超大型液压支架的配套运输平板车设计

郭 瑜 朱建安 冉 彤 郭培红

（1.焦作煤业 （集团）有限责任公司，河南省焦作市，454159；2.河南理工大学，河南省焦作市，454000；3.河南煤业化工集团重型装备有限公司，河南省开封市，475004）

超大型液压支架的配套运输平板车设计

郭 瑜1朱建安2冉 彤3郭培红2

（1.焦作煤业 （集团）有限责任公司，河南省焦作市，454159；2.河南理工大学，河南省焦作市，454000；3.河南煤业化工集团重型装备有限公司，河南省开封市，475004）

设计了一种超大型液压支架配套运输平板车，通过与普通平板车对比后发现，此种配套运输平板车克服了普通平板车在弯曲半径小且带有较大坡度的巷道运输设备时出现的易翻车或出轨等缺点，详细设计了其行走转向机构并进行了实践研究，结果表明设计的行走转向机构安全可靠。

超大型液压支架 平板车 行走转向机构

目前的超大型液压支架在煤矿综采工作面安装时由于整体尺寸超大及重量超重，一般将液压支架在地面进行解体后，将解体件分别运送到靠近工作面的组装硐室进行组装，但在轨道弯曲半径较小且带有坡度的巷道运输时，由于普通平板车前后轮轴间距过小以及转向机构不灵活容易造成翻车或出轨等事故，这些超大型液压支架解体后如何运输成为亟待解决的难题。因此，对配套的平板车进行专门设计，以配合整个组装工艺有效实施。

1 液压支架的井下安装和运输工艺设计

本文介绍了在焦作煤业 （集团）新乡能源有限公司应用的ZY18000／30／65D型超大型液压支架的配套平板车设计。

1.1 液压支架解体单元的划分和安装工艺的确定

ZY18000／30／65D型液压支架的参数是：高度为3000～6500 mm，宽度为1900～2150 mm，初撑力为12370 k N （P＝31.5 MPa），额定工作阻力为18000 k N （P＝45.8 MPa），支护强度为1.60～1.67 MPa，底座比压为2.98～3.13 MPa，支架中心距为2050 mm，支架推移步距为800 mm，推移千斤顶行程为900 mm，操纵方式为电液控制，泵站额定压力为31.5 MPa，支架重量约为65 t，运输尺寸为8420 mm×1900 mm×3000 mm。

根据赵固二矿现有的条件，将ZY18000／30／65D型液压支架拆分为4个单元：底座重量为15.4 t，顶梁重量为20 t，立柱2个重量为7.34 t，掩护梁 （含连杆）重量为23 t。

由于巷道高度及宽度尺寸的限制，必须合理地安排安装顺序。其中在安装顶梁时，已经超过了高度尺寸限制，因此必须预先将顶梁放至安装平台的前端，待底座、立柱及掩护梁安装完成后，再将顶梁吊回相应位置，具体安装顺序分为6个步骤，如图1所示。

图1 液压支架安装顺序

1.2 运输工艺的确定

合理地配置运输单元可以提高运输效率，降低运输成本。根据赵固二矿井下的运输情况，大巷运输采用无极绳绞车，每次只能运输一个单元，运输顺序根据安装顺序确定，并且解体的液压支架单元应保持装配状态运输。因此，将解体的4个液压支架单元分为3个运输单元，液压支架运输单元及安装顺序如图2所示。

图2 液压支架运输单元及安装顺序

2 平板车结构设计

考虑到井下组装硐室空间有限且没有可以大范围调整组件的设备，为了保证支架的组装效率，解体的液压支架单元应保持安装状态运输。结合各个运输单元的自身特点，对运输底座 （连带2个立柱）、顶梁及掩护梁的平板车分别进行设计。

（1）底座运输平板车设计。底座运输对平板车要求较低，可以在普通平板车上加装相应的固定装置，即可满足使用要求。

（2）顶梁运输平板车设计。顶梁运输单元的重心较低，运输时的稳定姿态与安装姿态吻合，因此设计时主要考虑在车体上增加特制的定位支撑装置，以防止顶梁上所附带的液压管路及阀件在运输时被压坏。

