(天津工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)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(jīng)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(chǎn)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(guān)鍵設(shè)備。由于其工作條件惡劣等因素的影響，為保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，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(huán)節(jié)。由于液壓支架的噸位大，尺寸大，多數(shù)煤礦企業(yè)在工作過程主要使用行車進行拆裝，其技術(shù)要求高，安全隱患大。針對這些問題，設(shè)計一種自動化程度較高的液壓支架拆裝設(shè)備，以滿足實際需求。

一、基本工作概況

1.設(shè)備形式：框架式液壓支架多功能拆裝系統(tǒng)；2.用途：礦用液壓支架的拆裝，維修；3.工作場地：室內(nèi)車間；4.環(huán)境溫度：-25°C～+45°C；5.作業(yè)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(shè)計要求

(一)參數(shù)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(shè)備應(yīng)具有一定的起吊裕量，因此拆裝機最大起吊重量應(yīng)達(dá)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(yīng)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(yīng)達(dá)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(shè)備數(shù)量，同時減少井下液壓油污染。

(二)實現(xiàn)目的

1.提高設(shè)備工作能力：設(shè)備的可工作范圍、工況環(huán)境適應(yīng)能力；2.優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，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(wěn)定性，進而提高工作過程的安全性。

三、功能結(jié)構(gòu)

(一)框架式拆裝結(jié)構(gòu)

設(shè)備采用框架式結(jié)構(gòu)，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(fù)載支撐，控制作業(yè)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(nèi)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(tǒng)的起吊方式為一點吊裝，解體單元一旦起吊，其姿態(tài)難以調(diào)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(xiàn)起吊后的姿態(tài)調(diào)整功能。

圖2框架式結(jié)構(gòu)圖3起吊方式

(二)單鉸雙鉤吊裝機構(gòu)

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(guī)方法為框架整體移動，但這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便，特別是在井下巷道條件下，很難實現(xiàn)這種移動方式。單鉸雙鉤裝置的使用極大的簡化了拆裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，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(dāng)上部一側(cè)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(tài)發(fā)生變化，這將引起所起吊的解體單元位置發(fā)生變化，但解體單元的姿態(tài)未發(fā)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(gòu)原理圖

(三)軌道平板工作臺

設(shè)計軌道平板工作臺，實現(xiàn)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(shè)計的較長，以保證其運輸和進行拆裝工作時的平穩(wěn)可靠。針對礦用液壓支架不同結(jié)構(gòu)件的特點，對軌道平板工作臺設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu)，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(shè)備，以實現(xiàn)對礦用液壓支架各個零部件的清洗。

四、結(jié)語

大型綜采液壓支架拆裝設(shè)備兼顧了結(jié)構(gòu)緊湊，簡潔高效、安全平穩(wěn)、經(jīng)濟高效等特點，既滿足了工作車間的作業(yè)條件，同時適合在空間有限的礦井下使用，大大提高了設(shè)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(tǒng)的行車拆裝形式，大大提高了工作的安全穩(wěn)定性，為集約化、規(guī)范化礦井生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。