煤礦大型液壓支架拆裝用多點聯動萬向翻轉裝置研制

肖紅湘

摘要：針對井下大型液壓支架拆裝困難問題，設計出一種煤礦大型液壓支架拆裝用多點聯動萬向翻轉裝置，從而有效解決了大型液壓支架在煤礦井下狹小空間進行組裝和分解的技術難題。

關鍵詞：大型液壓支架；拆裝；多點聯動萬向翻轉裝置

引言

近年來，隨著煤礦開采技術的發展和產能的增加，采煤工作面使用的液壓支架工阻越來越大，支架重量和外形尺寸也越來越大。ZF15000/19/32型液壓支架重量達到43噸，受罐籠空間尺寸的限制，無法整架下井，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運到井下，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運到地面進行檢修。液壓支架拆裝過程費時費力，并容易造成安全事故。為此，經多次反復論證并實驗，研制出煤礦大型液壓支架拆裝用多點聯動萬向翻轉裝置，成功解決了大型液壓支架在煤礦井下狹小空間進行組裝和分解的技術難題，提高了工作效率，并有力促進了煤礦安全生產。

1 技術方案論證

1.1 現狀

對于ZF15000/19/32型液壓支架的拆裝，在研制裝置成功前使用兩臺16噸礦用防爆鋼絲繩電動葫蘆，分別在鉤頭處用圓環鏈條分成兩個掛點，使用兩套礦用隔爆型控制按鈕分別控制兩臺礦用防爆電動單梁起重機的大車運行、小車運行和葫蘆升降動作，所有動作均為點動。工作時需要兩人操作，一人指揮。由于起吊和翻轉工件的幾何重心不同，以及人為操作反應時間不同，在執行起吊、翻轉和平移動作時很難保持同步，容易出現起吊鏈條受力不均或歪拉斜拽現象。兩臺電動葫蘆相對位置固定，不能實現任意方向翻轉工件。電動葫蘆小車的承載輪兼做驅動輪，沒有制動定位功能，翻轉大型工件時容易受外力沖擊產生跳動和滑行，不利于設備的安全運行。

1.2 確定技術方案

第一，在充分考慮液壓支架部件重量和結構尺寸的前提下，開鑿合適的工作硐室，高效利用有限作業空間，減少資金投入和維護成本。第二，設計方案充分考慮同類產品存在的技術缺陷和井下現場條件，量身定做一套技術先進、安全可靠的裝置。第三，采用兩臺礦用防爆電動單梁起重機各掛載兩臺礦用防爆環鏈電動葫蘆，共計4個自由升降的起吊點，小車采用齒輪齒條嚙合傳動及制動定位，從而保證設備平穩運行。采用按鈕操作和遙控器操作，兩種操作方式能夠互相切換，提高設備運行的可靠性。翻轉裝置各運行機構能夠實現單獨動作和多點聯動，實現大型液壓支架部件或其他大型工件任意起吊、平移和翻轉，完成大型液壓支架拆裝或其他設備吊運作業。通過結構、配置和控制方式的改進和提升提高設備運行的安全性和可靠性，確保設備安全運行和煤礦安全生產。

2 產品技術特征

2.1 主要技術參數

（1）單臺電動環鏈葫蘆額定起吊重量：10t

（2）電動環鏈葫蘆數量：4臺

（3）額定起吊/翻轉工件重量：20t

（4）電源電壓：AC380/660V

（5）控制電源電壓：AC36V

（6）起升電機功率：0.8KW

（7）小車電機功率：0.8KW

（8）大車電機功率：0.8KW

（9）起升速度：0.3 m/min

（10）小車運行速度：20m/min

（11）大車運行速度：20m/min

（12）起升高度：5m

2.2 結構特點

煤礦大型液壓支架拆裝用多點聯動萬向翻轉裝置由兩臺分別掛載兩臺電動環鏈葫蘆的礦用防爆電動單梁起重機和共用的電控系統組成。

礦用防爆電動單梁起重機機械部分包括橫梁、端梁、大車運行機構、小車運行機構和電動環鏈葫蘆組成。根據液壓支架拆裝工藝要求能夠實現任意運行機構單獨動作和運行機構多點聯動，控制液壓支架部件升降、翻轉和平移，對液壓支架進行組裝和分解作業。兩臺礦用防爆電動單梁起重機布置方式見圖1。

