張新輝

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舊錨桿調(diào)直裝置制作與應用

張新輝

摘要本文介紹了舊錨桿調(diào)直裝置的工作原理、特點和使用。應用此裝置修復錨桿，可以大幅提高生產(chǎn)效率和降低勞動強度保證了修復質(zhì)量并且改善了工作環(huán)境。修復的錨桿取得了二次復用的預期效果，獲得了經(jīng)濟效益，有較好的應用前景。

關(guān)鍵詞礦井支護設(shè)備；舊錨桿調(diào)直裝置；修復錨桿；二次復用

0引言

據(jù)統(tǒng)計我國每年煤礦新掘的錨噴支護的井巷工程長達2 000 km。巷道維護或回采，產(chǎn)生了大量舊錨桿，被當做廢品出售。節(jié)約每根錨桿的投入都會給企業(yè)帶來效益，舊錨桿再次利用的問題就顯現(xiàn)了出來。錨桿在回收時造成了形變，在調(diào)直過程中耗費大量人力，生產(chǎn)效率極為低下且修復質(zhì)量難以保證。針對錨桿變形的特點，需要設(shè)計專用調(diào)直裝置。

1舊錨桿調(diào)直裝置設(shè)計

1.1裝置設(shè)計思路

裝置要求能對金屬材料為20MnSi礦用錨桿變形桿體進行矯正調(diào)直，并滿足調(diào)直精度。需達到制造成本低、使用維修方便，設(shè)計要標準化、通用化且整機結(jié)構(gòu)簡約；設(shè)備操作要可靠、簡單、安全。

在對形變錨桿檢查統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)其中尤以彎曲變形的居多，錨桿的彎曲程度和彎曲部位，是調(diào)直的兩個關(guān)鍵因素（見圖1）。對彎曲程度大的錨桿調(diào)直時，機構(gòu)首先要把桿體的彎曲程度減小，然后再對彎曲程度較小的部位進行調(diào)直；彎曲程度較小的錨桿直接一步調(diào)直。

圖1錨桿桿體彎曲變形多發(fā)部位示意

1.2工作原理裝置是針對修復錨桿彎曲變形設(shè)計的。利用液壓千斤頂作為動力輸出元件，將彎曲的錨桿裝入調(diào)直裝置中，運用活塞的往復運動將彎曲錨桿產(chǎn)生形變，達到調(diào)直目的。其主要由細矯正端頭、粗矯正端頭、液壓千斤頂、液動鎖緊模具中部滑塊組、粗矯喇叭嘴、機構(gòu)底架等構(gòu)成（見圖2）。

圖2舊錨桿調(diào)直裝置外形

1.3舊錨桿調(diào)直裝置液壓千斤頂拉力（推力）計算

礦用錨桿有多種規(guī)格（見表1），以Φ18 mm舊錨桿為例計算需多少拉力可調(diào)直[1]。

表1常用錨桿桿體機械性能

式中：Ps——Φ18 mm錨桿桿體屈服點拉力，N；

σs——Φ18 mm錨桿桿體屈服強度，MPa；

F0——Φ18 mm錨桿桿體截面積，mm2。裝置選用錨桿屈服點時受到拉力的95%作為工作拉力，因為當桿體所受拉力大于85248N時將出現(xiàn)永久塑性變形，致使桿體機械性能降低，所以機構(gòu)工作拉力既要保障桿體得到調(diào)直，又不能破壞桿體機械性能[2]。調(diào)直元件液壓千斤頂工作拉力（推力），即：85 248×95%=80 986 N。

1.4 BRW125/20型乳化液泵站調(diào)定系統(tǒng)工作壓力

裝置選用了煤礦常用的BRW125/20型乳化液泵站與液壓千斤頂作為動力元件。液壓千斤頂缸體參數(shù)為：最大工作行程1 000 mm；活塞桿直徑80 mm；液壓缸內(nèi)直徑135 mm。乳化液泵站系統(tǒng)工作壓力：

由公式：G≥π/4·P·(D22-D12)，可知P≤G/[π/4· (D22-D12)] =80 986/[π/4·(1 352-802)] =8.8 MPa。

式中：G——調(diào)直Φ16 mm錨桿時機構(gòu)工作拉力（推力）為80 986 N；

P——乳化液泵站系統(tǒng)工作壓力，MPa；

D1——液壓千斤頂活塞桿直徑，mm；

D2——液壓千斤頂液壓缸內(nèi)徑，mm。

可得出，該乳化液泵站額定工作壓力20 MPa能夠滿足機構(gòu)使用，使用時調(diào)定的系統(tǒng)工作壓力應不大于8.8 MPa。

2裝置組成

2.1裝置底架

裝置底架是裝置的主體支撐構(gòu)件，所有元件均安裝聯(lián)接在底架框架中。必須能承受和支撐錨桿調(diào)直過程中所受到的反作用力，且不發(fā)生形變。底架采用礦用11#工字鋼焊接，焊接后外部覆蓋焊接14 mm鋼板，增強其機械性能。作為動力輸出元件的液壓千斤頂聯(lián)接裝置的一端加筋板焊接在底架框架內(nèi)，同時在缸體的部位加裝了兩道卡箍來固定液壓千斤頂，保障其相對位置不發(fā)生竄動和擺動。底架上還焊接有滑塊組護罩式軌道，防止滑塊組在錨桿調(diào)直過程中出現(xiàn)擺動運行，導致錨桿調(diào)直失敗。

