大型綜采液壓支架拆裝設(shè)備研究

(天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 天津 300387)

目前中國(guó)是世界上煤炭開(kāi)采和消費(fèi)量最大的國(guó)家，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)煤炭具有較強(qiáng)的依賴性。礦山機(jī)械是煤礦安全生產(chǎn)的必要保證，其中液壓支架是為煤炭綜采工作提供支撐防護(hù)和安全保障的關(guān)鍵設(shè)備。由于其工作條件惡劣等因素的影響，為保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)液壓支架進(jìn)行定期強(qiáng)制檢修。其中，液壓支架的拆裝，是整個(gè)檢修過(guò)程中極為重要的環(huán)節(jié)。由于液壓支架的噸位大，尺寸大，多數(shù)煤礦企業(yè)在工作過(guò)程主要使用行車進(jìn)行拆裝，其技術(shù)要求高，安全隱患大。針對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)化程度較高的液壓支架拆裝設(shè)備，以滿足實(shí)際需求。

一、基本工作概況

1.設(shè)備形式：框架式液壓支架多功能拆裝系統(tǒng)；2.用途：礦用液壓支架的拆裝，維修；3.工作場(chǎng)地：室內(nèi)車間；4.環(huán)境溫度：-25°C～+45°C；5.作業(yè)面積：18000mm×3000mm×5500mm；6.空氣相對(duì)濕度：≤85%；7.供電電源：交流，三相380V±10%，50HZ±1%

圖1 整體工作況圖

二、明確設(shè)計(jì)要求

(一)參數(shù)要求

1.尺寸：滿足井下酮室尺寸為20mx6mx6.5m(長(zhǎng)度X寬度X高度)；2.起吊能力：液壓支架解體后單件最大重量為10t，支架總重量最大為26t，考慮拆裝設(shè)備應(yīng)具有一定的起吊裕量，因此拆裝機(jī)最大起吊重量應(yīng)達(dá)到30t。3.起吊高度：鑒于解體單元在安裝時(shí)的上下位置變動(dòng)范圍不超過(guò)2m，考慮拆裝機(jī)應(yīng)具有一定的升降裕量，以保證安全，所以拆裝機(jī)的最大起吊高度應(yīng)達(dá)到2.5m以上。4.動(dòng)力源：要求采用井下常用的乳化液泵站作為主動(dòng)力，以減少新添設(shè)備數(shù)量，同時(shí)減少井下液壓油污染。

(二)實(shí)現(xiàn)目的

1.提高設(shè)備工作能力：設(shè)備的可工作范圍、工況環(huán)境適應(yīng)能力；2.優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化工藝流程，減少人員參與率，提高工作效率；3.增加液壓支架維修拆裝過(guò)程的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高工作過(guò)程的安全性。

三、功能結(jié)構(gòu)

(一)框架式拆裝結(jié)構(gòu)

設(shè)備采用框架式結(jié)構(gòu)，由頂梁、立柱、底梁、中間橫梁、液壓油缸、滑輪裝置，鋼絲繩組成。起到整體負(fù)載支撐，控制作業(yè)范圍，保證工作安全等的作用。采用四點(diǎn)吊裝的方式，具有四個(gè)起重吊點(diǎn)，由各安裝在立柱內(nèi)的液壓缸提供動(dòng)力。各個(gè)液壓缸的控制相互獨(dú)立，所以每個(gè)吊點(diǎn)的升降運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立。傳統(tǒng)的起吊方式為一點(diǎn)吊裝，解體單元一旦起吊，其姿態(tài)難以調(diào)整。采用四點(diǎn)吊裝的方式，對(duì)各個(gè)吊裝動(dòng)力單元獨(dú)立控制，即可實(shí)現(xiàn)起吊后的姿態(tài)調(diào)整功能。

圖2框架式結(jié)構(gòu)圖3起吊方式

(二)單鉸雙鉤吊裝機(jī)構(gòu)

由上三角梁、下三角梁、吊鉤裝置、滑輪裝置組成。X方向移動(dòng)的常規(guī)方法為框架整體移動(dòng)，但這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便，特別是在井下巷道條件下，很難實(shí)現(xiàn)這種移動(dòng)方式。單鉸雙鉤裝置的使用極大的簡(jiǎn)化了拆裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，避免了更多組件的使用。其特點(diǎn)是起吊液壓支架的吊具與起吊鋼絲繩間通過(guò)鉸鏈方式連接，當(dāng)上部一側(cè)鋼絲繩長(zhǎng)度變短(如圖4)，則與其連接的上三角梁受力后姿態(tài)發(fā)生變化，這將引起所起吊的解體單元位置發(fā)生變化，但解體單元的姿態(tài)未發(fā)生變化。這樣，既滿足X方向的微小精確移動(dòng)，也保證了工作的安全性。

圖4 單鉸雙鉤機(jī)構(gòu)原理圖

(三)軌道平板工作臺(tái)

設(shè)計(jì)軌道平板工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用液壓支架的運(yùn)輸及配合拆裝工作。由于部分液壓支架解體單元的體積及重量較大，因此需將車體設(shè)計(jì)的較長(zhǎng)，以保證其運(yùn)輸和進(jìn)行拆裝工作時(shí)的平穩(wěn)可靠。針對(duì)礦用液壓支架不同結(jié)構(gòu)件的特點(diǎn)，對(duì)軌道平板工作臺(tái)設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)，以滿足不同的承載要求。

圖5 工作臺(tái)承載底座工作示意圖

(四)清洗功能

待拆裝維修的礦用液壓支架從井下運(yùn)出后，會(huì)存在很多煤渣，油漬等問(wèn)題，所以配置專門的高壓清洗設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用液壓支架各個(gè)零部件的清洗。

四、結(jié)語(yǔ)

大型綜采液壓支架拆裝設(shè)備兼顧了結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)潔高效、安全平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)，既滿足了工作車間的作業(yè)條件，同時(shí)適合在空間有限的礦井下使用，大大提高了設(shè)備的工作能力。工藝流程得以簡(jiǎn)化，很大程度上降低人員參與度和工作強(qiáng)度，加快支架拆裝速度，有效地提高了工作效率。擺脫傳統(tǒng)的行車拆裝形式，大大提高了工作的安全穩(wěn)定性，為集約化、規(guī)范化礦井生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。