小車驅動電機采用礦用隔爆型錐形轉子電機，小車運行采用齒輪齒條嚙合傳動方式，保證小車制動時定位可靠，從而確保大型工件起吊和翻轉時運行平穩。小車齒輪齒條嚙合傳動見圖3。

電動環鏈葫蘆體積小、重量輕、運行平穩、安裝維修方便。小車電機另一側設置配重箱，使傳動機構在不同載荷狀態下受力均衡，減少磨損，有效延長使用壽命。小車和電動環鏈葫蘆結構見圖3、4。

2.3 工作原理

2.3.1 機械部分

單獨動作時可以通過控制按鈕操作或遙控器操作，實現任意單獨升降或平移動作。

聯動時可以通過控制按鈕操作或遙控器操作，實現任意幾點聯動升降或平移動作。起吊工件時操作電動環鏈葫蘆上升；工件正向翻轉時操作1#和3#葫蘆上升，然后操作2#和4#葫蘆下降；工件反向翻轉時操作2#和4#葫蘆上升，1#和3#葫蘆下降；工件側向順時針翻轉時操作1#和2#葫蘆上升，3#和4#葫蘆下降；工件側向逆時針翻轉時操作3#和4#葫蘆上升，1#和2#葫蘆下降；工件平移時操作相應運行機構動作。工件翻轉過程中根據起吊鏈條受力角度變化隨時操作小車或大車平移，從而調整鏈條受力角度，避免歪拉斜拽。電動環鏈葫蘆小車具有制動定位功能，保證大型工件翻轉時設備運行平穩。

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，然后分別用平板車運送到煤礦井下液壓支架拆裝硐室?，F以ZF15000/19/32型放頂煤液壓支架底座的起吊和翻轉為例，說明大型液壓支架在煤礦井下起吊、翻轉及組裝過程。

電動環鏈葫蘆額定起重量10噸，ZF15000/19/32型放頂煤液壓支架底座重量9.2噸，采用兩臺電動環鏈葫蘆起吊后由4臺電動環鏈葫蘆進行翻轉，額定起吊/翻轉重量大于工件重量，滿足安全要求。

礦用平板車運輸ZF15000/19/32型放頂煤液壓支架底座時，需將液壓支架底座側立放置在平板車上，然后用圓環鏈條和索具螺旋扣將其固定在平板車上。到達井下拆裝硐室后，首先松開索具螺旋扣，解開圓環鏈條。見圖5。

用兩臺電動環鏈葫蘆吊起液壓支架底座，然后把另外兩臺電動環鏈葫蘆鉤頭掛在液壓支架底座另外兩個吊裝點上，控制上掛點的兩臺葫蘆下降，注意控制大車或小車平移，使鏈條垂直受力。見圖6、7。

液壓支架底座達到水平狀態時控制4臺葫蘆同時下降，將液壓支架底座平穩放置在大型平板車上，然后安裝立柱和頂梁等部件。見圖16。

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

2.3.2 電氣部分

電氣部分是實現所有動作的控制核心，由礦用隔爆型起重機用電控箱、礦用隔爆型控制按鈕、礦用隔爆型限位開關、礦用隔爆兼本安型遙控器、煤礦用控制電纜和煤礦用移動橡套軟電纜等組成。電控箱和遙控接收器固定安裝在配電點，控制按鈕安裝在控制面板上。電氣原理框圖見圖9。

3 結語

煤礦大型液壓支架拆裝用多點聯動萬向翻轉裝置能夠采用多種控制方式，實現各運行機構的單獨動作和任意聯動。小車采用齒輪齒條傳動和制動定位，采用4臺電動環鏈葫蘆對大型液壓支架部件進行起吊和翻轉作業，大車、小車和電動環鏈葫蘆均采用錐形轉子電機，制動靈敏可靠，能夠有效提高設備運行的安全性和可靠性。萬向翻轉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要求，設備使用范圍更廣。

（作者單位：鐵法煤業集團物資供應分公司）