礦用液壓支架操作閥閉鎖裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)

楊 斌

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

以陽(yáng)煤集團(tuán)新景礦8507綜采工作面和8505綜采工作面使用的ZZS5600/14/28型液壓支架為研究對(duì)象。此型號(hào)的液壓支架的操作閥把手未采用防護(hù)設(shè)計(jì)，而且巷道采用液壓支架支護(hù)后空間狹小，工作人員在巷道內(nèi)行走時(shí)極易刮蹭到支架的操作把手，導(dǎo)致誤操作而使人員和設(shè)備受到傷害。

通過(guò)對(duì)兩個(gè)工作面ZZS5600/14/28型液壓支架操作閥發(fā)生的誤操作、造成設(shè)備損壞和人員傷害情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，操作閥出現(xiàn)誤操作率占45%(除去不正規(guī)操作)，操作閥發(fā)生損壞率占36%，造成人身傷害5起。因此，亟待對(duì)礦用液壓支架操作閥閉鎖裝置進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)煤礦的安全高效生產(chǎn)。

2 操作閥閉鎖裝置的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

通過(guò)對(duì)ZZS5600/14/28型液壓支架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)，此型號(hào)液壓支架的操作閥是由多個(gè)帶把手的單片閥依靠螺栓進(jìn)行串聯(lián)固定，形成閥組連接到液壓支架的閥座之上。因此，對(duì)液壓支架操作閥閉鎖裝置進(jìn)行優(yōu)化必須以操作閥組的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能在緊湊的巷道空間環(huán)境下達(dá)到支架工操作方便，設(shè)備安全可靠，利于工作人員對(duì)支架進(jìn)行管理的目標(biāo)。即設(shè)計(jì)方案應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的原則。

2.2 初次設(shè)計(jì)

2.2.1 插銷式設(shè)計(jì)

結(jié)合煤礦綜采面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和液壓支架的結(jié)構(gòu)特征，首先嘗試插銷式閉鎖的設(shè)計(jì)。插銷式閉鎖裝置部件的示意圖如圖1和圖2所示，插銷式閉鎖裝置包括支撐固定架和限位插銷兩部分。

圖3為插銷式閉鎖裝置的安裝示意圖。插銷式閉鎖裝置依靠安裝孔與操作閥緊密連接，通過(guò)將插銷插入可以對(duì)操作閥的把手進(jìn)行固定限位。在支架工需要對(duì)操作閥的把手進(jìn)行操作時(shí)，拔出插銷就可對(duì)支架進(jìn)行解鎖，操作完成后再將插銷插入。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

將插銷式閉鎖裝置按設(shè)計(jì)的圖紙加工制造完成后，安裝在8507綜采工作面和8505綜采工作面使用的ZZS5600/14/28型液壓支架上。經(jīng)過(guò)1個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)插銷式閉鎖裝置雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)操作把手進(jìn)行閉鎖保護(hù)避免誤操作的功能，但也發(fā)現(xiàn)了以下缺點(diǎn)：（1）支架工每次操控液壓支架都需要拔出插銷，操作完成后又得將插銷插回才能實(shí)現(xiàn)安全閉鎖的功能。這種操作方式大大延長(zhǎng)了支架工的工作時(shí)間，不利于實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)；（2）沒(méi)有設(shè)計(jì)插銷存放處，插銷在支架工拔出后極易出現(xiàn)丟失的情況。為期1個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，插銷式閉鎖裝置的插銷丟失率達(dá)到了47%。基于以上因素，有必要對(duì)液壓支架操作閥閉鎖裝置進(jìn)行二次改進(jìn)設(shè)計(jì)，達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的要求。

圖1 支撐固定架

圖2 插銷

圖3 安裝示意圖

2.3 二次改進(jìn)

2.3.1 擋板合頁(yè)式設(shè)計(jì)

根據(jù)插銷式閉鎖設(shè)計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證顯現(xiàn)出的缺陷，考慮將初始的插銷閉鎖更換為擋板式閉鎖，通過(guò)合頁(yè)將閉鎖裝置固定在支撐架上。設(shè)計(jì)的擋板合頁(yè)式閉鎖裝置包括固定板、鎖板、合頁(yè)和支撐桿四個(gè)部分[3]。擋板合頁(yè)式閉鎖裝置通過(guò)固定板在操作閥上固定，開(kāi)啟鎖板就可對(duì)操作閥的把手實(shí)現(xiàn)閉鎖的功能。在支架工需要對(duì)液壓支架進(jìn)行操作時(shí)將鎖板掀起，就可解鎖操作操作閥的把手控制支架的升降。在不需要操作支架或操作完成后，放下鎖板就可實(shí)現(xiàn)對(duì)操作閥的安全閉鎖。并且在每塊鎖板上可以印上對(duì)應(yīng)閉鎖把手的功能，就可進(jìn)一步避免支架工出現(xiàn)誤操作的情況[4]。圖4為擋板合頁(yè)式閉鎖裝置示意圖。

