一種型材切割機(jī)用便攜式型材位置調(diào)節(jié)裝置的研制

胡浩瑩 張志強(qiáng) 鄭世明 王曉明

摘要：通過觀察施工現(xiàn)場(chǎng)切割作業(yè)的過程，分析了施工切割作業(yè)耗時(shí)耗材的原因，提出了一種針對(duì)切割作業(yè)型材放置及調(diào)整的研發(fā)方案，并制作了一種新型實(shí)用工具來解決問題。

關(guān)鍵詞：切割作業(yè);調(diào)節(jié)器;新型實(shí)用工具

0? ? 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用電負(fù)荷與日俱增，這就要求電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)實(shí)完善。隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快和公司電力基建、業(yè)擴(kuò)項(xiàng)目的增多，各種施工類項(xiàng)目數(shù)量呈快速上升態(tài)勢(shì)，其中各種型材的切割是施工類項(xiàng)目中施工人員最常做的施工操作。在型材切割作業(yè)中，施工人員常常由于經(jīng)驗(yàn)性和習(xí)慣性問題存在施工操作不規(guī)范的現(xiàn)象，導(dǎo)致施工耗時(shí)耗員，并且切割型材材料利用率低。因此，解決切割作業(yè)耗時(shí)耗員的問題和提高切割型材材料利用率成為保證施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全及有效提升效率的關(guān)鍵。

1? ? 切割施工現(xiàn)狀介紹及分析思路

1.1? ? 現(xiàn)狀介紹

調(diào)研結(jié)果顯示，傳統(tǒng)切割方式就地取材，不需要專用調(diào)節(jié)器，對(duì)操作人員要求不高，因此現(xiàn)在施工操作人員基本選擇傳統(tǒng)切割方式，但該作業(yè)方式存在以下問題：（1）高度不一致導(dǎo)致切割不平整，浪費(fèi)材料;（2）需要施工操作人員反復(fù)調(diào)整型材位置，安全系數(shù)較低;（3）兩人操作時(shí)，多耗費(fèi)施工人員一名，增加人力成本。

圍繞核心需求“合理實(shí)現(xiàn)型材切割調(diào)整固定，提高型材切割操作效率，減少型材浪費(fèi)”開展問題分析，現(xiàn)存在主要問題如下：（1）型材切割時(shí)材料調(diào)整固定較繁瑣;（2）型材切割段固定在切割盤后，末端固定就地取材導(dǎo)致和切割盤高度難以一致，造成切割不平整，浪費(fèi)型材;（3）兩人操作增加人力成本，且施工場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜，切割機(jī)末端另一操作人員有一定安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.2? ? 分析思路

影響型材切割調(diào)整固定的主要因素為型材末端無合適固定物及增加操作人員帶來的風(fēng)險(xiǎn)等，型材因受到切割機(jī)切割片的壓力固定位置或方向易產(chǎn)生變化，這就導(dǎo)致切割準(zhǔn)確率及安全性降低。將型材被切割段及末端固定，能夠排除造成切割位置、方向不穩(wěn)定及增加操作人員的影響因素，即可保證型材切割更安全可靠。

結(jié)合實(shí)際情況，將目標(biāo)型材兩端位置固定調(diào)節(jié)作為主因分析，以固定型材末端位置，使得切割型材末端高度可調(diào)，以刻度盤的方式調(diào)整切割型材末端，提高型材切割準(zhǔn)確率，減少反復(fù)切割型材時(shí)的調(diào)整次數(shù)及切割型材固定調(diào)整的配合人員，縮短切割型材的調(diào)整固定時(shí)間及操作人員成本。

2? ? 難點(diǎn)分析及設(shè)計(jì)思路

2.1? ? 難點(diǎn)分析

（1）目標(biāo)切割型材不易固定，其表面較為光滑，且無可靠固定裝置，切割時(shí)容易發(fā)生位移。

（2）切割準(zhǔn)確率低。在型材切割作業(yè)過程中，不能有效調(diào)節(jié)型材切割的位置，導(dǎo)致型材切割準(zhǔn)確率降低。

（3）難以將型材切割斷面切割平整。切割型材作業(yè)中，由于兩端高度不一致，斷面難以切割平整，浪費(fèi)型材。

2.2? ? 設(shè)計(jì)思路

為實(shí)現(xiàn)切割機(jī)用便攜式型材切割調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)需求，破解得出的研發(fā)難點(diǎn)，我們確定了切割機(jī)用便攜式型材切割調(diào)節(jié)器的研發(fā)分為三大部分：型材固定及型材方向調(diào)整部分、調(diào)節(jié)器高度調(diào)節(jié)部分、調(diào)節(jié)器刻度指示部分，如圖1所示。本次目標(biāo)適用范圍為標(biāo)稱截面#2、#3、#5的鋼管，遠(yuǎn)期適用目標(biāo)為所有切割機(jī)可切割型材。其中型材固定及型材方向調(diào)整部分可細(xì)分為固定防護(hù)底座、固定組件、定向滑輪三個(gè)組件，調(diào)節(jié)器高度調(diào)節(jié)部分設(shè)定為調(diào)節(jié)螺紋腳，調(diào)節(jié)器刻度指示部分分為刻度盤和刻度指針兩個(gè)組件。

