掩護梁專用整形機的設計制作與應用

何文霞

掩護梁專用整形機的設計制作與應用

何文霞

主要介紹了ZFS7500型液壓支架結構件掩護梁側護板焊后變形的整形過程，重點是整形機的應用較人力整形所提高的工作效率、節省的人力資源和創造的經濟效益。

液壓支架；掩護梁；掩護梁側護板；焊接；整形

1 掩護梁側護板焊后變形嚴重的原因

各類液壓支架是煤礦安全生產中的主要設備之一。在液壓支架鉚焊件制造中，焊接是主要的一道工序。ZFS7500型液壓支架結構件掩護梁焊后其側護板變形嚴重，主要原因是側護板 (δ20 mm)與外主筋(δ40 mm)之間放置的斜板 (δ40 mm)的3個連接處的焊縫，角焊縫高度為30 mm，焊接后薄板 (側護板)變形最大。兩塊外側護板與兩條外主筋之間，按照圖紙要求要各自加上一個柱窩，頂著柱窩要放置千斤頂（只有ZFS7500型支架加柱窩加千斤頂）。兩邊側護板尺寸（1 4000-4mm）作為主要尺寸必須保證（見圖1），側護板最后與千斤頂允許配合的間隙只有5 mm，精度要求相當高，但是因變形，兩個主要尺寸得不到保證，造成千斤頂難以裝上。

2 人力整形方法

圖1 整形掩護梁示意

過去解決變形的主要方法是靠人力使用大型絲杠和火焰矯正。具體操作：對變形的側護板用氧氣把烘烤，利用火焰局部加熱，加以大錘敲打，使受熱區金屬在冷卻后收縮，同時用絲杠靠人力使勁往開撐，利用施加的外力使變形的側護板再產生相反的塑形變形以抵消原來的變形。因架型大 (掩護梁整體重量將近4 t)，鋼板厚 (所有鋼板都是20 mm～40 mm的厚板)，整形困難，往往一次達不到尺寸要求，需反復多次加熱施力。

3 整形機整形

在2006年以前的幾年中，中央機廠ZFS7500型液壓支架制造任務數量比較少，從2006年開始成批量生產。ZFS7500型液壓支架每架的市場價格是24萬元，所以必須保證產品質量。人力整形工作效率低，達不到預期效果，故開始探索新的整形方法，設計制作了整形機。

3.1 設計原理

單體液壓支柱是一種液壓傳動裝置。液壓傳動是依靠液體在密封容積變化中的壓力能實現運動和動力傳遞的。液壓傳動裝置本質上是一種能量轉換裝置，它先將機械能轉換為便于輸送的液壓能，又將液壓能轉換為機械能做功。

3.2 計算最大推力

該整形機的主要技術參數：總重量400 kg，總行程1 650 mm，最大推力1 216 kN。

所要連接的500 t壓力機頂出缸最大壓力為32 MPa。整形機頂出壓力的最大推力：

3.3 制作過程

將原有單體液壓支柱作為整形機主要部件。在此基礎上在缸體直徑220 mm和活柱直徑180 mm的兩端分別安裝一個固定卡塊 （見圖 2），卡塊長300 mm，高200 mm，寬80 mm，用以固定掩護梁兩邊的側護板；再在缸體上方的中間部位安裝一個吊裝環，供吊裝移動使用。為了擴大移動范圍，進出油口各接一根10 m長的油管，2根油管分別與車間500 t壓力機頂出缸控制油路連接，動作由500 t壓力機操作盤控制。

3.4 計算卡塊的剪切強度

卡塊受力見圖3。當整形機油缸回縮時，卡塊受力拉伸，認為有沿最窄處剪斷的趨勢，所以該窄面處的剪切強度條件為τ=Q/A≤ [τ]。整形機油缸回程力傳到卡塊右端上P=1 176 kN，選用材料為16Mn，其許用剪切應力 [τ]=220 MPa，卡塊上m-m剪切面為80 mm×80 mm矩形截面，應校核該處剪切強度是否滿足要求。

該卡塊能滿足使用要求。

3.5 具體操作

在整形時，整形機兩邊卡塊將掩護梁的兩邊側護板固定，開動按鈕，活柱這一端動作，已變形往里抽的側護板在活柱的作用下往外伸，直到達到尺寸要求，實現整形的目的。經過多次實踐，矯正壓力的大致選取范圍：一般變形，壓力范圍在30 t～60 t；變形特別嚴重的，壓力范圍在80 t～100 t。

4 人力整形與整形機的比較

①整形機重量是400 kg，自重輕，吊運輕便、移動方便，油管長達10 m，在10 m范圍內的掩護梁隨時可以整形使用，移動范圍大，整形方便；油缸的最大壓力是1 216 kN，壓力足，矯正容易。整形機使用效果良好，保證了掩護梁尺寸和順利裝配，交驗率100%

②節省了人力。人力整形至少需要4人，2人用火焰加熱，2人撐絲杠；整形機只需2人配合，1人整形，1人操作按鈕，大大減輕了工人的勞動強度，生產效率成倍提高。

③節約了時間，一件掩護梁的人力整形時間是2 h，整形機只需 5 min～10 min。

④節約了成本。人力整形費時費力費工費氣，配合使用的千斤頂經常損壞，整形費用較高。整形機制作成本低，主要部件液壓缸是車間替換下來的閑置品，屬于廢舊利用，制作成本低，節約整形機費用2萬多元。

5 結語

該整形機對于其他液壓支架結構部件的變形矯正效果也很好，簡單、實用、方便，有良好的推廣價值。

[1] 丁樹模.液壓傳動.北京：機械工業出版社，1999：1-4.

[2] 王英杰.金屬工藝學.北京：高等教育出版社，2001：185-186.

Design and Application for Special Integer Machine on Caving Shield

He Wenxia

This paper introduces the process how to amend the deformation caused by welding the ZFS7500 hydraulic shield support structure caving shield side guard beam.And it focuses on the comparison that efficiency is improved,human resource is saved and more economic benefits is created by machine compared to manpower.

hydraulic shield;caving shield;side guard beam;weld;amend the deformation

TG404

B

1000-4866（2011）01-0027-02

何文霞，女，1972年4月出生，2008年8月畢業于北岳職業技術學院，現在大同煤礦集團公司中央機廠工作，助理工程師。

2010-12-08

2010-12-22