關(guān)于礦用液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的研制與應(yīng)用

張 杰

（晉能控股裝備制造集團(tuán)大同機(jī)電裝備力泰公司山西大同037001）

0 引言

液壓支架是現(xiàn)代采煤綜采工作面保障采煤安全的重要機(jī)械之一。液壓支架頂梁作為其中的重要結(jié)構(gòu)件，承載著煤層頂板。在礦用液壓支架頂梁裝配時(shí)首先需通過(guò)橋式起重機(jī)將裝配后的頂梁由柱帽面翻轉(zhuǎn)至頂梁面，后通過(guò)吊裝將頂梁扣到立柱上，原有采用順著頂梁軸對(duì)稱長(zhǎng)端翻轉(zhuǎn)的方法，導(dǎo)致在裝配過(guò)程中的安全性有一定的影響，采用頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)從側(cè)面翻轉(zhuǎn)可提高安全性。

1 液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)組成結(jié)構(gòu)

在液壓支架大修裝配中，頂梁組件180°的翻轉(zhuǎn)一直存在以下幾個(gè)問題:首先在橋式起重機(jī)頂梁組件翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，橋式起重機(jī)的起吊過(guò)程中頂梁組件重心有了一定的調(diào)整，在重心變化中，頂梁隨之存在較大的沖擊力，對(duì)橋式起重機(jī)的使用壽命和操作人員的安全性有一定不利影響；在頂梁組件重心調(diào)整后，需要人工整理頂梁上的液壓膠管，以防止頂梁在下放過(guò)程中切斷液壓膠管，此過(guò)程對(duì)人員存在較大的安全隱患。

由于頂梁組件從側(cè)面翻轉(zhuǎn)無(wú)吊裝孔，并且重心不宜測(cè)算，因此在頂梁組件在用橋式起重機(jī)翻轉(zhuǎn)時(shí)只能采取順著頂梁翻轉(zhuǎn)，以ZZ13000液壓支架為例，頂梁組件順長(zhǎng)方向長(zhǎng)度近7 m，接近或超過(guò)了車間橋式起重機(jī)的最大起吊高度，橋式起重機(jī)起吊翻轉(zhuǎn)存在安全隱患。在原有基礎(chǔ)上我們從以下幾個(gè)方面考慮改進(jìn)：

（1）改變頂梁—掩護(hù)梁組裝時(shí)頂梁立式翻轉(zhuǎn)現(xiàn)狀，改為頂梁側(cè)面翻轉(zhuǎn);

（2）消除立式翻轉(zhuǎn)存在的不安全隱患;

（3）有利于天車使用時(shí)的安全操作和設(shè)備使用完好率的提升。

根據(jù)思路，所設(shè)計(jì)的液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)有三大部分，在結(jié)構(gòu)件上有：（1）底座（2）翻轉(zhuǎn)平臺(tái)（3）接應(yīng)平臺(tái)；在動(dòng)力部分上有：（1）泵站（2）壓力操作系統(tǒng)；在推動(dòng)支撐部位上有：推動(dòng)油缸（利用ZYB4400 支架報(bào)廢的推移千斤頂）。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

2 液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)技術(shù)參數(shù)

該液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)尺寸為6 565×5 020×1 180 mm，通過(guò)315 MPa 泵站提供壓力，支撐式、支撐掩護(hù)式（一級(jí)側(cè)護(hù)板和二級(jí)側(cè)護(hù)板）、放頂煤式液壓支架頂梁均可適配，底座作為支撐平臺(tái)的框架與地面固定，在4根千斤頂?shù)耐苿?dòng)作用下，將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)和接應(yīng)平臺(tái)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂梁的翻轉(zhuǎn)與接應(yīng)。

該翻轉(zhuǎn)平臺(tái)可對(duì)ZZ8000、ZZ10000、ZF10000、ZZ13000、ZF13000、ZF15000、ZF17000 等型號(hào)高端液壓支架的頂梁進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)自重與頂梁重量為40 t，根據(jù)圖2受力分析與由式（1）可得。

