一種半自動(dòng)錨索線裝置的應(yīng)用

馮春瑞

摘 要：結(jié)合半自動(dòng)錨索線裝置的應(yīng)用需求，本文對(duì)一種半自動(dòng)錨索線裝置的特征及結(jié)構(gòu)展開了分析，然后對(duì)裝置在錨索線張拉、切割和裝車作業(yè)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)裝置應(yīng)用可以為礦山生產(chǎn)帶來可觀效益。

關(guān)鍵詞：半自動(dòng);錨索線裝置;切割系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）04-0105-02

0 引言

在礦山生產(chǎn)中，由于巷道掘進(jìn)需要面臨較大壓力，容易出現(xiàn)頂板破碎問題，所以在錨桿支護(hù)基礎(chǔ)上需要利用錨索線進(jìn)行頂板加固。在實(shí)際作業(yè)的過程中，需要完成大量錨索線加工，單純依靠人工作業(yè)將消耗大量的人力，導(dǎo)致礦山生產(chǎn)效率不高。應(yīng)用半自動(dòng)錨索線裝置，可以提高作業(yè)效率，滿足錨索線下料需求，因此還應(yīng)加強(qiáng)裝置的應(yīng)用分析。

1 半自動(dòng)錨索線裝置應(yīng)用需求

在錨索線使用過程中，一般需要采取人工方式進(jìn)行下料，對(duì)錨索支護(hù)的鋼絞線進(jìn)行手工張拉，利用米尺對(duì)鋼絞線長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，然后將鋼絞線移動(dòng)到無齒鋸下切割，最后完成大量錨索線的裝車下井。在整個(gè)過程中，需要花費(fèi)大量人力，并且消耗大量時(shí)間，導(dǎo)致錨索線使用效率不高。在作業(yè)期間，也會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，給人員身體帶來損害。單純依靠人員進(jìn)行作業(yè)，也會(huì)出現(xiàn)下料尺寸不精準(zhǔn)的問題，無法保證錨索線質(zhì)量。就目前來看，在錨索張拉和切割環(huán)節(jié)，單純依靠人工作業(yè)需要安排2人進(jìn)行錨索線張拉，并安排3人切割，每天僅能完成約300根錨索線下料，期間容易出現(xiàn)切割碎片或錨索線彈出傷人的問題。在錨索線裝車時(shí)，需要安排3人強(qiáng)行將錨索線盤成U形裝入斗車內(nèi)，耗時(shí)耗力。而斗車空間較小，導(dǎo)致錨索線彎曲弧度較小，形變較大，擁有較大彈性勢(shì)能，卸車時(shí)容易因彈力釋放給人員帶來傷害，安全系數(shù)較低。針對(duì)這些問題，還要引進(jìn)半自動(dòng)錨索線裝置，依靠機(jī)械進(jìn)行錨索線張拉、切割和裝車操作，由人員進(jìn)行各環(huán)節(jié)的控制，滿足錨索線使用需求。采用裝置輔助操作，可以減少人員花費(fèi)的力氣和時(shí)間，使錨索線下料過程變得簡(jiǎn)單，保證人員作業(yè)安全。人員也可以隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行錨索線長(zhǎng)度和裝車數(shù)量的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)靈活作業(yè)，因此能夠使錨索線作業(yè)效率得到提高。

2 半自動(dòng)錨索線裝置的特征與結(jié)構(gòu)

