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            冷彎技術在煤礦機械中的應用研究 發布時間:2013-05-19 01:00  來源:南京中輕

             

              W鋼帶是煤巷錨桿支護中的重要構件。它可將單根錨桿聯接起來組成一個整體的承載結構,顯著提高支護 整體效果。鋼帶一般由薄鋼板壓制成w型,鋼帶上有沖孔,沖孔形狀為圓形或長橢圓形。w型鋼帶是利用帶鋼經多組軋輥連續進行冷彎,滾壓成型的型鋼產品。由于 帶鋼的冷彎成型過程中的硬化效應,可明顯提高型鋼強度。冷彎成型出材率高(98%),與沖壓及熱軋型鋼比,可節約鋼材10%~30%。根據根據我國煤礦井 下管道的具體情況,制訂了我國礦用w型鋼帶標準(MT/T861—2000)。在井下使用時,可根據巷道的具體條件,選擇不同參數的w型鋼帶。為與強力錨 桿配合,高強度w型鋼帶已投入使用其被斷載荷高達500KN,同時剛度也大幅度提高,組合與護表能力大大增強。

              關鍵詞:冷彎技術,煤礦機械

              一、w型鋼帶機主要參數

              ⑴適用于鋼帶原度:2.0~5.0mm, 適用鋼帶最大寬度:400mm

              ⑵機組理論運行速度:11m/mm, 料卷重量:≤4000kg

              ⑶主電機功率:11kw,液壓電機功率:5.5kw

              ⑷適用電源:380v/50HZ, 機組總質量:5800kg

              二、結構簡介

              本設備由生料支架、進料導入平臺、鋼帶壓平機、成型軋輥主機、計數器、沖孔機、剪切裝置、成品接料架、液壓站、電腦控制柜等件組成。全機采用工業電腦PLC控制。結構圖見圖1.

              三、設計概況

              ⑴軋輥設計

              在冷彎成型過程中,板材逐漸成型為最終的形狀,當材料通過軋機時,是由旋轉的軋輥成型的。軋輥設計 的目標是:以最少的成型步驟,也就是最少的道次數在給定滿足的公差內成型要求的產品。根據(MT/T861—2000礦用w型鋼帶)標準的要求,該軋輥設 計為7個道次,設計一套好的便于使用的軋輥可以遵循以下原則:材料按照預想的方式平滑順暢流動;足夠的成型道次數。軋輥能起到正確作用,必須可以做到以下 幾點:如軋輥制造準確,并且軋機軸不彎曲,不松動,軸肩定位準確。如果滿足以上條件,一組好的軋輥會生產出數萬米的優質產品。

              ⑵軋機設計中應考慮的問題:1、軋機類型的選取,考慮到軋制板材最大寬度400mm,板厚5mm, 軸與軸的承載力大,故選用通軸雙端式軋機型式。2、軋機軸直徑的選取:根據計算與類比法,軸徑定為80mm。3、道次間距:道次間距是水平方向的中心軸 距,成型產品時,道次間距會很關鍵,不能太短亦不能太長,過短會產生波浪和扭曲,以至于不能安裝調節輥和其它組件(如計數器),另外空間太小會使安裝和和 使用常規檢查軋輥間隙變得極其困難。由此本設備道次間距選在≤500mm。4、下軸和軋機臺面距離:一般情況下大多數軋機包括本設備下軸都是固定的,不可 調節。5、下軸驅動:冷彎成型行業已作為一種規則,一般均采用下軸驅動。由11kw電機經Pm500減速機帶動鏈輪鏈條,鏈條1.5寸雙排拖動。6、分離 定位套設計:分離定位套可減少多規格寬斷面的軋輥更換時間。 從軸端卸下原螺母,拉出機架,分離定位套的換輥操作,只需松開螺母,將軋輥向兩側拉動6~20mm即可,這個間隙即可分離定位套,將其安裝在新位置。這種 方法可以減少軋輥更換時間約70%~80%。比如,用標準定位套,每個道次套更換時間在10~24min,而用定位分離套,更換時間可以減少 3~5min。

              本設備用的是鉸鏈聯接定位套和帶止口的活動墊片,鉸鏈連接的定位套是以鉸鏈作為定位的一種定位方 式,外部加彈簧固定,從某種程度上講,比螺栓固定更能減少裝卸時間,而且該構建表面美觀,非常實用。定位套是軋輥組的一部分,因此,長度公差和兩端平衡度 很關鍵。定位套不必熱處理,對加工粗糙度也沒有嚴格要求。

              ⑶四柱式沖床設計

              ㈠

              鋼帶機沖孔一般都是由液壓沖床完成的,液壓沖床的有點是沖切力、行程、沖切速度容易調整,震動和噪 聲小。由于液壓沖床運動部件很少,因此它不宜過載,也不宜太多的維護。但是長久以來,速度的限制是液壓沖床的最大缺點。為此,我們在本設備中設計了四柱式 下曲柄沖床。該沖床結構簡單,價格低廉,是冷彎件沖孔的使用設備。這種機床樣式如圖2所示:

              利用電機來驅動飛輪,飛輪通過轉鍵式離合器聯結

              曲軸支撐在底座上,通過中部連桿,曲軸驅動曲帶

              動底板上下運動,曲柄的偏心大小決定了行程的大小

              離合器系統控制滑塊行程次數,該沖床切力

              沖壓速度50~60次/分鐘。一般小型機械沖床只有兩根立柱,但為了安全,能承載更大的機械力,故設計了四柱沖床。

              ㈡

              沖切力的計算,用于平刃口沖載工件在理論上講等于材料的橫切面積與材料的剪切強度的乘積:P=πdtτ

              公式中P—力(kw)

              d—沖載件的直徑(mm)

              τ—材料的抗剪切強度(MPa)

              鋼帶沖孔Φ34mm,厚度5mm,低碳鋼抗剪強度415Mpa

              P=πdtτ=3.14×34×5×415=22.15t

              所需沖切力會歲某些因素增減。如模具的鈍化,或間隙的加大,都能使力度增大。通過以上的預算就能達到初步的估計。

              ㈢

              鋼帶剪的計算

              為了減小剪切力,剪床設計為斜刃剪切,斜度為3°

              P=0.5τ

              公式中t—剪切件厚度。

              τ—材料抗剪強度Mpa。

              —剪切斜度一般在2°~5°之間。

              故P=0.5τ=0.5××4.5×=10.5t,因為雙刃是10.5×2=21t,

              故所需沖切力為21t。

              該產品是冷彎技術在煤礦機械中使用的理想產品,其主要特點是:

              ⑴結構緊湊,制造工藝簡單;

              ⑵自動化程度高;

              ⑶本設備采用機械沖孔后,生產效率大幅度提高;

              ⑷操作方便,運行安全可靠;

              ⑸設備組裝出廠、運輸、安裝方便,安裝周期短。

              四、結束語

              該設備經安裝,測試后運行良好,各項參數均符合設計和標準要求,運行平穩可靠,不論從剛度和強度上都能滿足生產的要求。

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