擋車欄安裝專用液壓升降車的研制與應(yīng)用

南寧 李東來(lái) 焦德奇 路野

摘? 要：為解決小青煤礦斜巷安裝擋車欄和巷道高處設(shè)備安裝拆除問(wèn)題，研制了液壓升降車，該升降車主要包括液壓泵動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該升降車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，升降平穩(wěn)，操作方便安全，載重能力強(qiáng)。在井下成功應(yīng)用，效果良好，是一種實(shí)用的升降和承載設(shè)備，給礦井的安全生產(chǎn)工作提供了保障。

關(guān)鍵詞：升降車;研制;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD63? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）03-0165-03

Abstract： In order to solve the problem of installing the car barrier in the inclined roadway and the installation and removal of the equipment at the height of the roadway in Xiaoqing Coal Mine， a hydraulic lift car is developed， which mainly includes hydraulic pump power drive， control system and actuator. The lifting car has the advantages of simple structure， stable lifting， convenient and safe operation and strong load capacity. It has been successfully applied underground， and the effect is good. It is a kind of practical lifting and bearing equipment， which provides a guarantee for the safe production of the mine.

Keywords： lift car; development; application

1 概述

小青煤礦是國(guó)家“五五”期間的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。位于遼寧省鐵嶺市調(diào)兵山市曉明鎮(zhèn)。礦井由沈陽(yáng)煤礦設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，基建工程兵00419部隊(duì)施工，1975年5月1日開(kāi)工建設(shè)，于1984年12月15日投產(chǎn)。小青煤礦設(shè)計(jì)產(chǎn)量120萬(wàn)噸/年。2014礦井核定年生產(chǎn)能力250萬(wàn)噸/年。高瓦斯礦井。截止2018年底，礦井保有儲(chǔ)量資源9373.3萬(wàn)噸，資源可采儲(chǔ)量3282.9萬(wàn)噸，服務(wù)年限10.1年。

《煤礦安全規(guī)程》要求煤礦井下傾斜巷道中為預(yù)防在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生的跑車事故，必須在傾斜巷道中安裝跑車防護(hù)裝置，通過(guò)跑車防護(hù)裝置將脫鉤自由下滑的礦車攔住，以防止造成更大的設(shè)備損害和人員傷亡。為此小青煤礦嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》要求，在傾斜井巷拉放車巷道中安裝跑車防護(hù)裝置緩沖式擋車欄（見(jiàn)圖1）。設(shè)計(jì)緩沖式擋車欄時(shí)主要考慮其抗沖擊性、安全性、有效性，造成擋車欄固定座和擋杠總重量約1噸，給安裝帶來(lái)難度，使用手拉葫蘆安裝時(shí)存在較多問(wèn)題，一是必須打?qū)Ｓ闷鸬蹂^桿;二是安裝地點(diǎn)巷道傾斜坡度大（12-20°）、巷道中高在3m以上，員工在斜巷登高作業(yè)，存在較大安全隱患和危險(xiǎn)因素;三是員工拽手拉葫蘆勞動(dòng)強(qiáng)度大。并且小青煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，井下傾斜巷道較多，需要經(jīng)常性的安設(shè)擋車欄，為此根據(jù)小青煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，確保井下安裝擋車欄施工安全特研制專用液壓升降車，實(shí)現(xiàn)擋車欄運(yùn)輸、安裝一體化，全面機(jī)械化操作，同時(shí)加裝安全護(hù)欄后還可以用作井下或地面登高作業(yè)用，代替梯子登高作業(yè)，提高登高作業(yè)的安全系數(shù)。

2 結(jié)構(gòu)原理和技術(shù)參數(shù)

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

擋車欄安裝專用液壓升降車通過(guò)齒輪泵輸出高壓油，帶動(dòng)油缸動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)擋車欄在安裝過(guò)程中升降，傾斜及左右移動(dòng)的目的。擋車欄安裝專用液壓升降車主要由上移動(dòng)板、側(cè)向微調(diào)油缸、升降油缸、升降架、開(kāi)關(guān)、電機(jī)、齒輪泵、油箱、調(diào)斜油缸、礦用平板車、卡軌器等部分組成如圖2所示。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)（如表1）

2.3 液壓原理

擋車欄安裝專用液壓升降車動(dòng)力系統(tǒng)主要依靠17kW電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)CBK1012/4-318R雙聯(lián)齒輪泵給升降、調(diào)斜、側(cè)移等液壓油缸提供高壓油，通過(guò)操縱閥的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)各液壓油缸的伸縮，從而達(dá)到液壓升降車上升、下降、側(cè)移及傾斜調(diào)節(jié)的目的，使斜巷擋車欄能夠順利的安裝到頂板上。液壓系統(tǒng)如圖3所示。

2.4 設(shè)備選型

小青煤礦井下斜巷使用的緩沖式擋車欄總體重量約1t，由于受鉸接軸的摩擦阻力和雙缸支撐不同步阻力及設(shè)備自身重量等原因，為保證液壓升降車在承載的情況下能正常升降，液壓升降車的向上推力不應(yīng)小于4t。根據(jù)升降車向上推力的要求動(dòng)力源初步選擇CBK1012/4-318R雙聯(lián)齒輪泵其排量23ml/r，額定工作壓力為20MPa。升降油缸選擇雙φ120-750液壓油缸。電動(dòng)機(jī)選擇17kW防爆電動(dòng)機(jī)。