3? ? 確定研發(fā)方案

3.1? ? 型材固定及型材方向調(diào)整部分

使用夾緊螺栓固定配合滑輪定向，夾緊螺栓微調(diào)行程較為靈活，配合滑輪可實(shí)現(xiàn)固定及微調(diào)功能。該部分主要有兩個(gè)作用：（1）有效將型材固定在調(diào)節(jié)器上，保證在型材切割過程中不發(fā)生位移;（2）可在滑輪上對(duì)型材方向進(jìn)行微調(diào)。

3.2? ? 調(diào)節(jié)器高度調(diào)節(jié)部分

為保證目標(biāo)型材兩端高度一致，切割斷面平整光滑，需選擇合適的高度調(diào)節(jié)組件，為此我們小組提出了四腳螺栓式調(diào)節(jié)、四腳穿銷式調(diào)節(jié)、四腳壓緊式調(diào)節(jié)三種設(shè)計(jì)方案。為測(cè)試不同高度調(diào)節(jié)組件方案的牢固適用性，確保兩端圓心在同一直線上，我們開展以下試驗(yàn)以選擇最佳方案：分別對(duì)三種方案在不同的施工環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，記錄20次型材偏離中心線的平均水平位移。四腳螺栓式與四腳壓緊式的水平位移量始終為0，當(dāng)水平方向的力為200 N時(shí)，四腳穿銷式方案產(chǎn)生水平位移，隨著水平方向的力增大，其水平位移先增加后趨于穩(wěn)定，因此四腳螺栓式與四腳壓緊式的緊固適用性優(yōu)于四腳穿銷式。同時(shí)，四腳螺栓式組件的可調(diào)性優(yōu)于四腳壓緊式及四腳穿銷式。

綜上所述，通過對(duì)比四腳螺栓式、四腳穿銷式、四腳壓緊式方案組件的牢固適用性及可調(diào)性，選用四腳螺栓式方案作為組件設(shè)計(jì)方案。

3.3? ? 調(diào)節(jié)器刻度指示部分

有指針式刻度和表盤式刻度兩個(gè)方案，通過現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)比，指針式刻度在復(fù)雜環(huán)境下不容易損壞，耐用性強(qiáng)，因此選用指針式刻度。

4? ? 效果檢驗(yàn)

4.1? ? 操作性能檢查

為檢查該切割機(jī)用便攜式型材調(diào)節(jié)器的操作性能，制定型材切割實(shí)施步驟如下：

（1）檢查機(jī)具，布置好型材切割機(jī)及新研制的調(diào)節(jié)器;

（2）將待切割型材兩端使用新研制的調(diào)節(jié)器固定;

（3）調(diào)節(jié)切割尺寸大小;

（4）檢查尺寸及固定完善后完成切割作業(yè)。

新型切割機(jī)用便攜式型材調(diào)節(jié)器操作流程簡單，整個(gè)切割過程僅需一名施工人員，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求不高，可操作性高。

接下來我們統(tǒng)計(jì)并分析了2018年7月至9月該設(shè)備使用的耗時(shí)情況，調(diào)查其完成單次切割作業(yè)是否能控制在2 min以內(nèi)。切割機(jī)用便攜式型材調(diào)節(jié)器實(shí)施過程綜合平均耗時(shí)為2 min，不超過2 min。與原來的實(shí)施過程綜合平均耗時(shí)8 min相比，作業(yè)時(shí)間大大縮短。

4.2? ? 切割效果檢查

為驗(yàn)證切割機(jī)用便攜式型材調(diào)節(jié)器準(zhǔn)確率，我們對(duì)已進(jìn)行切割作業(yè)的目標(biāo)圓鋼斷面開展了透光性分析。2018年7月至9月，我們對(duì)切割時(shí)使用便攜式型材調(diào)節(jié)器的目標(biāo)圓鋼進(jìn)行了多次透光試驗(yàn)，裝置使用準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，使用切割機(jī)用便攜式型材調(diào)節(jié)器進(jìn)行型材切割作業(yè)，單次切割有效準(zhǔn)確率為97%。

5? ? 結(jié)語

隨著切割機(jī)用便攜式型材調(diào)節(jié)器這一研制成果的使用，建設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)切割作業(yè)效率大大提高，作業(yè)時(shí)間由平均8 min縮短至2 min;人機(jī)工效提升，作業(yè)人員由2人縮減至1人;可推廣性強(qiáng)，適用范圍廣，便攜，經(jīng)濟(jì)性好，各項(xiàng)性能參數(shù)符合需求;對(duì)目標(biāo)型材一次切割作業(yè)有效準(zhǔn)確率為97%。對(duì)此進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估：本地區(qū)每年主網(wǎng)基建類項(xiàng)目約15項(xiàng)，每個(gè)項(xiàng)目平均切割型材次數(shù)約3 000次，使用新型設(shè)備后單次型材切割作業(yè)時(shí)間縮短6 min，按每人每天工費(fèi)500元測(cè)算，切割機(jī)用便攜式型材調(diào)節(jié)器的使用可節(jié)約成本約15萬元/年。

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[3] 張志強(qiáng)，董晉陽，樊宇，等.變電站直流接地故障處理[J].農(nóng)村電氣化，2016（2）：28-29.

收稿日期：2020-03-25

作者簡介：胡浩瑩（1986—），男，河北人，高級(jí)工程師，變電檢修技師，研究方向：電網(wǎng)基建項(xiàng)目管理。