资源描述：
机械研 究与应用 经 验 交 流 Z F 3 2 0 0 ／ 1 6 ／ 2 6型放顶煤液压支架制造工艺研 究 王 永伟 上海大屯能源股份公 司 拓特机械制造厂 ， 上海2 2 1 6 1 1 摘要 根据 生产 需求， 对 引进 的新型放顶煤液压支架结构分析并进行设计 生产 。主要 介绍 了支架的特 点 ， 对 支架制 造总的流程设计与编制以及制造过程 中的下料、 组装、 焊接和镗孔等加工工艺注意事项进行 了阐述， 为顺利 使用这一设备提供参考。 关键词 液压支架； 下料 ； 焊接 ； 镗孔 中图分类号 T D 3 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 4 4 1 4 2 0 1 0 0 6 0 1 2 1 0 2 Re s e a r c h o f ma n u f a c t u r e p r o c e s s f o r Z F 3 2 0 0 ／ 1 6 ／ 2 6 t y p e t o p c o a l c a v i ng hy d r a u l i c br a c k e t W a n g Yo n g we i S h a n g h a i D a t u n e n e r g y s t o c k c o m p a n y ， s p e c i a l m a c h i ner y f a c t o r y ， S h a n g hai 2 2 1 6 1 1 ， C h i n a Ab s t r a c t W i t h t h e d e ma n d o f t h e p r o d u c t i o n ，t h e n e w t y p e o f c a rin g h y d r a u l i c b r a c k e t s s t r u c t u r e i s a n a l y z e d，d e s i g n e d an d man u f a c t u r e d．Th e a r t i c l e ma i n l y i n t r o du c e s t he t r ait s o f t h e h y d r a u l i c b r a c k e t ．Th e g e ne r al ma nufa c t u r i n g de s i g ni ng p r o c e s s a n d t h e p rep a r a ti o n i s e x p o u n d e d i n c l u d i n g c u t t i n g， a s s e mb l y ，w e l d i n g a n d b o r i n g a n d S O o n ．I t h a s s o me ref e r e n c e s f o r u s e r ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c b r a c k e t ；c u t t i n g ；w e l d i n g ；b o r i n g 1 前言 近年来 ， 随着煤炭需求 的持续增加， 以煤炭为主 业的某公司也进入 了快速发展和迅速扩张阶段。为 满足公司的发展需要 ， 提高煤炭产量， 某公 司引进 了 Z F 3 2 0 0 ／ 1 6 ／ 2 6型放顶煤液压支架作为井下采煤工作 面的主要支护设备 ， 并 由该厂进行批量生产。该支架 为四柱支撑掩护式轻型放顶煤液压支架 ， 工作阻力为 3 2 0 0 MP a ， 支护高度为 1 61 ． 8 m， 总重量为 1 2 ． 5 t ， 由伸缩梁、 前梁 、 顶梁 、 掩护梁、 前连杆、 后连杆 、 尾梁 、 插板 底 座、 推杆、 拉杆、 液压系统等部件组成。为了 减轻 自身重量 ， 提高支护强度 ， 该支架采用 了 Q 4 6 0 和 Q 5 5 0等高强度钢板 ， 各部件铰接孔与铰接轴之 间 的间隙仅为 1 m m， 其制造工艺要求与 以往有所不 同， 制造难度也相应加大。