挡车栏安装专用液压升降车的研制与应用

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　　摘  要：为解决小青煤矿斜巷安装挡车栏和巷道高处设备安装拆除问题，研制了液压升降车，该升降车主要包括液压泵动力驱动、控制系统和执行机构。该升降车结构简单，升降平稳，操作方便安全，载重能力强。在井下成功应用，效果良好，是一种实用的升降和承載设备，给矿井的安全生产工作提供了保障。
　　关键词：升降车;研制;应用
　　中图分类号：TD63         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）03-0165-03
　　Abstract： In order to solve the problem of installing the car barrier in the inclined roadway and the installation and removal of the equipment at the height of the roadway in Xiaoqing Coal Mine， a hydraulic lift car is developed， which mainly includes hydraulic pump power drive， control system and actuator. The lifting car has the advantages of simple structure， stable lifting， convenient and safe operation and strong load capacity. It has been successfully applied underground， and the effect is good. It is a kind of practical lifting and bearing equipment， which provides a guarantee for the safe production of the mine.
　　Keywords： lift car; development; application
　　1 概述
　　小青煤矿是国家“五五”期间的重点建设项目。位于辽宁省铁岭市调兵山市晓明镇。矿井由沈阳煤矿设计院设计，基建工程兵00419部队施工，1975年5月1日开工建设，于1984年12月15日投产。小青煤矿设计产量120万吨/年。2014矿井核定年生产能力250万吨/年。高瓦斯矿井。截止2018年底，矿井保有储量资源9373.3万吨，资源可采储量3282.9万吨，服务年限10.1年。
　　《煤矿安全规程》要求煤矿井下倾斜巷道中为预防在运输过程中发生的跑车事故，必须在倾斜巷道中安装跑车防护装置，通过跑车防护装置将脱钩自由下滑的矿车拦住，以防止造成更大的设备损害和人员伤亡。为此小青煤矿严格按照《煤矿安全规程》要求，在倾斜井巷拉放车巷道中安装跑车防护装置缓冲式挡车栏（见图1）。设计缓冲式挡车栏时主要考虑其抗冲击性、安全性、有效性，造成挡车栏固定座和挡杠总重量约1吨，给安装带来难度，使用手拉葫芦安装时存在较多问题，一是必须打专用起吊锚杆;二是安装地点巷道倾斜坡度大（12-20°）、巷道中高在3m以上，员工在斜巷登高作业，存在较大安全隐患和危险因素;三是员工拽手拉葫芦劳动强度大。并且小青煤矿井下地质条件复杂，井下倾斜巷道较多，需要经常性的安设挡车栏，为此根据小青煤矿井下现场的实际情况，确保井下安装挡车栏施工安全特研制专用液压升降车，实现挡车栏运输、安装一体化，全面机械化操作，同时加装安全护栏后还可以用作井下或地面登高作业用，代替梯子登高作业，提高登高作业的安全系数。
　　2 结构原理和技术参数
　　2.1 设备结构
　　挡车栏安装专用液压升降车通过齿轮泵输出高压油，带动油缸动作，从而实现挡车栏在安装过程中升降，倾斜及左右移动的目的。挡车栏安装专用液压升降车主要由上移动板、侧向微调油缸、升降油缸、升降架、开关、电机、齿轮泵、油箱、调斜油缸、矿用平板车、卡轨器等部分组成如图2所示。
　　2.2 主要技术参数（如表1）
　　2.3 液压原理
　　挡车栏安装专用液压升降车动力系统主要依靠17kW电动机带动CBK1012/4-318R双联齿轮泵给升降、调斜、侧移等液压油缸提供高压油，通过操纵阀的操作来实现各液压油缸的伸缩，从而达到液压升降车上升、下降、侧移及倾斜调节的目的，使斜巷挡车栏能够顺利的安装到顶板上。液压系统如图3所示。