2.1 裝置特征

從裝置特征上來看，不同于全自動(dòng)錨索線裝置，半自動(dòng)錨索線裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，性價(jià)比較高，能夠降低作業(yè)成本，為裝置維護(hù)提供便利。采用全自動(dòng)錨索線裝置，可以利用電磁閥對(duì)氣缸氣壓方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，自動(dòng)完成放料、切割、牽引等一系列操作[1]。采用PLC控制程序，可以實(shí)現(xiàn)錨索線切割長(zhǎng)度和數(shù)量的設(shè)定。但是該裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，包含計(jì)數(shù)裝置、氣缸、氣壓控制系統(tǒng)、切割機(jī)主機(jī)、電氣控制系統(tǒng)、送料裝置等各種裝置，系統(tǒng)操作過程較為復(fù)雜，人員難以熟練操作。由于裝置單元較多，一旦發(fā)生故障難以進(jìn)行故障位置及時(shí)確認(rèn)，短時(shí)間無法有效排除故障，導(dǎo)致裝置維修費(fèi)用較高。而裝置功能復(fù)雜，操作時(shí)受人員操作等外界因素影響，故障率較高，導(dǎo)致裝置維修量較大，難以滿足實(shí)際錨索需求。半自動(dòng)錨索線裝置只需要配備少數(shù)幾種設(shè)備就能完成不同長(zhǎng)度的錨索線張拉、切割和裝車，在提高錨索線使用效率的同時(shí)，增強(qiáng)錨索線加工過程的靈活性。通過簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以使裝置故障率大幅度降低，同時(shí)滿足人員熟練操作需求，在降低裝置使用成本的同時(shí)，提高錨索線加工效率，所以能夠?qū)⑷斯げ僮骱腿詣?dòng)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，滿足錨索支護(hù)需求。

2.2 裝置結(jié)構(gòu)

從裝置結(jié)構(gòu)上來看，主要包含四部分，即張拉系統(tǒng)、切割系統(tǒng)、裝車系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。其中，張拉系統(tǒng)由電機(jī)和減速裝置構(gòu)成，能夠?yàn)殄^索線張拉提供動(dòng)力。在錨索線張拉時(shí)，可以采用橡膠托輥夾住錨索線，電機(jī)運(yùn)行可以帶動(dòng)托輥轉(zhuǎn)動(dòng)，將錨索線拉出。利用安裝的長(zhǎng)度限位開關(guān)，可以對(duì)錨索線長(zhǎng)度進(jìn)行控制。利用減速裝置，可以實(shí)現(xiàn)錨索線長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，完成錨索線長(zhǎng)度精確測(cè)量。通過反復(fù)停車，可以確定錨索線的伸長(zhǎng)量，在距離切片40cm位置進(jìn)行限位開關(guān)的設(shè)置。切割系統(tǒng)由錨索托盤、切割機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)等設(shè)備構(gòu)成，托盤轉(zhuǎn)輪外沿為半圓槽，擁有與錨索線相同的直徑，可以利用一側(cè)壓輪將錨索線卡在半圓槽內(nèi)。通過調(diào)節(jié)壓輪徑向，能夠?qū)﹀^索線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。人員按下切割機(jī)電鈕，可以帶動(dòng)錨索托盤自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，使錨索線一端達(dá)到定位臺(tái)完成切割。鋸片在高速旋轉(zhuǎn)過程中與錨索線摩擦，將導(dǎo)致大量火花和煙塵的產(chǎn)生。在切割機(jī)外部由封閉罩，可以利用內(nèi)部軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行有害煙塵排除，利用灑水設(shè)備降塵。軸流風(fēng)機(jī)安裝在封閉罩上方，配備有230mm圓管和配套法蘭，能夠?qū)焿m抽出。切割片位置設(shè)置有循環(huán)水水槽，上方有微型水泵，可以利用軟管將水抽出，利用噴頭噴出水幕。噴出的水經(jīng)過弧形板，將回流到水槽中，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)。切割機(jī)上安裝有無齒鋸，能夠利用高速旋轉(zhuǎn)鋸片將錨索線割斷，完成錨索線切割。裝車系統(tǒng)由液壓缸、液壓泵、操作閥等構(gòu)成，能夠通過控制油缸升降進(jìn)行液壓缸推進(jìn)，將錨索線輸送至斗車內(nèi)，利用卡緊裝置卡緊，并利用卡具固定[2]。電氣控制系統(tǒng)由電源變壓器、控制及保護(hù)插件、閉鎖保護(hù)裝置、水位檢測(cè)裝置、交流接觸器等構(gòu)成，能夠連接外部控制電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟停和運(yùn)轉(zhuǎn)方向控制，滿足錨索線裝置的自動(dòng)控制需求。