为了按 时完成该支架的生产 制造任务 ， 本着“ 科学、 合理 、 高效” 的原则 ， 结合该厂 的设备、 人员等具体情况， 对该支架的制造工艺进行 探索与研究 。 2 制造工艺总流 程的设计与编制 针对该支架采用 6 O和 Q 5 5 0等高强度钢板 以 及各部件铰接孔与铰接轴之间的间隙仅为 1 m l n两大 特点 ， 结合该厂的设备、 人员等实际情况， 制定总的工 艺流程如下 ①下料 包括板材矫形、 坡 口制作与弯 板成形， 其中主筋板底边预留一定机加工余量 ； ② 主筋组件拼装焊接 焊前预热， 焊后矫形 ； ③主筋组 件底边加工与镗孔； ④部件组装； ⑤部件焊接 焊前 预热， 焊后 矫形 ； ⑥整体镗孔； ⑦打磨喷漆 ； ⑧整架 组装 、 调试 ； ⑨验收合格出厂。 经过审核、 分析， 为保证加工质量和施工进度， 根 据该支架各部件的不 同， 其制作工艺又可细分 为 ① 顶梁、 掩护梁、 底座三大部件采用主筋组件先组对铣 底边、 镗孑 L 一次镗孔 ， 后穿芯棒组焊成形 ， 再整体 镗孔 二次镗孑 L 的加工工艺 ； ②前后连杆、 推杆采用 先组焊成形 ， 再整体钻镗孔 一次镗孑 L 的加工工艺 ； ③其它部件采用先组对铣底边、 镗孔 一次镗孔 到 位 ， 再穿芯棒组焊成形的加工工艺。 3 板材下料工艺 1 主筋及其贴板 的下料工艺 ①为消除钢板 在气割下料时由于热变形或发生位移而产生的钢板 则弯现象， 减小焊缝间隙， 保证焊接质量 ， 要求该支架 部件的所有主筋及其贴板底边 与顶板或底板贴合 面 在下料时均留3 ra m左右的机加工余量 ， 待机加工 后再进行装配、 焊接 ； ②结合该厂的设备、 人员等实际 情况 ， 在保证加工质量和施工进度的情况下 ， 根据主 筋上各孔 的作用不同， 来确定各孔可以预留不同的机 加工余量 。 1 2 3的机加工孔预割至 1 l 8 顶梁 、 掩 护梁、 侧护板 ； b 9 1的机加工孔预割至 6 7 9 掩护梁 、 底座 和 6 8 5 后连杆 ； 6 8 1的机加工孔预割至 6 9 前梁、 顶梁、 掩护梁 和 6 7 5 前连杆 ； 6 2 包 括 t h 6 2 以下的机加工孔不预割 ， 直接钻 出； 不进行机加 工的孔直接割出。 o收稿 日期 2 0 1 01 02 5 作者简 介 王永伟 1 9 7 4一 ， 男 ， 江苏沛县人， 工程师 ， 研究方 向 矿用液压支架开发与制造 、 液压立柱千斤顶 的密封 应用聚醚 聚氨酯 。 1 2l 经验交流 机械研究与应用 2 横筋板的下料工艺 为便于装配和焊接的 成形 ， 同时满足矫形 的需要 ， 部件上横筋板宽度方向 上允许 以公称尺寸 一 2下料 ， 如果是隐蔽横筋板 ， 高 度方向上也允许 以公称尺寸 一 2下料。 3 盖板、 弯板的下料工艺对属于二装 、 三装 等沉陷于两板之问的盖板、 弯板， 下料时其宽度方向 上允许以公称尺寸 一 4下料 。 首件零件下料后 ， 经检查合格后方能批量下料。 4 部件组装工艺 1 主筋组装时 ， 将主筋板与各 自的贴板焊装到 位、 按 图施焊并矫正变形达要求 ， 然后分部件 以穿管 孔为基准分别组对点焊在一起 注 也可两件两件组 对 ， 空挡处点焊拉撑 ， 转机加工。 2 部件组装时 ， 所有主筋板的定位必须以铰接 孔装配芯棒定位进行组装。组装时应考虑到焊接收 缩量 ， 参照图样上给出的公差带放出余量以保证焊后 的尺寸， 允许组装时采取预变形及预留尺寸。 3 组装的结构件 ， 为防止焊接变形 ， 可在适 当 位置点固拉撑 注 拉撑必须点焊牢 固 ， 拉撑须打人 开档内 ， 不允许点焊在开档 的外侧 ， 同时同一处的拉 撑应在同一直线上 ， 不允许 出现上下位 置不 齐的情 况 。焊接完成后 ， 待焊接件冷却后方能打掉拉撑 ， 然后打磨平整、 清除干净。 4 对于多次 含二次 组装 的部件 ， 每次组装 前对上一次的焊接超差变形应事先进行矫正， 符合要 求才能进行组装 ， 避免对最后矫正造成的应力过大， 导致焊缝开裂。 5 首件结构件组装成型后 ， 经检验合格后方能 批量生产 。 