煤矿大型液压支架拆装用多点联动万向翻转装置研制

肖红湘

摘要：针对井下大型液压支架拆装困难问题，设计出一种煤矿大型液压支架拆装用多点联动万向翻转装置，从而有效解决了大型液压支架在煤矿井下狭小空间进行组装和分解的技术难题。

关键词：大型液压支架；拆装；多点联动万向翻转装置

引言

近年来，随着煤矿开采技术的发展和产能的增加，采煤工作面使用的液压支架工阻越来越大，支架重量和外形尺寸也越来越大。ZF15000/19/32型液压支架重量达到43吨，受罐笼空间尺寸的限制，无法整架下井，必须在地面将其分解成底座、顶梁、前梁和立柱等部件分别装车运到井下，重新组装后安装在工作面使用。工作面回采完成后再将整架液压支架分解，将底座、顶梁、前梁和立柱等部件分别装车运到地面进行检修。液压支架拆装过程费时费力，并容易造成安全事故。为此，经多次反复论证并实验，研制出煤矿大型液压支架拆装用多点联动万向翻转装置，成功解决了大型液压支架在煤矿井下狭小空间进行组装和分解的技术难题，提高了工作效率，并有力促进了煤矿安全生产。

1 技术方案论证

1.1 现状

对于ZF15000/19/32型液压支架的拆装，在研制装置成功前使用两台16吨矿用防爆钢丝绳电动葫芦，分别在钩头处用圆环链条分成两个挂点，使用两套矿用隔爆型控制按钮分别控制两台矿用防爆电动单梁起重机的大车运行、小车运行和葫芦升降动作，所有动作均为点动。工作时需要两人操作，一人指挥。由于起吊和翻转工件的几何重心不同，以及人为操作反应时间不同，在执行起吊、翻转和平移动作时很难保持同步，容易出现起吊链条受力不均或歪拉斜拽现象。两台电动葫芦相对位置固定，不能实现任意方向翻转工件。电动葫芦小车的承载轮兼做驱动轮，没有制动定位功能，翻转大型工件时容易受外力冲击产生跳动和滑行，不利于设备的安全运行。

1.2 确定技术方案

第一，在充分考虑液压支架部件重量和结构尺寸的前提下，开凿合适的工作硐室，高效利用有限作业空间，减少资金投入和维护成本。第二，设计方案充分考虑同类产品存在的技术缺陷和井下现场条件，量身定做一套技术先进、安全可靠的装置。第三，采用两台矿用防爆电动单梁起重机各挂载两台矿用防爆环链电动葫芦，共计4个自由升降的起吊点，小车采用齿轮齿条啮合传动及制动定位，从而保证设备平稳运行。采用按钮操作和遥控器操作，两种操作方式能够互相切换，提高设备运行的可靠性。翻转装置各运行机构能够实现单独动作和多点联动，实现大型液压支架部件或其他大型工件任意起吊、平移和翻转，完成大型液压支架拆装或其他设备吊运作业。通过结构、配置和控制方式的改进和提升提高设备运行的安全性和可靠性，确保设备安全运行和煤矿安全生产。

2 产品技术特征

2.1 主要技术参数

（1）单台电动环链葫芦额定起吊重量：10t

（2）电动环链葫芦数量：4台

（3）额定起吊/翻转工件重量：20t

（4）电源电压：AC380/660V

（5）控制电源电压：AC36V

（6）起升电机功率：0.8KW

（7）小车电机功率：0.8KW

（8）大车电机功率：0.8KW

（9）起升速度：0.3 m/min

（10）小车运行速度：20m/min

（11）大车运行速度：20m/min

（12）起升高度：5m

2.2 結构特点

煤矿大型液压支架拆装用多点联动万向翻转装置由两台分别挂载两台电动环链葫芦的矿用防爆电动单梁起重机和共用的电控系统组成。

矿用防爆电动单梁起重机机械部分包括横梁、端梁、大车运行机构、小车运行机构和电动环链葫芦组成。根据液压支架拆装工艺要求能够实现任意运行机构单独动作和运行机构多点联动，控制液压支架部件升降、翻转和平移，对液压支架进行组装和分解作业。两台矿用防爆电动单梁起重机布置方式见图1。

