大型綜采液壓支架拆裝設備研究

(天津工業大學機械工程學院 天津 300387)

目前中國是世界上煤炭開采和消費量最大的國家，經濟增長對煤炭具有較強的依賴性。礦山機械是煤礦安全生產的必要保證，其中液壓支架是為煤炭綜采工作提供支撐防護和安全保障的關鍵設備。由于其工作條件惡劣等因素的影響，為保證設備的正常運轉，必須對液壓支架進行定期強制檢修。其中，液壓支架的拆裝，是整個檢修過程中極為重要的環節。由于液壓支架的噸位大，尺寸大，多數煤礦企業在工作過程主要使用行車進行拆裝，其技術要求高，安全隱患大。針對這些問題，設計一種自動化程度較高的液壓支架拆裝設備，以滿足實際需求。

一、基本工作概況

1.設備形式：框架式液壓支架多功能拆裝系統；2.用途：礦用液壓支架的拆裝，維修；3.工作場地：室內車間；4.環境溫度：-25°C～+45°C；5.作業面積：18000mm×3000mm×5500mm；6.空氣相對濕度：≤85%；7.供電電源：交流，三相380V±10%，50HZ±1%

圖1 整體工作況圖

二、明確設計要求

(一)參數要求

1.尺寸：滿足井下酮室尺寸為20mx6mx6.5m(長度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，考慮拆裝設備應具有一定的起吊裕量，因此拆裝機最大起吊重量應達到30t。3.起吊高度：鑒于解體單元在安裝時的上下位置變動范圍不超過2m，考慮拆裝機應具有一定的升降裕量，以保證安全，所以拆裝機的最大起吊高度應達到2.5m以上。4.動力源：要求采用井下常用的乳化液泵站作為主動力，以減少新添設備數量，同時減少井下液壓油污染。

(二)實現目的

1.提高設備工作能力：設備的可工作范圍、工況環境適應能力；2.優化設備結構，簡化工藝流程，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程的穩定性，進而提高工作過程的安全性。

三、功能結構

(一)框架式拆裝結構

設備采用框架式結構，由頂梁、立柱、底梁、中間橫梁、液壓油缸、滑輪裝置，鋼絲繩組成。起到整體負載支撐，控制作業范圍，保證工作安全等的作用。采用四點吊裝的方式，具有四個起重吊點，由各安裝在立柱內的液壓缸提供動力。各個液壓缸的控制相互獨立，所以每個吊點的升降運動相互獨立。傳統的起吊方式為一點吊裝，解體單元一旦起吊，其姿態難以調整。采用四點吊裝的方式，對各個吊裝動力單元獨立控制，即可實現起吊后的姿態調整功能。

圖2框架式結構圖3起吊方式

(二)單鉸雙鉤吊裝機構

由上三角梁、下三角梁、吊鉤裝置、滑輪裝置組成。X方向移動的常規方法為框架整體移動，但這種方法結構復雜，操作不方便，特別是在井下巷道條件下，很難實現這種移動方式。單鉸雙鉤裝置的使用極大的簡化了拆裝設備的結構，避免了更多組件的使用。其特點是起吊液壓支架的吊具與起吊鋼絲繩間通過鉸鏈方式連接，當上部一側鋼絲繩長度變短(如圖4)，則與其連接的上三角梁受力后姿態發生變化，這將引起所起吊的解體單元位置發生變化，但解體單元的姿態未發生變化。這樣，既滿足X方向的微小精確移動，也保證了工作的安全性。

圖4 單鉸雙鉤機構原理圖

(三)軌道平板工作臺

設計軌道平板工作臺，實現對礦用液壓支架的運輸及配合拆裝工作。由于部分液壓支架解體單元的體積及重量較大，因此需將車體設計的較長，以保證其運輸和進行拆裝工作時的平穩可靠。針對礦用液壓支架不同結構件的特點，對軌道平板工作臺設計出合理的結構，以滿足不同的承載要求。

圖5 工作臺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出后，會存在很多煤渣，油漬等問題，所以配置專門的高壓清洗設備，以實現對礦用液壓支架各個零部件的清洗。

四、結語

大型綜采液壓支架拆裝設備兼顧了結構緊湊，簡潔高效、安全平穩、經濟高效等特點，既滿足了工作車間的作業條件，同時適合在空間有限的礦井下使用，大大提高了設備的工作能力。工藝流程得以簡化，很大程度上降低人員參與度和工作強度，加快支架拆裝速度，有效地提高了工作效率。擺脫傳統的行車拆裝形式，大大提高了工作的安全穩定性，為集約化、規范化礦井生產創造了條件。