煤礦大型液壓支架拆裝用多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)裝置研制

肖紅湘

摘要：針對(duì)井下大型液壓支架拆裝困難問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種煤礦大型液壓支架拆裝用多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)裝置，從而有效解決了大型液壓支架在煤礦井下狹小空間進(jìn)行組裝和分解的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：大型液壓支架；拆裝；多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)裝置

引言

近年來(lái)，隨著煤礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)能的增加，采煤工作面使用的液壓支架工阻越來(lái)越大，支架重量和外形尺寸也越來(lái)越大。ZF15000/19/32型液壓支架重量達(dá)到43噸，受罐籠空間尺寸的限制，無(wú)法整架下井，必須在地面將其分解成底座、頂梁、前梁和立柱等部件分別裝車(chē)運(yùn)到井下，重新組裝后安裝在工作面使用。工作面回采完成后再將整架液壓支架分解，將底座、頂梁、前梁和立柱等部件分別裝車(chē)運(yùn)到地面進(jìn)行檢修。液壓支架拆裝過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并容易造成安全事故。為此，經(jīng)多次反復(fù)論證并實(shí)驗(yàn)，研制出煤礦大型液壓支架拆裝用多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)裝置，成功解決了大型液壓支架在煤礦井下狹小空間進(jìn)行組裝和分解的技術(shù)難題，提高了工作效率，并有力促進(jìn)了煤礦安全生產(chǎn)。

1 技術(shù)方案論證

1.1 現(xiàn)狀

對(duì)于ZF15000/19/32型液壓支架的拆裝，在研制裝置成功前使用兩臺(tái)16噸礦用防爆鋼絲繩電動(dòng)葫蘆，分別在鉤頭處用圓環(huán)鏈條分成兩個(gè)掛點(diǎn)，使用兩套礦用隔爆型控制按鈕分別控制兩臺(tái)礦用防爆電動(dòng)單梁起重機(jī)的大車(chē)運(yùn)行、小車(chē)運(yùn)行和葫蘆升降動(dòng)作，所有動(dòng)作均為點(diǎn)動(dòng)。工作時(shí)需要兩人操作，一人指揮。由于起吊和翻轉(zhuǎn)工件的幾何重心不同，以及人為操作反應(yīng)時(shí)間不同，在執(zhí)行起吊、翻轉(zhuǎn)和平移動(dòng)作時(shí)很難保持同步，容易出現(xiàn)起吊鏈條受力不均或歪拉斜拽現(xiàn)象。兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆相對(duì)位置固定，不能實(shí)現(xiàn)任意方向翻轉(zhuǎn)工件。電動(dòng)葫蘆小車(chē)的承載輪兼做驅(qū)動(dòng)輪，沒(méi)有制動(dòng)定位功能，翻轉(zhuǎn)大型工件時(shí)容易受外力沖擊產(chǎn)生跳動(dòng)和滑行，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行。

1.2 確定技術(shù)方案

第一，在充分考慮液壓支架部件重量和結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，開(kāi)鑿合適的工作硐室，高效利用有限作業(yè)空間，減少資金投入和維護(hù)成本。第二，設(shè)計(jì)方案充分考慮同類(lèi)產(chǎn)品存在的技術(shù)缺陷和井下現(xiàn)場(chǎng)條件，量身定做一套技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的裝置。第三，采用兩臺(tái)礦用防爆電動(dòng)單梁起重機(jī)各掛載兩臺(tái)礦用防爆環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆，共計(jì)4個(gè)自由升降的起吊點(diǎn)，小車(chē)采用齒輪齒條嚙合傳動(dòng)及制動(dòng)定位，從而保證設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。采用按鈕操作和遙控器操作，兩種操作方式能夠互相切換，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。翻轉(zhuǎn)裝置各運(yùn)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)動(dòng)作和多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大型液壓支架部件或其他大型工件任意起吊、平移和翻轉(zhuǎn)，完成大型液壓支架拆裝或其他設(shè)備吊運(yùn)作業(yè)。通過(guò)結(jié)構(gòu)、配置和控制方式的改進(jìn)和提升提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，確保設(shè)備安全運(yùn)行和煤礦安全生產(chǎn)。

2 產(chǎn)品技術(shù)特征

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

（1）單臺(tái)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆額定起吊重量：10t

（2）電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆數(shù)量：4臺(tái)

（3）額定起吊/翻轉(zhuǎn)工件重量：20t

（4）電源電壓：AC380/660V

（5）控制電源電壓：AC36V

（6）起升電機(jī)功率：0.8KW

（7）小車(chē)電機(jī)功率：0.8KW

（8）大車(chē)電機(jī)功率：0.8KW

（9）起升速度：0.3 m/min

（10）小車(chē)運(yùn)行速度：20m/min

（11）大車(chē)運(yùn)行速度：20m/min

（12）起升高度：5m

2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

煤礦大型液壓支架拆裝用多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)裝置由兩臺(tái)分別掛載兩臺(tái)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆的礦用防爆電動(dòng)單梁起重機(jī)和共用的電控系統(tǒng)組成。

礦用防爆電動(dòng)單梁起重機(jī)機(jī)械部分包括橫梁、端梁、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆組成。根據(jù)液壓支架拆裝工藝要求能夠?qū)崿F(xiàn)任意運(yùn)行機(jī)構(gòu)單獨(dú)動(dòng)作和運(yùn)行機(jī)構(gòu)多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，控制液壓支架部件升降、翻轉(zhuǎn)和平移，對(duì)液壓支架進(jìn)行組裝和分解作業(yè)。兩臺(tái)礦用防爆電動(dòng)單梁起重機(jī)布置方式見(jiàn)圖1。

