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冷弯技术在煤矿机械中的应用研究 发布时间:2013-05-19 01:00  来源:南京中轻

 

  W钢带是煤巷锚杆支护中的重要构件。它可将单根锚杆联接起来组成一个整体的承载结构,显着提高支护 整体效果。钢带一般由薄钢板压制成w型,钢带上有冲孔,冲孔形状为圆形或长椭圆形。w型钢带是利用带钢经多组轧辊连续进行冷弯,滚压成型的型钢产品。由于 带钢的冷弯成型过程中的硬化效应,可明显提高型钢强度。冷弯成型出材率高(98%),与冲压及热轧型钢比,可节约钢材10%~30%。根据根据我国煤矿井 下管道的具体情况,制订了我国矿用w型钢带标准(MT/T861—2000)。在井下使用时,可根据巷道的具体条件,选择不同参数的w型钢带。为与强力锚 杆配合,高强度w型钢带已投入使用其被断载荷高达500KN,同时刚度也大幅度提高,组合与护表能力大大增强。

  关键词:冷弯技术,煤矿机械

  一、w型钢带机主要参数

  ⑴适用于钢带原度:2.0~5.0mm, 适用钢带最大宽度:400mm

  ⑵机组理论运行速度:11m/mm, 料卷重量:≤4000kg

  ⑶主电机功率:11kw,液压电机功率:5.5kw

  ⑷适用电源:380v/50HZ, 机组总质量:5800kg

  二、结构简介

  本设备由生料支架、进料导入平台、钢带压平机、成型轧辊主机、计数器、冲孔机、剪切装置、成品接料架、液压站、电脑控制柜等件组成。全机采用工业电脑PLC控制。结构图见图1.

  三、设计概况

  ⑴轧辊设计

  在冷弯成型过程中,板材逐渐成型为最终的形状,当材料通过轧机时,是由旋转的轧辊成型的。轧辊设计 的目标是:以最少的成型步骤,也就是最少的道次数在给定满足的公差内成型要求的产品。根据(MT/T861—2000矿用w型钢带)标准的要求,该轧辊设 计为7个道次,设计一套好的便于使用的轧辊可以遵循以下原则:材料按照预想的方式平滑顺畅流动;足够的成型道次数。轧辊能起到正确作用,必须可以做到以下 几点:如轧辊制造准确,并且轧机轴不弯曲,不松动,轴肩定位准确。如果满足以上条件,一组好的轧辊会生产出数万米的优质产品。

  ⑵轧机设计中应考虑的问题:1、轧机类型的选取,考虑到轧制板材最大宽度400mm,板厚5mm, 轴与轴的承载力大,故选用通轴双端式轧机型式。2、轧机轴直径的选取:根据计算与类比法,轴径定为80mm。3、道次间距:道次间距是水平方向的中心轴 距,成型产品时,道次间距会很关键,不能太短亦不能太长,过短会产生波浪和扭曲,以至于不能安装调节辊和其它组件(如计数器),另外空间太小会使安装和和 使用常规检查轧辊间隙变得极其困难。由此本设备道次间距选在≤500mm。4、下轴和轧机台面距离:一般情况下大多数轧机包括本设备下轴都是固定的,不可 调节。5、下轴驱动:冷弯成型行业已作为一种规则,一般均采用下轴驱动。由11kw电机经Pm500减速机带动链轮链条,链条1.5寸双排拖动。6、分离 定位套设计:分离定位套可减少多规格宽断面的轧辊更换时间。 从轴端卸下原螺母,拉出机架,分离定位套的换辊操作,只需松开螺母,将轧辊向两侧拉动6~20mm即可,这个间隙即可分离定位套,将其安装在新位置。这种 方法可以减少轧辊更换时间约70%~80%。比如,用标准定位套,每个道次套更换时间在10~24min,而用定位分离套,更换时间可以减少 3~5min。

  本设备用的是铰链联接定位套和带止口的活动垫片,铰链连接的定位套是以铰链作为定位的一种定位方 式,外部加弹簧固定,从某种程度上讲,比螺栓固定更能减少装卸时间,而且该构建表面美观,非常实用。定位套是轧辊组的一部分,因此,长度公差和两端平衡度 很关键。定位套不必热处理,对加工粗糙度也没有严格要求。

  ⑶四柱式冲床设计

  ㈠

  钢带机冲孔一般都是由液压冲床完成的,液压冲床的有点是冲切力、行程、冲切速度容易调整,震动和噪 声小。由于液压冲床运动部件很少,因此它不宜过载,也不宜太多的维护。但是长久以来,速度的限制是液压冲床的最大缺点。为此,我们在本设备中设计了四柱式 下曲柄冲床。该冲床结构简单,价格低廉,是冷弯件冲孔的使用设备。这种机床样式如图2所示:

  利用电机来驱动飞轮,飞轮通过转键式离合器联结

  曲轴支撑在底座上,通过中部连杆,曲轴驱动曲带

  动底板上下运动,曲柄的偏心大小决定了行程的大小

  离合器系统控制滑块行程次数,该冲床切力

  冲压速度50~60次/分钟。一般小型机械冲床只有两根立柱,但为了安全,能承载更大的机械力,故设计了四柱冲床。

  ㈡

  冲切力的计算,用于平刃口冲载工件在理论上讲等于材料的横切面积与材料的剪切强度的乘积:P=πdtτ

  公式中P—力(kw)

  d—冲载件的直径(mm)

  τ—材料的抗剪切强度(MPa)

  钢带冲孔Φ34mm,厚度5mm,低碳钢抗剪强度415Mpa

  P=πdtτ=3.14×34×5×415=22.15t

  所需冲切力会岁某些因素增减。如模具的钝化,或间隙的加大,都能使力度增大。通过以上的预算就能达到初步的估计。

  ㈢

  钢带剪的计算

  为了减小剪切力,剪床设计为斜刃剪切,斜度为3°

  P=0.5τ

  公式中t—剪切件厚度。

  τ—材料抗剪强度Mpa。

  —剪切斜度一般在2°~5°之间。

  故P=0.5τ=0.5××4.5×=10.5t,因为双刃是10.5×2=21t,

  故所需冲切力为21t。

  该产品是冷弯技术在煤矿机械中使用的理想产品,其主要特点是:

  ⑴结构紧凑,制造工艺简单;

  ⑵自动化程度高;

  ⑶本设备采用机械冲孔后,生产效率大幅度提高;

  ⑷操作方便,运行安全可靠;

  ⑸设备组装出厂、运输、安装方便,安装周期短。

  四、结束语

  该设备经安装,测试后运行良好,各项参数均符合设计和标准要求,运行平稳可靠,不论从刚度和强度上都能满足生产的要求。

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