設(shè)備選型理論核算：

在額定壓力為20MPa情況下，雙φ120-750液壓油缸可產(chǎn)生31.4t推力，由于升降油缸在升降架內(nèi)最小角度為8°，當(dāng)油缸在最小角度 8°時(shí)向上推力為4.36t噸滿足使用要求，因此油缸和齒輪泵滿足要求;若滿足升降車的推力在4t時(shí)，經(jīng)計(jì)算升降油缸壓強(qiáng)必須大于17.96MPa，電動(dòng)機(jī)的功率：

P=1.25×p1×V×n/ηO·ηm·60·1000

式中：

根據(jù)MG300/701-WD型采煤機(jī)CBK1012/4-318R雙聯(lián)齒輪泵說(shuō)明書(shū)可知：

P：電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率（kW）;1.25：富裕系數(shù);p1：泵輸出壓力;V：排量23ml/r;n：電機(jī)轉(zhuǎn)速1480r/min;ηO：容積效率是93%;ηm：機(jī)械效率是90%。

P=1.25×17.96MPa×23ml/r×1480r/min/0.93×0.9×60×1000=15.2kW

所以，選擇17kW電動(dòng)機(jī)滿足設(shè)備需要。

3 使用方法

擋車欄安裝專用液壓升降車在入井前，先把緩沖擋車欄固定在液壓升降車上移動(dòng)板上，待擋車欄及液壓升降車運(yùn)到安裝位置后，先利用液壓升降車底座四角的卡軌器把液壓升降車與上山鐵道連接到一起，且上山絞車鉤頭不摘作為二次保護(hù);電工接設(shè)液壓升降車的開(kāi)關(guān)電源。待一切準(zhǔn)備就緒后操作人員把液壓操作閥固定到山上側(cè)3m以外進(jìn)行操作。

操作步驟：

（1）先通過(guò)操縱閥伸出調(diào)斜油缸，使液壓升降車的升降架水平角度與斜巷上山的角度一致。這樣，使擋車欄在液壓升降車上是垂直上升，當(dāng)緩沖擋車欄上升到接近固定錨桿時(shí)停止上升操作。

（2）觀察緩沖擋車欄底座連接孔與頂板固定錨桿的左右位置是否對(duì)正，如有偏斜，利用側(cè)向微調(diào)油缸進(jìn)行左右調(diào)節(jié)，使緩沖擋車欄底座連接孔與頂板固定錨桿左右對(duì)正。

（3）觀察緩沖擋車欄底座連接孔與頂板固定錨桿的前后位置是否對(duì)正，如有偏斜，利用調(diào)斜油缸進(jìn)行調(diào)節(jié)，使緩沖擋車欄底座連接孔與頂板固定錨桿前后對(duì)正。

（4）當(dāng)緩沖擋車欄底座連接孔與頂板固定錨桿的前

后、左右全部對(duì)正后，操縱上升油缸，上升緩沖擋車欄使頂板固定錨桿進(jìn)入到緩沖擋車欄底座連接孔內(nèi)，最后施工人員利用液壓升降車作為平臺(tái)，上緊固螺栓。

4 應(yīng)用效果

2018年9月在小青煤礦W3軌道下山安裝緩沖擋車欄時(shí)進(jìn)行使用，W3軌道下山坡度12°，全長(zhǎng)650m。擋車欄安裝專用液壓升降車在安裝擋車欄的過(guò)程中使用狀況良好，具有較高的安全性，達(dá)到了預(yù)期效果。

擋車欄安裝專用液壓升降車經(jīng)過(guò)在小青煤礦W3軌道下山安裝擋車欄的實(shí)際驗(yàn)證，該設(shè)備設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，完全適用于斜巷擋車欄的安裝工作。該設(shè)備的投入使用，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了擋車欄的安裝步驟，避免了工人在斜巷使用手拉葫蘆起吊重物作業(yè)，提高了工作效率，具有較高的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5 經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)省工時(shí)人力，使用擋車欄安裝專用液壓升降車安裝斜巷擋車欄只需3人在1天內(nèi)就可將每個(gè)上山用的2個(gè)擋車欄安裝完畢;而使用手拉葫蘆用人力安裝2個(gè)擋車欄則最少需要6人2天方能安裝完畢。每安裝一個(gè)上山的擋車欄就可節(jié)約9個(gè)工時(shí)，每個(gè)工時(shí)按200元計(jì)算，可節(jié)約0.18萬(wàn)元，每年安裝6次可節(jié)約1.08萬(wàn)元。另購(gòu)進(jìn)一套設(shè)備需23萬(wàn)元，而本礦自行改造需成本費(fèi)2.5萬(wàn)元節(jié)省19.5萬(wàn)元。

6 結(jié)束語(yǔ)

擋車欄安裝專用液壓升降車采用液壓系統(tǒng)操作，實(shí)現(xiàn)了斜巷擋車欄運(yùn)輸、安裝一體化，簡(jiǎn)化了擋車欄的安裝步驟。該液壓升降車不僅可以安裝斜巷擋車欄，更可在巷道高度較高的地點(diǎn)安裝工件時(shí)作為工作平臺(tái)，又可以作為升降機(jī)使用。為保證井下員工安全高效“高空”作業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的保障，非常值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]于永江，郭云緋，高暢.虛功原理法進(jìn)行多層剪叉機(jī)構(gòu)受力分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008，3（3）：84.