3 半自動(dòng)錨索線裝置的應(yīng)用

3.1 裝置實(shí)際應(yīng)用

3.1.1 在錨索線切割中的應(yīng)用

在錨索線切割時(shí)，采用半自動(dòng)錨索線裝置，可以在固定架上安裝平行滾子。而滾子上帶有圓槽，上下可以精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)。針對(duì)不同錨索線，還要結(jié)合尺寸進(jìn)行嚙合滾子的調(diào)節(jié)，即保持下部滾子不動(dòng)，對(duì)上部螺紋絲杠預(yù)緊力進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用不同規(guī)格圓槽進(jìn)行不同規(guī)格錨索線的固定。在調(diào)節(jié)過程中，應(yīng)保證滾子間隙比錨索線直徑小0.05-0.07mm。在電機(jī)和減速裝置帶動(dòng)下，滾子與錨索線之間會(huì)產(chǎn)生擠壓摩擦力，促使錨索線以1.2-1.5m/s前行。在實(shí)際進(jìn)行錨索線切割時(shí)，需要結(jié)合錨索線長(zhǎng)度進(jìn)行進(jìn)給量和無齒鋸控制。在限位開關(guān)遇到定位擋板后，開關(guān)將被壓下，自動(dòng)將驅(qū)動(dòng)電源切斷。使切割片與底座平行，在底座下進(jìn)行滾動(dòng)滑輪的安裝，可以在滑輪架上進(jìn)行砂輪機(jī)滑動(dòng)。在托輥架上，可以使槽鋼反復(fù)滑動(dòng)，與滑輪架保持0.5m距離。保證滑輪架、機(jī)構(gòu)槽口和托輥架保持相同高度，在錨索線從槽口伸出后，經(jīng)過夾緊槽遇到定位質(zhì)子，使切割機(jī)發(fā)生滑動(dòng)。在切割機(jī)脫離開關(guān)時(shí)，控制機(jī)構(gòu)會(huì)將電源切斷，將砂輪片壓下，最終使鋼絞線得到切斷。應(yīng)用裝置進(jìn)行錨索線切割，可以保證切割尺寸精確，并且切割過程運(yùn)行平穩(wěn)。由于裝置能夠自動(dòng)抱閘，所以能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)點(diǎn)位。采用裝置，人員只需要結(jié)合錨索線尺寸即能定位，并根據(jù)需要進(jìn)行尺寸調(diào)整，得到誤差小的產(chǎn)品。此外，采用密封塵源的方式，能夠避免錨索切割產(chǎn)生的煙塵外溢，并利用水幕進(jìn)行火花消煙降塵，所以能夠避免操作人員受到鐵塵危害，保證人員身體健康。在實(shí)際操作時(shí)，還應(yīng)提前做好水槽內(nèi)水量檢查，如果水量不足需要及時(shí)補(bǔ)充。同時(shí)，需要確認(rèn)水箱內(nèi)部積塵情況，需要定期清理，避免水泵吸水口堵塞，并確認(rèn)水軟管是否破損，保證水循環(huán)管路暢通[3]。針對(duì)軸流風(fēng)機(jī)，需要確認(rèn)能否正常啟動(dòng)。

3.1.2 在錨索線張拉中的應(yīng)用

在錨索線張拉作業(yè)中，采用半自動(dòng)錨索線裝置需要利用5.5kW電機(jī)進(jìn)行錨索線驅(qū)動(dòng)控制。固定好整捆錨索線后，可以先通過人工操作拉出內(nèi)圈錨索線，然后在裝置護(hù)筒內(nèi)安裝，利用電機(jī)和減速裝置進(jìn)行拉線。采用N型開關(guān)，可以進(jìn)行電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向的切換。采用380V交流電源進(jìn)行張拉系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，利用QBZ-30開關(guān)進(jìn)行電機(jī)控制，能夠結(jié)合錨索線張拉長(zhǎng)度進(jìn)行電機(jī)啟?？刂?。在托輥位置，需要采用4mm鐵板進(jìn)行托輥防護(hù)罩制作，在錨索線盒中進(jìn)行角鐵暫存，實(shí)現(xiàn)控制站制作。利用撥鈕開關(guān)，可以對(duì)錨索線長(zhǎng)度進(jìn)行控制，利用托輥進(jìn)行壓線。在錨索線固定上，需要采用1寸鐵管。導(dǎo)線槽的制作，需要采用6分鐵管，共15個(gè)。采用1.5信號(hào)線，能夠?qū)崿F(xiàn)線路連接。在實(shí)際操作時(shí)，需要提前完成錨索線切割根數(shù)和長(zhǎng)度的設(shè)定，裝置能夠完成輸出錨索線長(zhǎng)度的顯示，并在達(dá)到設(shè)定值后停止張拉，對(duì)已經(jīng)切割的錨索線數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3.1.3 在錨索線裝車中的應(yīng)用

