U型鋼棚梁專用液壓加工機(jī)研究與應(yīng)用

摘 要：U型鋼棚專用液壓加工機(jī)是一種專用高效的加工設(shè)備，利用U型鋼的塑性變形，將U型鋼棚加工成礦井所需要的任何尺寸弧度，以滿足礦井支護(hù)的要求。本文詳細(xì)介紹了U型鋼棚專用液壓加工機(jī)研制技術(shù)方案和在濟(jì)寧三號(hào)煤礦的應(yīng)用情況，對(duì)該設(shè)備的進(jìn)一步推廣改進(jìn)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：U型鋼棚；液壓加工機(jī)；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.049

0 引言

U型鋼棚專用液壓加工機(jī)是一種專用高效的加工設(shè)備，利用U型鋼的塑性變形，將U型鋼棚加工成礦井所需要的任何尺寸弧度，以滿足礦井支護(hù)的要求。本液壓加工機(jī)采用液壓式動(dòng)力機(jī)構(gòu)，單液壓缸臥式驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由一個(gè)液壓泵站組成，壓力整體平臺(tái)由32號(hào)工字鋼、30mm厚鋼板焊接而成，液壓系統(tǒng)采用先進(jìn)的三位四通電磁閥控制，全自動(dòng)控制U型棚梁機(jī)液壓柱加壓、回撤、復(fù)位等動(dòng)作行程。鋼棚壓力機(jī)前端設(shè)有兩個(gè)U型固定整形用模塊，可隨時(shí)便捷對(duì)加工誤差較大的U鋼棚進(jìn)行整形校正。液壓加工機(jī)主要由液壓泵站、U型鋼固定支撐裝置、壓力錘頭機(jī)構(gòu)、整形校正機(jī)構(gòu)四部分組成。U型鋼棚專用液壓加工機(jī)，改變了傳統(tǒng)的方法分段彎曲、焊接的加工制作方法，有效解決U鋼棚的難加工難題，使U型鋼棚固定在專用設(shè)備上后，在液壓支架錘頭的壓力下產(chǎn)生塑性變形。不但加工效率提高，而且加工的質(zhì)量可以得到有效保證，及時(shí)滿足了井下區(qū)隊(duì)的U型鋼棚需求，保證了礦井的支護(hù)質(zhì)量和安全生產(chǎn)。同時(shí)，液壓加工機(jī)還可對(duì)廢棄或不合格的的U鋼棚進(jìn)行改制，產(chǎn)出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 液壓加工機(jī)的研制

1.1 研制液壓U型鋼棚壓力機(jī)總體思路及技術(shù)原理

（1）計(jì)算出使U型鋼產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力大小，根據(jù)應(yīng)力大小選定柱塞泵的規(guī)格，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)；（2）總結(jié)U型鋼棚的弧度尺寸、半徑等，設(shè)計(jì)選定U型固定模塊在液壓機(jī)座上的合適弧度布局尺寸；（3）根據(jù)U型固定模塊弧度尺寸大小，設(shè)計(jì)壓力機(jī)的機(jī)座和支撐滾動(dòng)部件、導(dǎo)軌等輔助裝置。

整個(gè)液壓U型鋼棚壓力機(jī)技術(shù)原理就是通過(guò)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力，是固定在機(jī)座上的U型鋼棚產(chǎn)生弧度塑性變形， 得到圖紙需要的加工尺寸。

1.2 技術(shù)方案

（1）根據(jù)計(jì)算出U型鋼產(chǎn)生塑性變形應(yīng)力大小，選定柱塞泵的規(guī)格為SCY14-R額定壓力31.5MP，設(shè)計(jì)加工了液壓油箱和三位四通電磁閥控制系統(tǒng)和液壓支柱；（2）設(shè)計(jì)加工了四個(gè)U型鋼固定模塊，其中兩個(gè)為加工模塊，兩個(gè)為整形模塊。按照合適的U型鋼棚的弧度尺寸，用焊接的方法固定了四個(gè)U型固定模塊在液壓機(jī)座上的位置；（3）設(shè)計(jì)加工了壓力機(jī)的機(jī)座和支撐滾動(dòng)部件、導(dǎo)軌等輔助裝置。