圖4 擋板合頁(yè)式閉鎖裝置示意圖

相較于插銷式閉鎖，擋板合頁(yè)式閉鎖具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）合頁(yè)式閉鎖的原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)單，可行性高。

（2）裝置通過(guò)固定板固定在支架上，不用擔(dān)心部件丟失。

（3）通過(guò)掀起擋板實(shí)現(xiàn)解鎖，安全可靠。

（4）制作原料廉價(jià)易得，加工方便，投入成本低。

（5）鎖板上印有對(duì)應(yīng)把手功能，可大幅降低支架工誤操作的概率，而且美觀，是精細(xì)化管理的體現(xiàn)。

2.3.2 工作原理

圖5為合頁(yè)式閉鎖裝置的安裝示意圖。合頁(yè)式閉鎖裝置依靠安裝孔固定在液壓支架的操作閥上。在需要操作液壓支架時(shí)首先掀起擋板，就可實(shí)現(xiàn)操作閥的解鎖，隨后操作把手控制支架的升降。在完成對(duì)液壓支架的操作后，放下?lián)醢寰湍軐?duì)操作閥實(shí)現(xiàn)安全閉鎖。

3 現(xiàn)場(chǎng)安裝與效果評(píng)價(jià)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)安裝

按圖4所示的擋板合頁(yè)式閉鎖裝置圖進(jìn)行批量制造加工后安裝在8507綜采工作面和8505綜采工作面使用的ZZS5600/14/28型液壓支架上。對(duì)閉鎖裝置進(jìn)行安裝時(shí)需要預(yù)先在液壓支架的操作閥上鉆一個(gè)安裝孔，通過(guò)安裝孔來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)的閉鎖裝置進(jìn)行固定限位，依靠支撐架和合頁(yè)把閉鎖裝置各個(gè)部件組裝到一起。安裝的順序從左到右依次為操作閥、螺栓、支撐架和合頁(yè)。

3.2 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)1個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相較于插銷式閉鎖裝置，改進(jìn)后的合頁(yè)式閉鎖具有更高的實(shí)用性，操作更加方便，將操作閥最初45%的誤操作率降到了5%，操作閥最初36%的損壞率降到了12%，并且在試驗(yàn)期間沒(méi)有發(fā)生任何一起人身傷害事故。因此設(shè)計(jì)的擋板合頁(yè)式閉鎖裝置更加安全可靠，有利于工作面的精細(xì)化管理。

在工作面的液壓支架上安裝擋板合頁(yè)式閉鎖裝置可以有效降低因工人誤操作導(dǎo)致液壓支架的液管、操作閥和聯(lián)結(jié)頭等組件發(fā)生損壞的情況；能有效地消除工作面的液壓支架發(fā)生誤操作的安全隱患以及造成的人員傷害事故。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，擋板合頁(yè)式閉鎖裝置會(huì)頻繁開(kāi)啟導(dǎo)致合頁(yè)部位發(fā)生嚴(yán)重的磨損，一旦合頁(yè)失效就無(wú)法繼續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)操作閥閉鎖的功能，就得對(duì)閉鎖裝置進(jìn)行更換。因此，新加工的擋板合頁(yè)式閉鎖裝置應(yīng)選用高強(qiáng)度的合頁(yè)進(jìn)行加工，并定期在轉(zhuǎn)軸部位添加潤(rùn)滑油，以延長(zhǎng)合頁(yè)式閉鎖裝置的使用壽命。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的高強(qiáng)度合頁(yè)閉鎖裝置已在該礦的其他工作面進(jìn)行了全面安裝應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)使用效果良好。

圖5 合頁(yè)式閉鎖裝置安裝示意圖

4 結(jié)論

本文針對(duì)液壓支架易出現(xiàn)誤操作的情況，先后設(shè)計(jì)了插銷式閉鎖裝置和合頁(yè)式閉鎖裝置，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，最初設(shè)計(jì)的插銷式閉鎖裝置雖然能實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架操作把手的安全閉鎖功能，但是會(huì)導(dǎo)致操作不便而且存在設(shè)計(jì)的整體性不好的缺點(diǎn)。因此對(duì)閉鎖裝置進(jìn)行二次改進(jìn)，改成合頁(yè)式閉鎖設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，合頁(yè)式閉鎖設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)液壓支架安全閉鎖的同時(shí)，保證裝置安全可靠、操作簡(jiǎn)便和管理方便。