　　 2.4 设备选型
　　小青煤矿井下斜巷使用的缓冲式挡车栏总体重量约1t，由于受铰接轴的摩擦阻力和双缸支撑不同步阻力及设备自身重量等原因，为保证液压升降车在承载的情况下能正常升降，液压升降车的向上推力不应小于4t。根据升降车向上推力的要求动力源初步选择CBK1012/4-318R双联齿轮泵其排量23ml/r，额定工作压力为20MPa。升降油缸选择双φ120-750液压油缸。电动机选择17kW防爆电动机。
　　设备选型理论核算：
　　在额定压力为20MPa情况下，双φ120-750液压油缸可产生31.4t推力，由于升降油缸在升降架内最小角度为8°，当油缸在最小角度 8°时向上推力为4.36t吨满足使用要求，因此油缸和齿轮泵满足要求;若满足升降车的推力在4t时，经计算升降油缸压强必须大于17.96MPa，电动机的功率：
　　P=1.25×p1×V×n/ηO·ηm·60·1000
　　式中：
　　根据MG300/701-WD型采煤机CBK1012/4-318R双联齿轮泵说明书可知： 　　P：电机驱动功率（kW）;1.25：富裕系数;p1：泵输出压力;V：排量23ml/r;n：电机转速1480r/min;ηO：容积效率是93%;ηm：机械效率是90%。
　　P=1.25×17.96MPa×23ml/r×1480r/min/0.93×0.9×60×1000=15.2kW
　　所以，选择17kW电动机满足设备需要。
　　3 使用方法
　　挡车栏安装专用液压升降车在入井前，先把缓冲挡车栏固定在液压升降车上移动板上，待挡车栏及液压升降车运到安装位置后，先利用液压升降车底座四角的卡轨器把液压升降车与上山铁道连接到一起，且上山绞车钩头不摘作为二次保护;电工接设液压升降车的开关电源。待一切准备就绪后操作人员把液压操作阀固定到山上侧3m以外进行操作。
　　操作步骤：
　　（1）先通过操纵阀伸出调斜油缸，使液压升降车的升降架水平角度与斜巷上山的角度一致。这样，使挡车栏在液压升降车上是垂直上升，当缓冲挡车栏上升到接近固定锚杆时停止上升操作。
　　（2）观察缓冲挡车栏底座连接孔与顶板固定锚杆的左右位置是否对正，如有偏斜，利用侧向微调油缸进行左右调节，使缓冲挡车栏底座连接孔与顶板固定锚杆左右对正。
　　（3）观察缓冲挡车栏底座连接孔与顶板固定锚杆的前后位置是否对正，如有偏斜，利用调斜油缸進行调节，使缓冲挡车栏底座连接孔与顶板固定锚杆前后对正。
　　（4）当缓冲挡车栏底座连接孔与顶板固定锚杆的前
　　后、左右全部对正后，操纵上升油缸，上升缓冲挡车栏使顶板固定锚杆进入到缓冲挡车栏底座连接孔内，最后施工人员利用液压升降车作为平台，上紧固螺栓。
　　4 应用效果
　　2018年9月在小青煤矿W3轨道下山安装缓冲挡车栏时进行使用，W3轨道下山坡度12°，全长650m。挡车栏安装专用液压升降车在安装挡车栏的过程中使用状况良好，具有较高的安全性，达到了预期效果。
　　挡车栏安装专用液压升降车经过在小青煤矿W3轨道下山安装挡车栏的实际验证，该设备设计合理，操作简单，运行稳定可靠，完全适用于斜巷挡车栏的安装工作。该设备的投入使用，降低了工人的劳动强度，简化了挡车栏的安装步骤，避免了工人在斜巷使用手拉葫芦起吊重物作业，提高了工作效率，具有较高的安全效益和经济效益。
　　5 经济效益
　　节省工时人力，使用挡车栏安装专用液压升降车安装斜巷挡车栏只需3人在1天内就可将每个上山用的2个挡车栏安装完毕;而使用手拉葫芦用人力安装2个挡车栏则最少需要6人2天方能安装完毕。每安装一个上山的挡车栏就可节约9个工时，每个工时按200元计算，可节约0.18万元，每年安装6次可节约1.08万元。另购进一套设备需23万元，而本矿自行改造需成本费2.5万元节省19.5万元。
　　6 结束语
　　挡车栏安装专用液压升降车采用液压系统操作，实现了斜巷挡车栏运输、安装一体化，简化了挡车栏的安装步骤。该液压升降车不仅可以安装斜巷挡车栏，更可在巷道高度较高的地点安装工件时作为工作平台，又可以作为升降机使用。为保证井下员工安全高效“高空”作业提供了坚实的保障，非常值得推广。
　　参考文献：
　　[1]于永江，郭云绯，高畅.虚功原理法进行多层剪叉机构受力分析[J].机械设计与制造，2008，3（3）：84.
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