U型鋼棚梁專用液壓加工機研究與應用

摘 要：U型鋼棚專用液壓加工機是一種專用高效的加工設備，利用U型鋼的塑性變形，將U型鋼棚加工成礦井所需要的任何尺寸弧度，以滿足礦井支護的要求。本文詳細介紹了U型鋼棚專用液壓加工機研制技術方案和在濟寧三號煤礦的應用情況，對該設備的進一步推廣改進具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：U型鋼棚；液壓加工機；研究

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

0 引言

U型鋼棚專用液壓加工機是一種專用高效的加工設備，利用U型鋼的塑性變形，將U型鋼棚加工成礦井所需要的任何尺寸弧度，以滿足礦井支護的要求。本液壓加工機采用液壓式動力機構，單液壓缸臥式驅動。動力機構由一個液壓泵站組成，壓力整體平臺由32號工字鋼、30mm厚鋼板焊接而成，液壓系統采用先進的三位四通電磁閥控制，全自動控制U型棚梁機液壓柱加壓、回撤、復位等動作行程。鋼棚壓力機前端設有兩個U型固定整形用模塊，可隨時便捷對加工誤差較大的U鋼棚進行整形校正。液壓加工機主要由液壓泵站、U型鋼固定支撐裝置、壓力錘頭機構、整形校正機構四部分組成。U型鋼棚專用液壓加工機，改變了傳統的方法分段彎曲、焊接的加工制作方法，有效解決U鋼棚的難加工難題，使U型鋼棚固定在專用設備上后，在液壓支架錘頭的壓力下產生塑性變形。不但加工效率提高，而且加工的質量可以得到有效保證，及時滿足了井下區隊的U型鋼棚需求，保證了礦井的支護質量和安全生產。同時，液壓加工機還可對廢棄或不合格的的U鋼棚進行改制，產出可觀的經濟效益。

1 液壓加工機的研制

1.1 研制液壓U型鋼棚壓力機總體思路及技術原理

（1）計算出使U型鋼產生塑性變形的應力大小，根據應力大小選定柱塞泵的規格，設計液壓系統；（2）總結U型鋼棚的弧度尺寸、半徑等，設計選定U型固定模塊在液壓機座上的合適弧度布局尺寸；（3）根據U型固定模塊弧度尺寸大小，設計壓力機的機座和支撐滾動部件、導軌等輔助裝置。

整個液壓U型鋼棚壓力機技術原理就是通過液壓系統產生的壓力，是固定在機座上的U型鋼棚產生弧度塑性變形， 得到圖紙需要的加工尺寸。

1.2 技術方案

（1）根據計算出U型鋼產生塑性變形應力大小，選定柱塞泵的規格為SCY14-R額定壓力31.5MP，設計加工了液壓油箱和三位四通電磁閥控制系統和液壓支柱；（2）設計加工了四個U型鋼固定模塊，其中兩個為加工模塊，兩個為整形模塊。按照合適的U型鋼棚的弧度尺寸，用焊接的方法固定了四個U型固定模塊在液壓機座上的位置；（3）設計加工了壓力機的機座和支撐滾動部件、導軌等輔助裝置。

U型鋼棚梁專用液壓加工機結構原理見圖1。

2 關鍵技術及創新點

（1）本U型鋼棚液壓加工機采用單液壓缸臥式驅動。液壓系統采用先進的三位四通電磁閥控制，全自動控制U型棚梁機液壓柱加壓、回撤、復位等動作行程。合理設計了導軌和支撐座體，保證了液壓支柱的平穩運行。

（2）設計采用SCY14-R軸向柱塞泵，合理設計液壓系統，配置溢流閥，設計了液壓油過濾和冷卻系統，確保液壓支柱產生足夠的壓力對U鋼棚進行加工，并且保證了液壓系統安全性和可靠性，使用周期長，維護方便。

（3）鋼棚液壓加工機前端設有兩個U型固定整形用模塊，可隨時便捷對加工誤差較大的U鋼棚進行整形校正，增強了液壓加工機的實用性能。真正實現了加工U型鋼棚的專業化和機械化，大大提高了U型鋼棚梁的加工效率和加工質量。

（4）液壓加工機合理設計了兩個U型加工固定模塊，模塊相對棚梁中心弧度布局，準確牢靠固定長達11m的U型鋼。另外，壓力機主體上配有滾動托輥組，可靈活滾動U型鋼，降低職工勞動強度。

3 液壓加工機的應用

U型鋼棚梁專用液壓加工機由兗礦集團濟寧三號煤礦機廠自行設計制造，一次設計，一次試驗成功。在我礦加工制作U型鋼棚作業中得到了很好的使用，由于該設備為液壓驅動，采用U型鋼棚作用液壓加工機加工U型鋼棚，作業過程中實現半自動化，加工件質量較高，極大的降低了施工人員的勞動強度。自本設備投入使用以來，每年為井下各區隊加工U型鋼棚約200架，加工的效率大幅度提高，人工效率提高了5倍，由原來日加工4架提高到日加工20架，及時的滿足了礦井的安全生產需要。利用本設備加工的U型鋼棚尺寸具有符合圖紙要求，加工誤差小，U型鋼棚變形均勻，強度影響小，承載能力能較好的滿足井下的支護要求的特點。同時，應用U型鋼棚作用液壓加工機加工U型鋼棚，實現了職工半自動化操作，加工的過程中安全性提高，且大大降低了職工的勞動強度。另外，液壓加工機可便捷對加工誤差較大的U鋼棚進行整形校正，避免了因誤差大而造成的成本浪費。同時可以利用U型鋼棚液壓加工機的校正模塊便捷準確的對區隊由于設計變化而不用的U型鋼棚進行尺寸的校正，供給其他的區隊復用，大大的節約了材料成本，真正實現了加工U型鋼棚的專業化和機械化，是我礦在礦用領域專用設備設計制造應用方面的進步，對于解決現場技術難題，保證安全生產，提升職工技術創造能力，具有現實的借鑒意義。

4 結語

U型鋼棚梁專用液壓加工機在濟寧三號煤礦的應用大大降低職工的勞動強度，提高了加工過程中的安全性，實現了在礦用大型材料加工過程中的半自動化作業，值得在煤炭機械加工行業進一步推廣使用。

作者簡介：王麗麗（1980-），女，山東臨沂人，本科，工程師，主要從事：機電技術管理工作。