U型鋼棚梁專用液壓加工機(jī)結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖1。

2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）本U型鋼棚液壓加工機(jī)采用單液壓缸臥式驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)采用先進(jìn)的三位四通電磁閥控制，全自動(dòng)控制U型棚梁機(jī)液壓柱加壓、回撤、復(fù)位等動(dòng)作行程。合理設(shè)計(jì)了導(dǎo)軌和支撐座體，保證了液壓支柱的平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）設(shè)計(jì)采用SCY14-R軸向柱塞泵，合理設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，配置溢流閥，設(shè)計(jì)了液壓油過(guò)濾和冷卻系統(tǒng)，確保液壓支柱產(chǎn)生足夠的壓力對(duì)U鋼棚進(jìn)行加工，并且保證了液壓系統(tǒng)安全性和可靠性，使用周期長(zhǎng)，維護(hù)方便。

（3）鋼棚液壓加工機(jī)前端設(shè)有兩個(gè)U型固定整形用模塊，可隨時(shí)便捷對(duì)加工誤差較大的U鋼棚進(jìn)行整形校正，增強(qiáng)了液壓加工機(jī)的實(shí)用性能。真正實(shí)現(xiàn)了加工U型鋼棚的專業(yè)化和機(jī)械化，大大提高了U型鋼棚梁的加工效率和加工質(zhì)量。

（4）液壓加工機(jī)合理設(shè)計(jì)了兩個(gè)U型加工固定模塊，模塊相對(duì)棚梁中心弧度布局，準(zhǔn)確牢靠固定長(zhǎng)達(dá)11m的U型鋼。另外，壓力機(jī)主體上配有滾動(dòng)托輥組，可靈活滾動(dòng)U型鋼，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 液壓加工機(jī)的應(yīng)用

U型鋼棚梁專用液壓加工機(jī)由兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號(hào)煤礦機(jī)廠自行設(shè)計(jì)制造，一次設(shè)計(jì)，一次試驗(yàn)成功。在我礦加工制作U型鋼棚作業(yè)中得到了很好的使用，由于該設(shè)備為液壓驅(qū)動(dòng)，采用U型鋼棚作用液壓加工機(jī)加工U型鋼棚，作業(yè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，加工件質(zhì)量較高，極大的降低了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。自本設(shè)備投入使用以來(lái)，每年為井下各區(qū)隊(duì)加工U型鋼棚約200架，加工的效率大幅度提高，人工效率提高了5倍，由原來(lái)日加工4架提高到日加工20架，及時(shí)的滿足了礦井的安全生產(chǎn)需要。利用本設(shè)備加工的U型鋼棚尺寸具有符合圖紙要求，加工誤差小，U型鋼棚變形均勻，強(qiáng)度影響小，承載能力能較好的滿足井下的支護(hù)要求的特點(diǎn)。同時(shí)，應(yīng)用U型鋼棚作用液壓加工機(jī)加工U型鋼棚，實(shí)現(xiàn)了職工半自動(dòng)化操作，加工的過(guò)程中安全性提高，且大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。另外，液壓加工機(jī)可便捷對(duì)加工誤差較大的U鋼棚進(jìn)行整形校正，避免了因誤差大而造成的成本浪費(fèi)。同時(shí)可以利用U型鋼棚液壓加工機(jī)的校正模塊便捷準(zhǔn)確的對(duì)區(qū)隊(duì)由于設(shè)計(jì)變化而不用的U型鋼棚進(jìn)行尺寸的校正，供給其他的區(qū)隊(duì)復(fù)用，大大的節(jié)約了材料成本，真正實(shí)現(xiàn)了加工U型鋼棚的專業(yè)化和機(jī)械化，是我礦在礦用領(lǐng)域?qū)Ｓ迷O(shè)備設(shè)計(jì)制造應(yīng)用方面的進(jìn)步，對(duì)于解決現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)難題，保證安全生產(chǎn)，提升職工技術(shù)創(chuàng)造能力，具有現(xiàn)實(shí)的借鑒意義。

4 結(jié)語(yǔ)

U型鋼棚梁專用液壓加工機(jī)在濟(jì)寧三號(hào)煤礦的應(yīng)用大大降低職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加工過(guò)程中的安全性，實(shí)現(xiàn)了在礦用大型材料加工過(guò)程中的半自動(dòng)化作業(yè)，值得在煤炭機(jī)械加工行業(yè)進(jìn)一步推廣使用。

作者簡(jiǎn)介：王麗麗（1980-），女，山東臨沂人，本科，工程師，主要從事：機(jī)電技術(shù)管理工作。