5 焊接工艺 1 焊接前应根据被焊件母材选用合适焊丝或 焊条， 以保证焊接强度 ] 。焊丝 焊条 的选用原则 为所用焊丝 焊条 的强度不得低于被焊母材中的强 度。如被焊母材 为同一材 质， 则所选用 的焊丝 焊 条 的强度不得低于该材质强度 ； 如被焊母材为两种 材质， 则选用 的焊丝 焊条 的强度不得低 于两种母 材 中的最低强度 J 。 2 该支架焊接采用混合气体 氩气 占 8 0 ％ 、 二 氧化碳 占2 0 ％ 保护焊 ， 并选用 4 , 1 ． 6焊丝。具体焊 接参数 如下 ① 打 底焊 接 参数 为 焊接 电流 2 8 0～ 3 2 0 A， 焊接电压 3 6～3 8 V； ②成形焊接参数为焊接 电 流 3 2 0 3 6 0 A， 焊接电压 3 6 3 8 V； 焊接速度 5 0 0 m m ／ m i n ； 气体流量 2 0 L ／ m i n 。 3 当焊脚大于 1 0 m m时， 应采用多层多道焊的 焊接方法。该支架焊接规定 ①H 1 0 m m时， 打底焊 一 层 ， 盖面焊一层 二道 ； ②H1 2～1 6 m m时， 打底 1 22 焊一层 ， 填充焊一层 二道 ， 盖面焊一层 三道 ； ③ H≥1 8 ra m时， 打底焊一层 ， 填充焊二层 五道 ， 盖面 焊一层 四道 。 4 当焊接坡 口深度大于 1 2 mm时 ， 也应采用多 层多道焊的焊接方法 ， 窄间隙焊接方法除外。 5 焊缝表面质量应 符合 Q ／ MT Z 1 0 1 5 ． 18 5 金属焊接结构件通用技术条件一般要求 、 Q ／ MT Z 1 0 1 5 ． 7 8 5 二氧化碳气体保护焊接件焊缝质 量 中的有关规定要求 。液压 支架焊接结构 件焊缝 质量标准应符合 M T 3 1 2 2 0 0 0 液压 支架通 用技术 条件 及 MT ／ T 5 8 71 9 9 6 液压支架结构件制造技术 条件 中的规定。 6 Q 5 5 0高强度钢板定位点焊材料选用与焊接 同类似的焊接材料 ， 采用 氧乙炔局部预热方法 ， 预热 范围在焊缝两侧不少于 5 0 m m， 预热温度 8 01 2 0 o C， 最高温度不得超过 1 5 0 ℃。装配定位焊缝长度一般 ／5 0 m m， 焊脚高度为 6 m m。定位焊的顺序 以防止较 大的拘束为原则， 焊缝应均匀对称分布 ， 定位焊缝的 电流应大于正常焊接时的电流【 4 J 。 7 在部件装 配到位 ， 焊好拉 撑 ， 点焊牢 固后 注 必须点焊牢固 ， 进人加热炉 ， 采用整体加热 的 方式进行预热。预热温度 8 0～1 2 0 C， 最高温度不得 超过 1 5 0 C， 并进行保温 ， 确保整件受热均匀 ， 出炉后 分步进行焊接。部件出炉的焊接温度为 1 2 0 C， 最高 不得超过 1 5 0 o C， 终焊温度不得低于 3 0 c C。 8 部件焊接采用对称方法进行焊接， 并采取分 步焊接的方式 ， 即焊完一条焊缝的一 面后 ， 接着焊对 称焊缝的一面， 反复进行。不允许一条焊缝完全焊接 到位后再焊接其他焊缝。 9 先焊纵向短焊缝即主筋板与筋板纵向焊缝 ， 后焊横向长焊缝 ， 即结构件长度方 向主筋或筋板与顶 底板焊缝 ， 以防止焊接变形 。 1 0 对于主筋板与主筋加强板在整体组点前先 行焊接并整形 ， 尽 可能减少整 体焊接 量， 降低焊接 应 力 。 6 主筋 、 部件的划线 、 镗孔工艺 1 主筋组件的划线、 镗孔 一次镗孔 ① 各 部件主筋组件组对后 ， 转金工镗孔前先进行划线。先 找正主筋板与划线平 台垂 直， 以外缘为基准 ， 兼顾各 孔的加工位置 ， 保证各孔顺利镗出。如发现有铰接孔 无法镗出的现象 ， 应及时重新堆焊后再进行镗加工 ； ②主筋组件划线后上落地镗床 ， 以打磨过的底平面为 基准 ， 按图纸及工艺要求 ， 刀检各穿管孔， 保证 1 ／ 2多 刀检出即可； 镗钻各未预割孔及铰接孔， 其中需整体 镗孑 L 二次镗孔 的铰接孔单 面留3 mm余量 ， 其它孔 下转第 1 2 4页 农业枫斌化 机械研究与应用 保每穴播种单粒蚕豆， 该机研究开发的精密穴播排种 器设计上利用 电脑进行排种模拟仿真技术 ， 依据蚕豆 的外形与尺寸和蚕豆落人穴中的力学分析， 从而进行 穴的参数结构设计。 