超大型液壓支架的配套運輸平板車設(shè)計

郭 瑜 朱建安 冉 彤 郭培紅

（1.焦作煤業(yè) （集團）有限責(zé)任公司，河南省焦作市，454159；2.河南理工大學(xué)，河南省焦作市，454000；3.河南煤業(yè)化工集團重型裝備有限公司，河南省開封市，475004）

超大型液壓支架的配套運輸平板車設(shè)計

郭 瑜1朱建安2冉 彤3郭培紅2

（1.焦作煤業(yè) （集團）有限責(zé)任公司，河南省焦作市，454159；2.河南理工大學(xué)，河南省焦作市，454000；3.河南煤業(yè)化工集團重型裝備有限公司，河南省開封市，475004）

設(shè)計了一種超大型液壓支架配套運輸平板車，通過與普通平板車對比后發(fā)現(xiàn)，此種配套運輸平板車克服了普通平板車在彎曲半徑小且?guī)в休^大坡度的巷道運輸設(shè)備時出現(xiàn)的易翻車或出軌等缺點，詳細設(shè)計了其行走轉(zhuǎn)向機構(gòu)并進行了實踐研究，結(jié)果表明設(shè)計的行走轉(zhuǎn)向機構(gòu)安全可靠。

超大型液壓支架 平板車 行走轉(zhuǎn)向機構(gòu)

目前的超大型液壓支架在煤礦綜采工作面安裝時由于整體尺寸超大及重量超重，一般將液壓支架在地面進行解體后，將解體件分別運送到靠近工作面的組裝硐室進行組裝，但在軌道彎曲半徑較小且?guī)в衅露鹊南锏肋\輸時，由于普通平板車前后輪軸間距過小以及轉(zhuǎn)向機構(gòu)不靈活容易造成翻車或出軌等事故，這些超大型液壓支架解體后如何運輸成為亟待解決的難題。因此，對配套的平板車進行專門設(shè)計，以配合整個組裝工藝有效實施。

1 液壓支架的井下安裝和運輸工藝設(shè)計

本文介紹了在焦作煤業(yè) （集團）新鄉(xiāng)能源有限公司應(yīng)用的ZY18000／30／65D型超大型液壓支架的配套平板車設(shè)計。

1.1 液壓支架解體單元的劃分和安裝工藝的確定

ZY18000／30／65D型液壓支架的參數(shù)是：高度為3000～6500 mm，寬度為1900～2150 mm，初撐力為12370 k N （P＝31.5 MPa），額定工作阻力為18000 k N （P＝45.8 MPa），支護強度為1.60～1.67 MPa，底座比壓為2.98～3.13 MPa，支架中心距為2050 mm，支架推移步距為800 mm，推移千斤頂行程為900 mm，操縱方式為電液控制，泵站額定壓力為31.5 MPa，支架重量約為65 t，運輸尺寸為8420 mm×1900 mm×3000 mm。

根據(jù)趙固二礦現(xiàn)有的條件，將ZY18000／30／65D型液壓支架拆分為4個單元：底座重量為15.4 t，頂梁重量為20 t，立柱2個重量為7.34 t，掩護梁 （含連桿）重量為23 t。

由于巷道高度及寬度尺寸的限制，必須合理地安排安裝順序。其中在安裝頂梁時，已經(jīng)超過了高度尺寸限制，因此必須預(yù)先將頂梁放至安裝平臺的前端，待底座、立柱及掩護梁安裝完成后，再將頂梁吊回相應(yīng)位置，具體安裝順序分為6個步驟，如圖1所示。

圖1 液壓支架安裝順序

1.2 運輸工藝的確定

合理地配置運輸單元可以提高運輸效率，降低運輸成本。根據(jù)趙固二礦井下的運輸情況，大巷運輸采用無極繩絞車，每次只能運輸一個單元，運輸順序根據(jù)安裝順序確定，并且解體的液壓支架單元應(yīng)保持裝配狀態(tài)運輸。因此，將解體的4個液壓支架單元分為3個運輸單元，液壓支架運輸單元及安裝順序如圖2所示。

圖2 液壓支架運輸單元及安裝順序

2 平板車結(jié)構(gòu)設(shè)計

考慮到井下組裝硐室空間有限且沒有可以大范圍調(diào)整組件的設(shè)備，為了保證支架的組裝效率，解體的液壓支架單元應(yīng)保持安裝狀態(tài)運輸。結(jié)合各個運輸單元的自身特點，對運輸?shù)鬃?（連帶2個立柱）、頂梁及掩護梁的平板車分別進行設(shè)計。

（1）底座運輸平板車設(shè)計。底座運輸對平板車要求較低，可以在普通平板車上加裝相應(yīng)的固定裝置，即可滿足使用要求。

（2）頂梁運輸平板車設(shè)計。頂梁運輸單元的重心較低，運輸時的穩(wěn)定姿態(tài)與安裝姿態(tài)吻合，因此設(shè)計時主要考慮在車體上增加特制的定位支撐裝置，以防止頂梁上所附帶的液壓管路及閥件在運輸時被壓壞。

（3）掩護梁 （含連桿）運輸平板車設(shè)計。掩護梁 （含連桿）處于安裝姿態(tài)時外形尺寸：高度為3.25 m，外形總長度為4.2 m。

2.1 普通平板車運輸存在問題

如果使用普通平板車按照安裝狀態(tài)裝運，總高度h1超過了巷道要求的2.7 m高度，又由于車輪軸距L1較小，僅為1.1 m，重心又較高，在坡度較大 （巷道坡度最大13°）的軌道上容易發(fā)生傾翻事故，普通平板車上坡示意圖如圖3所示。