2.2中部液動鎖緊模具滑塊組

在機構(gòu)中起到了利用液壓油缸活塞力量，將錨桿端部壓緊固定的功能（見圖3）。主要由支撐框架、液壓油缸、液動下鎖緊模具滑道、液動下鎖緊模具、固定上鎖緊模具等組成。上下鎖緊模具凹槽內(nèi)開了10道與凹槽垂直的增阻槽，防止錨桿端部受到拉力時從鎖緊模具凹槽中滑脫。

圖3液動鎖緊模具中部滑塊組

液壓鎖緊模具工作原理：液壓系統(tǒng)工作后，利用操作閥控制液壓油缸活塞縮回，帶動液動下鎖緊模具沿滑道向下運動，增大上下鎖緊模具之間距離，將待修錨桿端部裝入鎖緊模具中間的凹槽，反向操作即可壓緊鎖死錨桿。

另外，該油缸安裝了雙向液壓鎖，保障在錨桿矯正調(diào)直的過程中能夠始終被壓緊固定不發(fā)生松動，直到矯正調(diào)直完成。

2.3錨桿拉直構(gòu)件（粗矯正構(gòu)件）

錨桿拉直構(gòu)件由構(gòu)件液壓千斤頂、中部滑塊組支撐輪組、滑塊組護罩式軌道、粗矯正端頭、粗矯正喇叭嘴、液動鎖緊模具中部滑塊組等構(gòu)件組成。工作時將彎曲變形較大的錨桿由粗矯正喇叭嘴的Φ22 mm孔穿入，啟動液動鎖緊模具中部滑塊組將錨桿端頭大約40 mm~50 mm處壓緊固定在滑塊組的凹槽中，控制液壓千斤頂活塞帶動受支撐輪組支撐的滑塊組沿護罩式軌道做縮回運動，將彎曲的錨桿拉過粗矯正喇叭嘴和粗矯正端頭，錨桿受力產(chǎn)生變形，小曲率半徑錨桿被連續(xù)拉直，直線度可控制在20 mm/m左右。

2.4錨桿拉伸調(diào)直構(gòu)件（細矯正調(diào)直構(gòu)件）

錨桿拉伸調(diào)直構(gòu)件由液壓千斤頂、中部滑塊組支撐輪組、滑塊組護罩式軌道、構(gòu)件細矯正端頭、液動鎖緊模具中部滑塊組等構(gòu)件組成。工作時將彎曲變形小或粗矯正后的錨桿由細矯正端頭上的Φ20 mm孔穿入，啟動液動鎖緊模具中部滑塊組將錨桿端頭壓緊固定在滑塊組的凹槽中，控制液壓千斤頂活塞帶動受支撐輪組支撐的滑塊組沿護罩式軌道做伸出運動，將錨桿做輕微拉伸，錨桿受力變直。調(diào)直后的錨桿直線度可控制在1 mm／m～3 mm／m之內(nèi)。

2.5操作人員安全操作注意事項

首先，從調(diào)直過程可知，該裝置利用大的拉力硬性將錨桿調(diào)直，工作時操作人員應在規(guī)定位置操作，并放下安全防護裝置；其次，泵站壓力異常增高，應立即停止工作查明原因；還有，在錨桿調(diào)直的過程中必須注意觀察，不得站立在機構(gòu)兩側(cè)。

3舊錨桿調(diào)直裝置特點

舊錨桿調(diào)直裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，制作簡單、配件少、加工難度低等特點。特別是利用煤礦常用的材料加工而成，制作費用低廉。該裝置采用了舊乳化液泵站和液壓千斤頂配合做為動力，配件通用性好，為將來的維護與維修提供了便利。同時，裝置還具有調(diào)直速度快、調(diào)直精度高、操作簡單、穩(wěn)定性強；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可靠性強等優(yōu)點。

4結(jié)語

裝置投入使用后，對錨桿修復工作起到了促進作用，原來利用手錘矯正錨桿每班每人僅矯正7根～9根，使用該機構(gòu)后提高至每班每人至少矯正31根，而且原來不能調(diào)直的錨桿也能輕松調(diào)直，效率提升了3倍，每年可多創(chuàng)效益30余萬元。經(jīng)調(diào)直修復后的每批次樣品經(jīng)過拉力試驗、直線度以及伸長率的檢驗，均符合相關(guān)規(guī)定[2]，可復用生產(chǎn)中。

舊錨桿調(diào)直裝置解決了調(diào)直錨桿時費時、費力、噪音大等難題，徹底結(jié)束了手錘矯正調(diào)直錨桿的歷史。降低了勞動強度；改善了勞動條件；提高了生產(chǎn)效率；保證了修復質(zhì)量。對回收復用、節(jié)支降耗等工作起到了積極的作用，為以成本控制為中心的企業(yè)管理提供了依據(jù)，應用推廣的前景是廣闊的。

參考文獻

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[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管

理委員會.樹脂錨桿第2部分：金屬桿體及其附件中華人民共和

國煤炭行業(yè)標準：MT 146.2-2011 [S] . 2011：9.

張新輝，男，山西大同煤礦集團公司煤峪口礦回收隊，助理工程師。

Production and Application of Old Bolt Straightening Device

Zhang Xinhui

Abstract：The paper introduces the working principle, characteristics and use of old bolt straightening device. Using the device to fixing bolts can significantly improve the production efficiency and reduce labor intensity, ensure the fixed quality and improve the working condition. Fixed bolts achieve the intended effect of secondary reuse, obtain the economic benefits, have the better application prospect.

Key words：mine support equipment; old bolt straightening device; fixing bolt; secondary reuse

收稿日期：2015-12-20

作者簡介

中圖分類號TD355+.9

文獻標識碼B

文章編號1000-4866 (2016) 01-0044-03