2 株距可调性设计。为 了提高整机的地域适 应性 ， 采用多对链轮传动 ， 通过速比进行株距调整。 3 镇压平地机设计。根据蚕豆播种之后的覆 土平地镇压土壤农艺要求， 通过参照农村传统用于平 地覆土的竹编农具 ， 进行配套该蚕豆播种机的镇压平 地机结构优化设计 。 3 ． 2 主要传动参数计算 蚕豆播种机用于调整的主要参数有 株距、 行距 以及播深的调整。行距的调整可通过连接在机架上 的犁沟器支撑座调整相互之间的距离来达到行距的 调整 ； 蚕豆播种深度可通过连接在弯臂支撑座上的犁 沟器上下位移调整 ； 株距调整可由几对不同传动 比的 链轮组完成 。其 中以株距为 1 2 5 ． 6 mm为例 ， 进行株 距调整相关的设计计算 依据传动 比f l 2 3 3 6 式中 为主动链轮， 取 3 7 ； 为驱动链轮， 取 1 1 。 根据l 1 ,r r d 1 1 2 5 6 m m 式中 z 为行走轮转动 1圈的距离； d 为行走轮直 径 ， 取 d 1 4 0 0 m m。 同理根据 2 2 ,r r d 2 3 9 2 ． 5 m m 式中 z 为排种轮转动 1圈的距离； d 为行走轮直 径， 取 d 2 1 2 5 mm。 因此行走轮每转动 1圈， f _i X z 1 3 1 8 ． 8 m m， 排种轮的排种数为 n／ ／ 1 3 01 0， 其 中 z 为排种轮 的线距离。 蚕豆株距的确定参数 Z 1 1 ／ n1 2 5 ． 6 m m 式中 f 。 为行走轮转动 1圈 的距离； n为排种轮 的排 种数。 根据上述株距的计算， 可通过更换不同齿数的传 动链轮来改变株距的调整 ， 从而解决了株距的精确可 调性 。 4 蚕豆播种机的配套设施镇压平地机设计 配套该蚕豆播种机的镇压平地机设计如图 2所 示 ， 是依据播种之后 的土壤情况 以及覆土农艺要求 ， 完成对播种后土壤的覆合、 镇压和松土工作， 整机设 计采用梳齿型结构 ， 与播种机连接采用挂钩方式 ， 整 机有三个 自由度 ， 自身有上下运动的 自由度 ， 与播种 机连接处有左右摆动和上下运动的自由度 ， 通过三处 的自由度可实现对 土壤 的覆合、 镇 压和梳齿 松土 的 功能。 图 2 2 B C L一 3型蚕豆镇压平地机 5结论 通过对 2 B C L一 3型蚕豆播种机的研究开发与现 场试验 ， 具备实现蚕豆种植 的机械化作业 的功能， 提 高 了蚕豆种植效率， 解决影响蚕豆种植行业 的瓶颈问 题 ， 具有 良好 的推广价值。 参考文献 [ 1 ] 中国农业机械化研究院． 农业机械设计手册 上 [ M] ． 北京； 中 国工业 出版社 ， 1 9 7 1 ． [ 2 ] 成 大先． 机械设计手册 中 [ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 1 9 8 2 ． 上接第1 2 2页 加工到位。 2 部件的镗孔 二次镗孔 组焊、 矫正后 的 部件上落地镗床， 找正并按图纸及工艺要求整体加工 留有余量的铰接孔尺寸到位。 7 结语 未来五年 ， 中煤集团拓特机械制造厂把液压支架 的设计与制造作为发展的一项重要产品。研究与探 讨支架的制造工艺 ， 积 累宝贵制造经验 ， 为该厂未来 五年发展 目标的顺利实现添砖加瓦， 贡献一份力量。 1 2 4 参考文献 [ 1 ] 邓补 明 ， 粱 文学． 液 压支 架泄 漏故 障分 析及 工作 性 能 的改善 [ J ] ． 北京工业职业技术学院学报， 2 0 O 6 1 5 7 5 6 ． [ 2 ] 王国彪． 二柱掩护式液压支架平衡千斤顶定位尺寸的回归分析 [ J ] ．煤炭工程 师，1 9 9 3 2 1 1 31 1 5 ． [ 3 ] 孙东玲 ， 王汉民， 李明好．芦岭煤矿突出煤层放顶煤开采 的回顾 与思考[ J ] ． 矿业安全 与环保 。 2 0 0 7 1 3 3- 3 5 ． [ 4 ] 戴广龙． 综采放顶煤工作面采空区漏风与氧气浓度分布规律研 究[ J ] ． 矿业安全与环保， 2 0 0 8 3 7 8 - 7 9 ．
展开阅读全文
