关于矿用液压支架顶梁翻转平台的研制与应用

2021-07-15张杰

同煤科技 2021年3期

张杰

（晋能控股装备制造集团大同机电装备力泰公司山西大同037001）

0 引言

液压支架是现代采煤综采工作面保障采煤安全的重要机械之一。液压支架顶梁作为其中的重要结构件，承载着煤层顶板。在矿用液压支架顶梁装配时首先需通过桥式起重机将装配后的顶梁由柱帽面翻转至顶梁面，后通过吊装将顶梁扣到立柱上，原有采用顺着顶梁轴对称长端翻转的方法，导致在装配过程中的安全性有一定的影响，采用顶梁翻转平台从侧面翻转可提高安全性。

1 液压支架顶梁翻转平台组成结构

在液压支架大修装配中，顶梁组件180°的翻转一直存在以下几个问题:首先在桥式起重机顶梁组件翻转过程中，桥式起重机的起吊过程中顶梁组件重心有了一定的调整，在重心变化中，顶梁随之存在较大的冲击力，对桥式起重机的使用寿命和操作人员的安全性有一定不利影响；在顶梁组件重心调整后，需要人工整理顶梁上的液压胶管，以防止顶梁在下放过程中切断液压胶管，此过程对人员存在较大的安全隐患。

由于顶梁组件从侧面翻转无吊装孔，并且重心不宜测算，因此在顶梁组件在用桥式起重机翻转时只能采取顺着顶梁翻转，以ZZ13000液压支架为例，顶梁组件顺长方向长度近7 m，接近或超过了车间桥式起重机的最大起吊高度，桥式起重机起吊翻转存在安全隐患。在原有基础上我们从以下几个方面考虑改进：

（1）改变顶梁—掩护梁组装时顶梁立式翻转现状，改为顶梁侧面翻转;

（2）消除立式翻转存在的不安全隐患;

（3）有利于天车使用时的安全操作和设备使用完好率的提升。

根据思路，所设计的液压支架顶梁翻转平台有三大部分，在结构件上有：（1）底座（2）翻转平台（3）接应平台；在动力部分上有：（1）泵站（2）压力操作系统；在推动支撑部位上有：推动油缸（利用ZYB4400 支架报废的推移千斤顶）。具体结构如图1所示。

图1 液压支架顶梁翻转平台结构示意图

2 液压支架顶梁翻转平台技术参数

该液压支架顶梁翻转平台，设计尺寸为6 565×5 020×1 180 mm，通过315 MPa 泵站提供压力，支撑式、支撑掩护式（一级侧护板和二级侧护板）、放顶煤式液压支架顶梁均可适配，底座作为支撑平台的框架与地面固定，在4根千斤顶的推动作用下，将翻转平台和接应平台翻转，实现对顶梁的翻转与接应。

该翻转平台可对ZZ8000、ZZ10000、ZF10000、ZZ13000、ZF13000、ZF15000、ZF17000 等型号高端液压支架的顶梁进行翻转，翻转平台自重与顶梁重量为40 t，根据图2受力分析与由式（1）可得。

图2 顶梁翻转平台受力示意图

其中G=40t；L=1 870 mm；l=375 mm；初始θ 为30°，通过计算求得F=199.46 t。

3 液压支架顶梁翻转平台工作原理

针对顶梁组件顺着顶梁轴对称方向翻转180°一直存在的问题，我们采取机械翻转平台的方式对顶梁组件进行翻转，通过两个翻转平台接力的方式，翻转平台先使顶梁组件翻转90°，然后接应平台再将顶梁组件翻转90°达到顶梁平稳翻转180°的目的。

（1）该液压支架顶梁翻转平台在初始位置时，翻转平台、接应平台两者呈水平位置；

（2）在位置1阶段，在翻转平台上可通过装配相应零部件后，将顶梁组件水平放置在翻转平台上，固定的顶梁侧护板一侧紧贴翻转平台支撑板一侧；

（3）在位置2阶段，顶梁接应平台千斤在乳化液泵站压力的作用下伸长，将顶梁接应平台推起呈90°；

（4）在位置3阶段，顶梁翻转平台由泵站压力下千斤伸长，将翻转平台以及顶梁组件推起呈90°；将顶梁组件在翻转平台底部千斤顶的推力下置于接应平台侧梁上。动力驱动翻转常用于大型零件的装配工艺上，相比手动翻转具备方便快捷、翻转速度较快等优点[1]，该翻转系统采用液压动力翻转，相应压力操作系统部位见图3；

图3 压力操作系统控制部位

（5）在位置4 阶段，翻转平台千斤继续伸长，翻转平台底面继续推顶梁组件，使装配后的顶梁组件与接应平台相互贴合；

（6）在位置5阶段，翻转平台千斤顶收缩呈90°，接应平台千斤收缩（有安全阀固定座），控制其相应下降速度，使接应平台以及顶梁组件平稳翻转到水平位置；

（7）在位置6阶段，翻转平台千斤收缩使翻转平台呈初始位置，顶梁组件通过桥式起重机吊离接应平台，顶梁组件180°翻转结束。

4 应用效果

与同类机构相比，其主要优势在于在翻转顶梁组件时不需要固定，利用其自重以及其自身特点进行翻转，在翻转过程中，翻转平台和接应平台实现互相进行保护，保证顶梁组件在翻转过程中安全可靠，实体安装如图4所示。

图4 液压支架顶梁翻转平台实体图

该翻转平台已应用于力泰公司液压一车间，经过对安装在公司车间的该装置在对ZZ8000 与ZZ13000液压支架进行多次对比试验，通过分析计算，得出该顶梁翻转平台在装配完毕后，从开启平台运行到平台翻转完成后，ZZ8000 液压支架顶梁翻转平均耗时100 s，ZZ13000 液压支架顶梁翻转平均耗时120 s，相比日常采用桥式起重机用吊装孔先通过安装吊装链，安全员与天车工的指挥与起吊工作，后续翻转等相应操作，节省将近300 s～320 s，社会效益上保障了操作人员作业安全，经济效益上相比原有操作方式提升1.5倍左右。