完成錨索切割后，對(duì)錨索線盒手柄進(jìn)行操作，可以將錨索線盒打開，使切割得到的錨索線自動(dòng)落入到放料盤中。在錨索線裝車方面，應(yīng)用裝置需要實(shí)現(xiàn)平板車改造，利用8mm厚鐵板完成箱體的焊接，箱體長(zhǎng)、寬、高分別為1400mm、1000mm和800mm，利用8#槽鋼將前面的錨索線鎖緊。采取該種措施，能夠在錨索線裝車時(shí)進(jìn)行位置限定，避免錨索線前后竄動(dòng)。在平板車上，需要利用槽鋼將箱體與平板車焊接在一起，在上、下部位鉆直徑22mm孔，利用M20螺栓對(duì)槽鋼進(jìn)行緊固，使錨索得到壓緊。相較于原本的斗車，采用改造的平板車樁錨索線，數(shù)量能夠提高一倍，同時(shí)也能減小錨索線變形，降低錨索線彈性勢(shì)能，提高錨索線裝車作業(yè)的安全系數(shù)。在采用裝車系統(tǒng)進(jìn)行錨索線裝車時(shí)，放料盤會(huì)被調(diào)運(yùn)到錨索卡緊機(jī)構(gòu)中。在錨索線被夾緊后，系統(tǒng)會(huì)利用液壓缸進(jìn)行錨索線推進(jìn)，使錨索線進(jìn)入車內(nèi)得到固定。利用皮帶，人員可以將錨索線的端頭側(cè)兜住[4]。系統(tǒng)應(yīng)用過程中，在液壓管接頭處理過程中需要先泄壓，以免出現(xiàn)安全事故。

3.2 裝置應(yīng)用效果

從裝置在錨索線切割作業(yè)中的應(yīng)用效果來看，原本依靠3名男職工每日能夠完成約300根錨索線切割。采用半自動(dòng)錨索線裝置，僅需要2名女工就能輕松作業(yè)，并且每日可以完成約600根錨索線的切割，促使錨索線切割效率得到了大幅度提升。在錨索線張拉方面，采用裝置進(jìn)行張拉作業(yè)，人員可以從原本2人變?yōu)?人，能夠使錨索線張拉效率提高一倍。在錨索線裝車方面，原本需要3人裝車，采用裝置僅需要2人完成裝車。因此對(duì)裝置應(yīng)用效果展開綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，采用裝置進(jìn)行錨索線張拉、切割和裝車，在人員數(shù)量不變的情況下，可以將原本作業(yè)速度提高5倍以上。實(shí)際作業(yè)過程中，由于裝置能夠使員工勞動(dòng)強(qiáng)度得到減輕，女職工也可以進(jìn)行裝置操作，所以可以重新進(jìn)行人員配置，提高人力、物力利用率，為礦山生產(chǎn)帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益。在作業(yè)過程中，可以避免人員攝入有害氣體，同時(shí)也能保證作業(yè)安全。采用循環(huán)水對(duì)火花等有害物質(zhì)進(jìn)行去除，也能減少環(huán)境污染，因此能夠帶來一定社會(huì)效益。

4 結(jié)語

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，在錨索線張拉、切割和裝車等作業(yè)環(huán)節(jié)，對(duì)半自動(dòng)錨索線裝置進(jìn)行應(yīng)用，能夠使人員勞動(dòng)強(qiáng)度得到降低，提高作業(yè)效率，同時(shí)保證作業(yè)安全，所以能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)帶來一定經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。相比較而言，半自動(dòng)錨索線裝置成本較低，并且操作便利，因此相信在礦山生產(chǎn)中能夠獲得較好的應(yīng)用前景。

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