圖3 普通平板車上坡示意圖

因此，若將輪軸間距L1加大至2.5 m，則平板車在上下坡時就可以避免傾翻事故的發(fā)生，但是巷道最小轉(zhuǎn)彎半徑僅為9 m，由于平板車的輪軸是固定的，在轉(zhuǎn)彎時易發(fā)生車輪掉道和卡死等現(xiàn)象，普通平板車加大軸距轉(zhuǎn)彎示意圖如圖4所示，需要對運輸掩護梁的平板車進行特殊設(shè)計。

圖4 普通平板車加大軸距轉(zhuǎn)彎示意圖

2.2 掩護梁專用平板車設(shè)計

針對上述容易出現(xiàn)的問題，設(shè)計了掩護梁專用平板車，掩護梁專用平板車示意圖如圖5所示。此種專用平板車的特點是：

（1）車身中部設(shè)置連桿放置倉，車尾設(shè)有支撐裝置，可以調(diào)整掩護梁的運輸姿態(tài)，將后連桿一部分放進放置倉內(nèi)，降低運輸高度h，使之滿足巷道高度要求。

（2）增大平板車前后輪架的間距L，使運輸時車體平穩(wěn)性好，避免在上下坡時發(fā)生傾覆事故。

（3）平板車的行走機構(gòu)由前后各有2個輪架和8個輪子組成，保證平板車在彎曲半徑為9 m的軌道上行走時順利轉(zhuǎn)向，輪架繞球面高副前后轉(zhuǎn)動滿足平板車上下坡時所有輪子同時著地，增加平穩(wěn)性。

（4）設(shè)計承重能力為30 t。

圖5 掩護梁專用平板車示意圖

由圖5可見行走機構(gòu)的工作原理：平板車的行走機構(gòu)是前后各有2個輪架，每個輪架裝有4個輪子。輪架與車體的裝配是靠車體上的球頭固定在輪架中心的球窩里，球頭與球窩之間可以相對運動形成球面副 （內(nèi)有潤滑裝置），輪架由4個輪子受軌道的接觸反作用力繞球面副中心進行轉(zhuǎn)動，進而可以實現(xiàn)平板車的轉(zhuǎn)向，輪架兩側(cè)的側(cè)板上部是一個弧形，與對應(yīng)的車體轉(zhuǎn)向支撐塊接觸形成平面高副（置有潤滑槽），用以配合輪架與車體相對運動時車體的穩(wěn)定性，同時也對車體具有支撐作用。弧形側(cè)板是為了保證平板車在上下坡時輪架能夠繞球面副中心前后轉(zhuǎn)動，如圖6所示。

圖6 掩護梁平板車上坡示意圖

3 地面試驗與實際應(yīng)用

3.1 地面試驗

在車間內(nèi)搭建一個彎曲半徑為9 m的軌道平臺，分別對3種平板車進行試驗。底座與頂梁運輸車采用普通平板車身加定位裝置即可，經(jīng)測試滿足使用要求；掩護梁平板車的測試重點是車體在上下變坡處的平穩(wěn)性和行走機構(gòu)的轉(zhuǎn)向功能，經(jīng)測試轉(zhuǎn)向順利。

3.2 井下使用效果

11050工作面安裝設(shè)備入井后從副井底到工作面運輸距離合計為3500 m，分別采用電機車和無極繩絞車牽引，需經(jīng)過井底大巷、輔運斜巷、I盤區(qū)輔助運輸大巷、11050下順槽完成4次轉(zhuǎn)載。所設(shè)計的平板車為該工作面運輸了所有ZY18000／30／65D超大型液壓支架組件，順利完成了92臺超大型液壓支架的井下搬運作業(yè)，證明了所設(shè)計的平板車行走轉(zhuǎn)向機構(gòu)安全可靠，掩護梁平板車運輸效果如圖7所示。每組裝一臺支架僅需2 h，比用傳統(tǒng)運輸組裝工藝節(jié)省5 h左右。

圖7 掩護梁平板車運輸示意圖

4 結(jié)語

本文所設(shè)計的大軸距、八輪非固定輪系掩護梁平板車和頂梁、底座平板車，能夠?qū)崿F(xiàn)超大型液壓支架、采煤機設(shè)備在巷道坡度變化大、彎道半徑小等條件下可靠運行，具有一定推廣價值。

［1］潘璇，孟國營.基于虛擬樣機技術(shù)的支架搬運車動態(tài)特性分析 ［J］.中國煤炭，2011（4）

［2］朱建安，冉彤，趙鐵等.液壓支架拆裝設(shè)備的雙鉤單鉸起吊平移裝置設(shè)計 ［J］.礦山機械，2012（10）

The design of transport flatbed of super large hydraulic support

Guo Yu1，Zhu Jian＇an2，Ran Tong3，Guo Peihong2
（1.Jiaozuo Coal Industry Group，Jiaozuo，Henan 454159，China；2.Henan Polytechnic University，Jiaozuo，Henan 454000，China；3.Heavy Equipment Company，Henan Coal Chemical Industry Group，Kaifeng，Henan 475004，China）

This article describes a super large hydraulic support＇s transport flatbed，compared with normal flatbed，this transport flatbed solved the disadvantage of normal flatbed which is easily roll-over or derailed caused by transport equipment in small bending radius and with a larger slope of the roadway.The steering system have been designed and conducted practical research.The results showed that walking and steering mechanism is safe and reliable.

super large hydraulic support，flatbed，walking and steering mechanism

TD355

A

郭瑜 （1971-），男，河南武陟人，高級工程師，就職于焦作煤業(yè) （集團）有限責(zé)任公司機電處，長期從事煤礦機電管理工作。

（責(zé)任編輯 王雅琴）