U型钢棚梁专用液压加工机研究与应用

摘 要：U型钢棚专用液压加工机是一种专用高效的加工设备，利用U型钢的塑性变形，将U型钢棚加工成矿井所需要的任何尺寸弧度，以满足矿井支护的要求。本文详细介绍了U型钢棚专用液压加工机研制技术方案和在济宁三号煤矿的应用情况，对该设备的进一步推广改进具有一定的借鉴意义。

关键词：U型钢棚；液压加工机；研究

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

0 引言

U型钢棚专用液压加工机是一种专用高效的加工设备，利用U型钢的塑性变形，将U型钢棚加工成矿井所需要的任何尺寸弧度，以满足矿井支护的要求。本液压加工机采用液压式动力机构，单液压缸卧式驱动。动力机构由一个液压泵站组成，压力整体平台由32号工字钢、30mm厚钢板焊接而成，液压系统采用先进的三位四通电磁阀控制，全自动控制U型棚梁机液压柱加压、回撤、复位等动作行程。钢棚压力机前端设有两个U型固定整形用模块，可随时便捷对加工误差较大的U钢棚进行整形校正。液压加工机主要由液压泵站、U型钢固定支撑装置、压力锤头机构、整形校正机构四部分组成。U型钢棚专用液压加工机，改变了传统的方法分段弯曲、焊接的加工制作方法，有效解决U钢棚的难加工难题，使U型钢棚固定在专用设备上后，在液压支架锤头的压力下产生塑性变形。不但加工效率提高，而且加工的质量可以得到有效保证，及时满足了井下区队的U型钢棚需求，保证了矿井的支护质量和安全生产。同时，液压加工机还可对废弃或不合格的的U钢棚进行改制，产出可观的经济效益。

1 液压加工机的研制

1.1 研制液压U型钢棚压力机总体思路及技术原理

（1）计算出使U型钢产生塑性变形的应力大小，根据应力大小选定柱塞泵的规格，设计液压系统；（2）总结U型钢棚的弧度尺寸、半径等，设计选定U型固定模块在液压机座上的合适弧度布局尺寸；（3）根据U型固定模块弧度尺寸大小，设计压力机的机座和支撑滚动部件、导轨等辅助装置。

整个液压U型钢棚压力机技术原理就是通过液压系统产生的压力，是固定在机座上的U型钢棚产生弧度塑性变形， 得到图纸需要的加工尺寸。

1.2 技术方案

（1）根据计算出U型钢产生塑性变形应力大小，选定柱塞泵的规格为SCY14-R额定压力31.5MP，设计加工了液压油箱和三位四通电磁阀控制系统和液压支柱；（2）设计加工了四个U型钢固定模块，其中两个为加工模块，两个为整形模块。按照合适的U型钢棚的弧度尺寸，用焊接的方法固定了四个U型固定模块在液压机座上的位置；（3）设计加工了压力机的机座和支撑滚动部件、导轨等辅助装置。

U型钢棚梁专用液压加工机结构原理见图1。

2 关键技术及创新点

（1）本U型钢棚液压加工机采用单液压缸卧式驱动。液压系统采用先进的三位四通电磁阀控制，全自动控制U型棚梁机液压柱加压、回撤、复位等动作行程。合理设计了导轨和支撑座体，保证了液压支柱的平稳运行。

（2）设计采用SCY14-R轴向柱塞泵，合理设计液压系统，配置溢流阀，设计了液压油过滤和冷却系统，确保液压支柱产生足够的压力对U钢棚进行加工，并且保证了液压系统安全性和可靠性，使用周期长，维护方便。

（3）钢棚液压加工机前端设有两个U型固定整形用模块，可随时便捷对加工误差较大的U钢棚进行整形校正，增强了液压加工机的实用性能。真正实现了加工U型钢棚的专业化和机械化，大大提高了U型钢棚梁的加工效率和加工质量。

（4）液压加工机合理设计了两个U型加工固定模块，模块相对棚梁中心弧度布局，准确牢靠固定长达11m的U型钢。另外，压力机主体上配有滚动托辊组，可灵活滚动U型钢，降低职工劳动强度。

3 液压加工机的应用

U型钢棚梁专用液压加工机由兖矿集团济宁三号煤矿机厂自行设计制造，一次设计，一次试验成功。在我矿加工制作U型钢棚作业中得到了很好的使用，由于该设备为液压驱动，采用U型钢棚作用液压加工机加工U型钢棚，作业过程中实现半自动化，加工件质量较高，极大的降低了施工人员的劳动强度。自本设备投入使用以来，每年为井下各区队加工U型钢棚约200架，加工的效率大幅度提高，人工效率提高了5倍，由原来日加工4架提高到日加工20架，及时的满足了矿井的安全生产需要。利用本设备加工的U型钢棚尺寸具有符合图纸要求，加工误差小，U型钢棚变形均匀，强度影响小，承载能力能较好的满足井下的支护要求的特点。同时，应用U型钢棚作用液压加工机加工U型钢棚，实现了职工半自动化操作，加工的过程中安全性提高，且大大降低了职工的劳动强度。另外，液压加工机可便捷对加工误差较大的U钢棚进行整形校正，避免了因误差大而造成的成本浪费。同时可以利用U型钢棚液压加工机的校正模块便捷准确的对区队由于设计变化而不用的U型钢棚进行尺寸的校正，供给其他的区队复用，大大的节约了材料成本，真正实现了加工U型钢棚的专业化和机械化，是我矿在矿用领域专用设备设计制造应用方面的进步，对于解决现场技术难题，保证安全生产，提升职工技术创造能力，具有现实的借鉴意义。

4 结语

U型钢棚梁专用液压加工机在济宁三号煤矿的应用大大降低职工的劳动强度，提高了加工过程中的安全性，实现了在矿用大型材料加工过程中的半自动化作业，值得在煤炭机械加工行业进一步推广使用。

作者简介：王丽丽（1980-），女，山东临沂人，本科，工程师，主要从事：机电技术管理工作。