小車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用礦用隔爆型錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)，小車(chē)運(yùn)行采用齒輪齒條嚙合傳動(dòng)方式，保證小車(chē)制動(dòng)時(shí)定位可靠，從而確保大型工件起吊和翻轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)。小車(chē)齒輪齒條嚙合傳動(dòng)見(jiàn)圖3。

電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆體積小、重量輕、運(yùn)行平穩(wěn)、安裝維修方便。小車(chē)電機(jī)另一側(cè)設(shè)置配重箱，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在不同載荷狀態(tài)下受力均衡，減少磨損，有效延長(zhǎng)使用壽命。小車(chē)和電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3、4。

2.3 工作原理

2.3.1 機(jī)械部分

單獨(dú)動(dòng)作時(shí)可以通過(guò)控制按鈕操作或遙控器操作，實(shí)現(xiàn)任意單獨(dú)升降或平移動(dòng)作。

聯(lián)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)控制按鈕操作或遙控器操作，實(shí)現(xiàn)任意幾點(diǎn)聯(lián)動(dòng)升降或平移動(dòng)作。起吊工件時(shí)操作電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆上升；工件正向翻轉(zhuǎn)時(shí)操作1#和3#葫蘆上升，然后操作2#和4#葫蘆下降；工件反向翻轉(zhuǎn)時(shí)操作2#和4#葫蘆上升，1#和3#葫蘆下降；工件側(cè)向順時(shí)針?lè)D(zhuǎn)時(shí)操作1#和2#葫蘆上升，3#和4#葫蘆下降；工件側(cè)向逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)時(shí)操作3#和4#葫蘆上升，1#和2#葫蘆下降；工件平移時(shí)操作相應(yīng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。工件翻轉(zhuǎn)過(guò)程中根據(jù)起吊鏈條受力角度變化隨時(shí)操作小車(chē)或大車(chē)平移，從而調(diào)整鏈條受力角度，避免歪拉斜拽。電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆小車(chē)具有制動(dòng)定位功能，保證大型工件翻轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。

大型液壓支架入井前需在地面將其分解成底座、頂梁、前梁和立柱等部件，然后分別用平板車(chē)運(yùn)送到煤礦井下液壓支架拆裝硐室?，F(xiàn)以ZF15000/19/32型放頂煤液壓支架底座的起吊和翻轉(zhuǎn)為例，說(shuō)明大型液壓支架在煤礦井下起吊、翻轉(zhuǎn)及組裝過(guò)程。

電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆額定起重量10噸，ZF15000/19/32型放頂煤液壓支架底座重量9.2噸，采用兩臺(tái)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆起吊后由4臺(tái)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，額定起吊/翻轉(zhuǎn)重量大于工件重量，滿足安全要求。

礦用平板車(chē)運(yùn)輸ZF15000/19/32型放頂煤液壓支架底座時(shí)，需將液壓支架底座側(cè)立放置在平板車(chē)上，然后用圓環(huán)鏈條和索具螺旋扣將其固定在平板車(chē)上。到達(dá)井下拆裝硐室后，首先松開(kāi)索具螺旋扣，解開(kāi)圓環(huán)鏈條。見(jiàn)圖5。

用兩臺(tái)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆吊起液壓支架底座，然后把另外兩臺(tái)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆鉤頭掛在液壓支架底座另外兩個(gè)吊裝點(diǎn)上，控制上掛點(diǎn)的兩臺(tái)葫蘆下降，注意控制大車(chē)或小車(chē)平移，使鏈條垂直受力。見(jiàn)圖6、7。

液壓支架底座達(dá)到水平狀態(tài)時(shí)控制4臺(tái)葫蘆同時(shí)下降，將液壓支架底座平穩(wěn)放置在大型平板車(chē)上，然后安裝立柱和頂梁等部件。見(jiàn)圖16。

采煤工作面回采完成后將液壓支架運(yùn)送到拆裝硐室進(jìn)行分解。大型液壓支架在煤礦井下分解的工序與組裝工序相反，這里不做詳細(xì)敘述。

2.3.2 電氣部分

電氣部分是實(shí)現(xiàn)所有動(dòng)作的控制核心，由礦用隔爆型起重機(jī)用電控箱、礦用隔爆型控制按鈕、礦用隔爆型限位開(kāi)關(guān)、礦用隔爆兼本安型遙控器、煤礦用控制電纜和煤礦用移動(dòng)橡套軟電纜等組成。電控箱和遙控接收器固定安裝在配電點(diǎn)，控制按鈕安裝在控制面板上。電氣原理框圖見(jiàn)圖9。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦大型液壓支架拆裝用多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)裝置能夠采用多種控制方式，實(shí)現(xiàn)各運(yùn)行機(jī)構(gòu)的單獨(dú)動(dòng)作和任意聯(lián)動(dòng)。小車(chē)采用齒輪齒條傳動(dòng)和制動(dòng)定位，采用4臺(tái)電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆對(duì)大型液壓支架部件進(jìn)行起吊和翻轉(zhuǎn)作業(yè)，大車(chē)、小車(chē)和電動(dòng)環(huán)鏈葫蘆均采用錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)，制動(dòng)靈敏可靠，能夠有效提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)功能既能夠完成大型液壓支架的拆裝又能夠滿足其他大型工件吊裝作業(yè)要求，設(shè)備使用范圍更廣。

（作者單位：鐵法煤業(yè)集團(tuán)物資供應(yīng)分公司）