直徑的條件下，加大了輸入齒輪與輸出齒輪的中心距，在滿足動(dòng)力裝置及卷纜機(jī)構(gòu)合理布置的基礎(chǔ)上，有效控制了絞車Y方向的尺寸，并且中間軸的受力較為合理，其缺點(diǎn)在于受中間軸齒輪的影響，減速箱不能提供足夠大的速比，以便保證絞車Z方向的尺寸要求，這樣，絞車的繩力受到了影響；若想提高絞車?yán)K力，只能通過(guò)增加絞車Z方向的尺寸、加大齒輪箱的速比來(lái)實(shí)現(xiàn)；絞車Z方向的尺寸變大，影響了液壓絞車X向、Y向及Z向的空間整體緊湊性，滿足不了支架搬運(yùn)車動(dòng)臂內(nèi)腔的空間要求。
為提高液壓絞車的繩力，同時(shí)又不影響絞車的空間整體緊湊性，對(duì)三軸式齒輪箱進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。如圖所示，在增加輸出齒輪齒數(shù)的同時(shí)，將齒輪箱三軸布置于相異平面內(nèi)，將中間軸下移，同時(shí)將輸入軸內(nèi)移，這樣，加大了齒輪箱速比，又有效控制了齒輪箱Y方向及Z方向的尺寸，使得絞車具備了較大的繩力，而且使得絞車的空間整體布置更加合理緊湊，能夠滿足支架搬運(yùn)車的鏟裝需要。
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