大型综采液压支架拆装设备研究

(天津工业大学机械工程学院 天津 300387)

目前中国是世界上煤炭开采和消费量最大的国家，经济增长对煤炭具有较强的依赖性。矿山机械是煤矿安全生产的必要保证，其中液压支架是为煤炭综采工作提供支撑防护和安全保障的关键设备。由于其工作条件恶劣等因素的影响，为保证设备的正常运转，必须对液压支架进行定期强制检修。其中，液压支架的拆装，是整个检修过程中极为重要的环节。由于液压支架的吨位大，尺寸大，多数煤矿企业在工作过程主要使用行车进行拆装，其技术要求高，安全隐患大。针对这些问题，设计一种自动化程度较高的液压支架拆装设备，以满足实际需求。

一、基本工作概况

1.设备形式：框架式液压支架多功能拆装系统；2.用途：矿用液压支架的拆装，维修；3.工作场地：室内车间；4.环境温度：-25°C～+45°C；5.作业面积：18000mm×3000mm×5500mm；6.空气相对湿度：≤85%；7.供电电源：交流，三相380V±10%，50HZ±1%

图1 整体工作况图

二、明确设计要求

(一)参数要求

1.尺寸：满足井下酮室尺寸为20mx6mx6.5m(长度X宽度X高度)；2.起吊能力：液压支架解体后单件最大重量为10t，支架总重量最大为26t，考虑拆装设备应具有一定的起吊裕量，因此拆装机最大起吊重量应达到30t。3.起吊高度：鉴于解体单元在安装时的上下位置变动范围不超过2m，考虑拆装机应具有一定的升降裕量，以保证安全，所以拆装机的最大起吊高度应达到2.5m以上。4.动力源：要求采用井下常用的乳化液泵站作为主动力，以减少新添设备数量，同时减少井下液压油污染。

(二)实现目的

1.提高设备工作能力：设备的可工作范围、工况环境适应能力；2.优化设备结构，简化工艺流程，减少人员参与率，提高工作效率；3.增加液压支架维修拆装过程的稳定性，进而提高工作过程的安全性。

三、功能结构

(一)框架式拆装结构

设备采用框架式结构，由顶梁、立柱、底梁、中间横梁、液压油缸、滑轮装置，钢丝绳组成。起到整体负载支撑，控制作业范围，保证工作安全等的作用。采用四点吊装的方式，具有四个起重吊点，由各安装在立柱内的液压缸提供动力。各个液压缸的控制相互独立，所以每个吊点的升降运动相互独立。传统的起吊方式为一点吊装，解体单元一旦起吊，其姿态难以调整。采用四点吊装的方式，对各个吊装动力单元独立控制，即可实现起吊后的姿态调整功能。

图2框架式结构图3起吊方式

(二)单铰双钩吊装机构

由上三角梁、下三角梁、吊钩装置、滑轮装置组成。X方向移动的常规方法为框架整体移动，但这种方法结构复杂，操作不方便，特别是在井下巷道条件下，很难实现这种移动方式。单铰双钩装置的使用极大的简化了拆装设备的结构，避免了更多组件的使用。其特点是起吊液压支架的吊具与起吊钢丝绳间通过铰链方式连接，当上部一侧钢丝绳长度变短(如图4)，则与其连接的上三角梁受力后姿态发生变化，这将引起所起吊的解体单元位置发生变化，但解体单元的姿态未发生变化。这样，既满足X方向的微小精确移动，也保证了工作的安全性。

图4 单铰双钩机构原理图

(三)轨道平板工作台

设计轨道平板工作台，实现对矿用液压支架的运输及配合拆装工作。由于部分液压支架解体单元的体积及重量较大，因此需将车体设计的较长，以保证其运输和进行拆装工作时的平稳可靠。针对矿用液压支架不同结构件的特点，对轨道平板工作台设计出合理的结构，以满足不同的承载要求。

图5 工作台承载底座工作示意图

(四)清洗功能

待拆装维修的矿用液压支架从井下运出后，会存在很多煤渣，油渍等问题，所以配置专门的高压清洗设备，以实现对矿用液压支架各个零部件的清洗。

四、结语

大型综采液压支架拆装设备兼顾了结构紧凑，简洁高效、安全平稳、经济高效等特点，既满足了工作车间的作业条件，同时适合在空间有限的矿井下使用，大大提高了设备的工作能力。工艺流程得以简化，很大程度上降低人员参与度和工作强度，加快支架拆装速度，有效地提高了工作效率。摆脱传统的行车拆装形式，大大提高了工作的安全稳定性，为集约化、规范化矿井生产创造了条件。