掩护梁专用整形机的设计制作与应用

何文霞

掩护梁专用整形机的设计制作与应用

何文霞

主要介绍了ZFS7500型液压支架结构件掩护梁侧护板焊后变形的整形过程，重点是整形机的应用较人力整形所提高的工作效率、节省的人力资源和创造的经济效益。

液压支架；掩护梁；掩护梁侧护板；焊接；整形

1 掩护梁侧护板焊后变形严重的原因

各类液压支架是煤矿安全生产中的主要设备之一。在液压支架铆焊件制造中，焊接是主要的一道工序。ZFS7500型液压支架结构件掩护梁焊后其侧护板变形严重，主要原因是侧护板 (δ20 mm)与外主筋(δ40 mm)之间放置的斜板 (δ40 mm)的3个连接处的焊缝，角焊缝高度为30 mm，焊接后薄板 (侧护板)变形最大。两块外侧护板与两条外主筋之间，按照图纸要求要各自加上一个柱窝，顶着柱窝要放置千斤顶（只有ZFS7500型支架加柱窝加千斤顶）。两边侧护板尺寸（1 4000-4mm）作为主要尺寸必须保证（见图1），侧护板最后与千斤顶允许配合的间隙只有5 mm，精度要求相当高，但是因变形，两个主要尺寸得不到保证，造成千斤顶难以装上。

2 人力整形方法

图1 整形掩护梁示意

过去解决变形的主要方法是靠人力使用大型丝杠和火焰矫正。具体操作：对变形的侧护板用氧气把烘烤，利用火焰局部加热，加以大锤敲打，使受热区金属在冷却后收缩，同时用丝杠靠人力使劲往开撑，利用施加的外力使变形的侧护板再产生相反的塑形变形以抵消原来的变形。因架型大 (掩护梁整体重量将近4 t)，钢板厚 (所有钢板都是20 mm～40 mm的厚板)，整形困难，往往一次达不到尺寸要求，需反复多次加热施力。

3 整形机整形

在2006年以前的几年中，中央机厂ZFS7500型液压支架制造任务数量比较少，从2006年开始成批量生产。ZFS7500型液压支架每架的市场价格是24万元，所以必须保证产品质量。人力整形工作效率低，达不到预期效果，故开始探索新的整形方法，设计制作了整形机。

3.1 设计原理

单体液压支柱是一种液压传动装置。液压传动是依靠液体在密封容积变化中的压力能实现运动和动力传递的。液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，又将液压能转换为机械能做功。

3.2 计算最大推力

该整形机的主要技术参数：总重量400 kg，总行程1 650 mm，最大推力1 216 kN。

所要连接的500 t压力机顶出缸最大压力为32 MPa。整形机顶出压力的最大推力：

3.3 制作过程

将原有单体液压支柱作为整形机主要部件。在此基础上在缸体直径220 mm和活柱直径180 mm的两端分别安装一个固定卡块 （见图 2），卡块长300 mm，高200 mm，宽80 mm，用以固定掩护梁两边的侧护板；再在缸体上方的中间部位安装一个吊装环，供吊装移动使用。为了扩大移动范围，进出油口各接一根10 m长的油管，2根油管分别与车间500 t压力机顶出缸控制油路连接，动作由500 t压力机操作盘控制。

3.4 计算卡块的剪切强度

卡块受力见图3。当整形机油缸回缩时，卡块受力拉伸，认为有沿最窄处剪断的趋势，所以该窄面处的剪切强度条件为τ=Q/A≤ [τ]。整形机油缸回程力传到卡块右端上P=1 176 kN，选用材料为16Mn，其许用剪切应力 [τ]=220 MPa，卡块上m-m剪切面为80 mm×80 mm矩形截面，应校核该处剪切强度是否满足要求。

该卡块能满足使用要求。

3.5 具体操作

在整形时，整形机两边卡块将掩护梁的两边侧护板固定，开动按钮，活柱这一端动作，已变形往里抽的侧护板在活柱的作用下往外伸，直到达到尺寸要求，实现整形的目的。经过多次实践，矫正压力的大致选取范围：一般变形，压力范围在30 t～60 t；变形特别严重的，压力范围在80 t～100 t。

4 人力整形与整形机的比较

①整形机重量是400 kg，自重轻，吊运轻便、移动方便，油管长达10 m，在10 m范围内的掩护梁随时可以整形使用，移动范围大，整形方便；油缸的最大压力是1 216 kN，压力足，矫正容易。整形机使用效果良好，保证了掩护梁尺寸和顺利装配，交验率100%

②节省了人力。人力整形至少需要4人，2人用火焰加热，2人撑丝杠；整形机只需2人配合，1人整形，1人操作按钮，大大减轻了工人的劳动强度，生产效率成倍提高。

③节约了时间，一件掩护梁的人力整形时间是2 h，整形机只需 5 min～10 min。

④节约了成本。人力整形费时费力费工费气，配合使用的千斤顶经常损坏，整形费用较高。整形机制作成本低，主要部件液压缸是车间替换下来的闲置品，属于废旧利用，制作成本低，节约整形机费用2万多元。

5 结语

该整形机对于其他液压支架结构部件的变形矫正效果也很好，简单、实用、方便，有良好的推广价值。

[1] 丁树模.液压传动.北京：机械工业出版社，1999：1-4.

[2] 王英杰.金属工艺学.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月毕业于北岳职业技术学院，现在大同煤矿集团公司中央机厂工作，助理工程师。

2010-12-08

2010-12-22