小车驱动电机采用矿用隔爆型锥形转子电机，小车运行采用齿轮齿条啮合传动方式，保证小车制动时定位可靠，从而确保大型工件起吊和翻转时运行平稳。小车齿轮齿条啮合传动见图3。

电动环链葫芦体积小、重量轻、运行平稳、安装维修方便。小车电机另一侧设置配重箱，使传动机构在不同载荷状态下受力均衡，减少磨损，有效延长使用寿命。小车和电动环链葫芦结构见图3、4。

2.3 工作原理

2.3.1 机械部分

单独动作时可以通过控制按钮操作或遥控器操作，实现任意单独升降或平移动作。

联动时可以通过控制按钮操作或遥控器操作，实现任意几点联动升降或平移动作。起吊工件时操作电动环链葫芦上升；工件正向翻转时操作1#和3#葫芦上升，然后操作2#和4#葫芦下降；工件反向翻转时操作2#和4#葫芦上升，1#和3#葫芦下降；工件侧向顺时针翻转时操作1#和2#葫芦上升，3#和4#葫芦下降；工件侧向逆时针翻转时操作3#和4#葫芦上升，1#和2#葫芦下降；工件平移时操作相应运行机构动作。工件翻转过程中根据起吊链条受力角度变化随时操作小车或大车平移，从而调整链条受力角度，避免歪拉斜拽。电动环链葫芦小车具有制动定位功能，保证大型工件翻转时设备运行平稳。

大型液压支架入井前需在地面将其分解成底座、顶梁、前梁和立柱等部件，然后分别用平板车运送到煤矿井下液压支架拆装硐室。现以ZF15000/19/32型放顶煤液压支架底座的起吊和翻转为例，说明大型液压支架在煤矿井下起吊、翻转及组装过程。

电动环链葫芦额定起重量10吨，ZF15000/19/32型放顶煤液压支架底座重量9.2吨，采用两台电动环链葫芦起吊后由4台电动环链葫芦进行翻转，额定起吊/翻转重量大于工件重量，满足安全要求。

矿用平板车运输ZF15000/19/32型放顶煤液压支架底座时，需将液压支架底座侧立放置在平板车上，然后用圆环链条和索具螺旋扣将其固定在平板车上。到达井下拆装硐室后，首先松开索具螺旋扣，解开圆环链条。见图5。

用两台电动环链葫芦吊起液压支架底座，然后把另外两台电动环链葫芦钩头挂在液压支架底座另外两个吊装点上，控制上挂点的两台葫芦下降，注意控制大车或小车平移，使链条垂直受力。见图6、7。

液压支架底座达到水平状态时控制4台葫芦同时下降，将液压支架底座平稳放置在大型平板车上，然后安装立柱和顶梁等部件。见图16。

采煤工作面回采完成后将液压支架运送到拆装硐室进行分解。大型液压支架在煤矿井下分解的工序与组装工序相反，这里不做详细叙述。

2.3.2 电气部分

电气部分是实现所有动作的控制核心，由矿用隔爆型起重机用电控箱、矿用隔爆型控制按钮、矿用隔爆型限位开关、矿用隔爆兼本安型遥控器、煤矿用控制电缆和煤矿用移动橡套软电缆等组成。电控箱和遥控接收器固定安装在配电点，控制按钮安装在控制面板上。电气原理框图见图9。

3 结语

煤矿大型液压支架拆装用多点联动万向翻转装置能够采用多种控制方式，实现各运行机构的单独动作和任意联动。小车采用齿轮齿条传动和制动定位，采用4台电动环链葫芦对大型液压支架部件进行起吊和翻转作业，大车、小车和电动环链葫芦均采用锥形转子电机，制动灵敏可靠，能够有效提高设备运行的安全性和可靠性。万向翻转功能既能够完成大型液压支架的拆装又能够满足其他大型工件吊装作业要求，设备使用范围更广。

（作者单位：铁法煤业集团物资供应分公司）