圖2 頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)受力示意圖

其中G=40t；L=1 870 mm；l=375 mm；初始θ 為30°，通過(guò)計(jì)算求得F=199.46 t。

3 液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)工作原理

針對(duì)頂梁組件順著頂梁軸對(duì)稱方向翻轉(zhuǎn)180°一直存在的問題，我們采取機(jī)械翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的方式對(duì)頂梁組件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，通過(guò)兩個(gè)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)接力的方式，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)先使頂梁組件翻轉(zhuǎn)90°，然后接應(yīng)平臺(tái)再將頂梁組件翻轉(zhuǎn)90°達(dá)到頂梁平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)180°的目的。

（1）該液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)在初始位置時(shí)，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)、接應(yīng)平臺(tái)兩者呈水平位置；

（2）在位置1階段，在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上可通過(guò)裝配相應(yīng)零部件后，將頂梁組件水平放置在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上，固定的頂梁側(cè)護(hù)板一側(cè)緊貼翻轉(zhuǎn)平臺(tái)支撐板一側(cè)；

（3）在位置2階段，頂梁接應(yīng)平臺(tái)千斤在乳化液泵站壓力的作用下伸長(zhǎng)，將頂梁接應(yīng)平臺(tái)推起呈90°；

（4）在位置3階段，頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)由泵站壓力下千斤伸長(zhǎng)，將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)以及頂梁組件推起呈90°；將頂梁組件在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)底部千斤頂?shù)耐屏ο轮糜诮討?yīng)平臺(tái)側(cè)梁上。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)常用于大型零件的裝配工藝上，相比手動(dòng)翻轉(zhuǎn)具備方便快捷、翻轉(zhuǎn)速度較快等優(yōu)點(diǎn)[1]，該翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用液壓動(dòng)力翻轉(zhuǎn)，相應(yīng)壓力操作系統(tǒng)部位見圖3；

圖3 壓力操作系統(tǒng)控制部位

（5）在位置4 階段，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)千斤繼續(xù)伸長(zhǎng)，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)底面繼續(xù)推頂梁組件，使裝配后的頂梁組件與接應(yīng)平臺(tái)相互貼合；

（6）在位置5階段，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)千斤頂收縮呈90°，接應(yīng)平臺(tái)千斤收縮（有安全閥固定座），控制其相應(yīng)下降速度，使接應(yīng)平臺(tái)以及頂梁組件平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)到水平位置；

（7）在位置6階段，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)千斤收縮使翻轉(zhuǎn)平臺(tái)呈初始位置，頂梁組件通過(guò)橋式起重機(jī)吊離接應(yīng)平臺(tái)，頂梁組件180°翻轉(zhuǎn)結(jié)束。

4 應(yīng)用效果

與同類機(jī)構(gòu)相比，其主要優(yōu)勢(shì)在于在翻轉(zhuǎn)頂梁組件時(shí)不需要固定，利用其自重以及其自身特點(diǎn)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)和接應(yīng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互相進(jìn)行保護(hù)，保證頂梁組件在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中安全可靠，實(shí)體安裝如圖4所示。

圖4 液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)體圖

該翻轉(zhuǎn)平臺(tái)已應(yīng)用于力泰公司液壓一車間，經(jīng)過(guò)對(duì)安裝在公司車間的該裝置在對(duì)ZZ8000 與ZZ13000液壓支架進(jìn)行多次對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)分析計(jì)算，得出該頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)在裝配完畢后，從開啟平臺(tái)運(yùn)行到平臺(tái)翻轉(zhuǎn)完成后，ZZ8000 液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平均耗時(shí)100 s，ZZ13000 液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平均耗時(shí)120 s，相比日常采用橋式起重機(jī)用吊裝孔先通過(guò)安裝吊裝鏈，安全員與天車工的指揮與起吊工作，后續(xù)翻轉(zhuǎn)等相應(yīng)操作，節(jié)省將近300 s～320 s，社會(huì)效益上保障了操作人員作業(yè)安全，經(jīng)濟(jì)效益上相比原有操作方式提升1.5倍左右。

5 結(jié)語(yǔ)

該液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)平臺(tái)已實(shí)際應(yīng)用于公司的日常生產(chǎn)工作當(dāng)中，對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)效率有很大的作用，尤其是在液壓支架頂梁翻轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù)有一定保障，并且減少了人員配置，提高了生產(chǎn)工作當(dāng)中的效率。