（3）掩护梁 （含连杆）运输平板车设计。掩护梁 （含连杆）处于安装姿态时外形尺寸：高度为3.25 m，外形总长度为4.2 m。

2.1 普通平板车运输存在问题

如果使用普通平板车按照安装状态装运，总高度h1超过了巷道要求的2.7 m高度，又由于车轮轴距L1较小，仅为1.1 m，重心又较高，在坡度较大 （巷道坡度最大13°）的轨道上容易发生倾翻事故，普通平板车上坡示意图如图3所示。

图3 普通平板车上坡示意图

因此，若将轮轴间距L1加大至2.5 m，则平板车在上下坡时就可以避免倾翻事故的发生，但是巷道最小转弯半径仅为9 m，由于平板车的轮轴是固定的，在转弯时易发生车轮掉道和卡死等现象，普通平板车加大轴距转弯示意图如图4所示，需要对运输掩护梁的平板车进行特殊设计。

图4 普通平板车加大轴距转弯示意图

2.2 掩护梁专用平板车设计

针对上述容易出现的问题，设计了掩护梁专用平板车，掩护梁专用平板车示意图如图5所示。此种专用平板车的特点是：

（1）车身中部设置连杆放置仓，车尾设有支撑装置，可以调整掩护梁的运输姿态，将后连杆一部分放进放置仓内，降低运输高度h，使之满足巷道高度要求。

（2）增大平板车前后轮架的间距L，使运输时车体平稳性好，避免在上下坡时发生倾覆事故。

（3）平板车的行走机构由前后各有2个轮架和8个轮子组成，保证平板车在弯曲半径为9 m的轨道上行走时顺利转向，轮架绕球面高副前后转动满足平板车上下坡时所有轮子同时着地，增加平稳性。

（4）设计承重能力为30 t。

图5 掩护梁专用平板车示意图

由图5可见行走机构的工作原理：平板车的行走机构是前后各有2个轮架，每个轮架装有4个轮子。轮架与车体的装配是靠车体上的球头固定在轮架中心的球窝里，球头与球窝之间可以相对运动形成球面副 （内有润滑装置），轮架由4个轮子受轨道的接触反作用力绕球面副中心进行转动，进而可以实现平板车的转向，轮架两侧的侧板上部是一个弧形，与对应的车体转向支撑块接触形成平面高副（置有润滑槽），用以配合轮架与车体相对运动时车体的稳定性，同时也对车体具有支撑作用。弧形侧板是为了保证平板车在上下坡时轮架能够绕球面副中心前后转动，如图6所示。

图6 掩护梁平板车上坡示意图

3 地面试验与实际应用

3.1 地面试验

在车间内搭建一个弯曲半径为9 m的轨道平台，分别对3种平板车进行试验。底座与顶梁运输车采用普通平板车身加定位装置即可，经测试满足使用要求；掩护梁平板车的测试重点是车体在上下变坡处的平稳性和行走机构的转向功能，经测试转向顺利。

3.2 井下使用效果

11050工作面安装设备入井后从副井底到工作面运输距离合计为3500 m，分别采用电机车和无极绳绞车牵引，需经过井底大巷、辅运斜巷、I盘区辅助运输大巷、11050下顺槽完成4次转载。所设计的平板车为该工作面运输了所有ZY18000／30／65D超大型液压支架组件，顺利完成了92台超大型液压支架的井下搬运作业，证明了所设计的平板车行走转向机构安全可靠，掩护梁平板车运输效果如图7所示。每组装一台支架仅需2 h，比用传统运输组装工艺节省5 h左右。

图7 掩护梁平板车运输示意图

4 结语

本文所设计的大轴距、八轮非固定轮系掩护梁平板车和顶梁、底座平板车，能够实现超大型液压支架、采煤机设备在巷道坡度变化大、弯道半径小等条件下可靠运行，具有一定推广价值。

［1］潘璇，孟国营.基于虚拟样机技术的支架搬运车动态特性分析 ［J］.中国煤炭，2011（4）

［2］朱建安，冉彤，赵铁等.液压支架拆装设备的双钩单铰起吊平移装置设计 ［J］.矿山机械，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，高级工程师，就职于焦作煤业 （集团）有限责任公司机电处，长期从事煤矿机电管理工作。

（责任编辑 王雅琴）