矿用液压支架导向套锻造方法的研究.pdf

矿用液压支架导向套锻造方法的研究 郭成良 （大同市同煤集团机电装备公司 中央机厂， 山西大同037000） 摘要改变矿用液压支架导向套的加工工艺方法，对其锻造工艺过程进行改进，是提高导向套结构强度和使用寿命的重要方向。通过对导向套的 结构特点进行分析，从镦粗、冲孔、扩孔等方面开展了导向套锻造过程的工艺设计，并对该锻造工艺方法进行了现场操作检验，结果表明此锻 造工艺能大大提高导向套的结构质量，缩短零件加工时间，节约材料成本，其锻造效果显著，对后期进一步开展导向套锻造工艺的改进具有参考 作用。 关键词煤矿；液压支架；导向套；锻造工艺 中图分类号TD355；TG316文献标志码A文章编号1009－9492 2020 06－0195－02 Research on Forging of Guiding Sleeve of Mine Hydraulic Support GUO Chengliang （Central Machinery Factory, Datong Coal Group Electromechanical Equipment Company, Datong, Shanxi 037000, China） AbstractIt is an important direction to improve the structural strength and service life of the guide sleeve by changing the processing of the guide sleeve of the mining hydraulic support and improving its forging process. Through the analysis of the structural characteristics of the guide sleeve, the forging process design of the guide sleeve forging process was carried out from the aspects of upsetting, punching, hole expanding, etc., and the forging process was tested on site. The results show that the forging process can greatly improve the structural quality of the guide sleeve, shorten the processing time of the parts, save the material cost, and the forging effect is remarkable. It can be used as a reference for further improvement of forging process of guide sleeve. Key wordscoal mine; hydraulic support; guide sleeve; forging process DOI 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 078 第49卷第06期Vol.49No.06 机电工程技术 MECHANICAL ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY 郭成良. 矿用液压支架导向套锻造方法的研究［J］. 机电工程技术，2020，49（06） 195-196. 收稿日期2019－11－25 0 引言 煤矿作为国家重要的能源，其开采效率及开采量直接影 响着国家的快速发展，同时，也对煤矿设备的工作性能及作 业安全提出了更高要求[1]。矿用液压支架作为井下作业的关键 设备，保证其具有较高的结构性能，已成为目前提高井下设 备综合性能的重要方向，而导向套结构则是影响液压支架的 关键因素[2]。目前，导向套的加工方式主要采用机加方式进 行，存在加工量大、加工效率低等问题，部分厂家也采用了 锻造方式进行导向套的加工，但仍无法保证其结构强度。改 变导向套的加工方式，对其锻造方法和工艺过程进行改进设 计，是提高导向套生产效率及结构强度的重点研究内容。 本文分析了当前矿用液压支架的结构性能，通过对导向 套结构特点进行分析，对其锻造过程进行了锻造工艺设计， 并将该锻造工艺方法进行了现场操作测试。结果表明，采用 此锻造方法对导向套进行加工，能大大提高导向套的结构质 量，这对提高矿用液压支架的结构安全性具有重要作用。 1 液压支架结构组成 矿用液压支架主要包括滑动梁、顶梁、前伸梁、底座 和双向液压支架等部件，有着更简单的结构、轻便的体积、 更强的整体性，运作更灵活，操作也更简单[3]。可广泛应用于 井下各类复杂环境下的支护作业。其工作原理为在液压支 架在升架过程中，首先将高压油注入值立柱中的液压缸中， 带动活塞的运动，并使其平稳上升至支护位置，促使巷道中 的顶板与顶梁能实现较好的接触；在千斤顶的推动作用下， 可实现液压支架与刮板输送机的同步移动。其中，导向套是 液压支架中的重要组成部件，主要与液压支架中推移连接头 进行紧密接触，实现连接头的导向移动作用；在此过程中， 导向套与连接头之间添加了润滑油，可降低两部件之间的接 触摩擦力；而连杆结构可通过连杆之间的相互调节，对顶梁 前端进行支撑，有效防止顶梁向前发生倾斜现象，提高了液 压支架的支撑稳定性。目前，具有更加先进的液压支架系统 已在各大煤矿进行了推广和应用。 2 导向套特点 由于液压支架中的导向套连接头之间存在相互的摩擦接 触，承受着来自连接头轴向和横向的外界载荷作用，导致对 导向套的结构强度具有较高要求[4]。目前，部分液压支架中的 导向套采用了铸造方式进行部件生产，但存在结构强度较 低、表明光滑度较差等问题，无法较好地满足导向套的使用 需求。因此，经过不断的性能提升，采用了锻造方式进行部 件加工，且大部分导向套采用了45号钢材料进行锻造。经过 高温处理并锻造后的导向套具有更高的结构强度，整体耐磨 性也大大提高[5]。导向套的锻造过程包括了下料、制坯、多次 锻压、冲小孔、扩孔等工艺过程，操作步骤相对简单。同 时，一些厂家在导向套生产过程中，采用较好的原材料进行 加工，加大了原材料的浪费。鉴于导向套的结构长度相对较 小，在锻造原材料选择上，可选用一些满足导向套结构尺寸 的边角余料进行锻造加工，有效节约了材料成本[6]。对液压支 架中的导向套进行锻造加工，已成为当下主要的加工方式。 195 3 导向套锻造过程 锻造是一种快速实现结构成型、改变材料结构属性、提 高生产效率、降低加工成本的重要机械零件加工方法。结合 前文对导向套结构特点分析，对导向套的锻造工艺过程进行 如下分析。 3.1 导向套镦粗 根据导向套的结构尺寸，选择原材料或者边角余料进行 导向套的结构下料操作后，将其放置在锻造工作台上，开启 锻造机设备，通过锻造机对导向套的原材料进行施加压力， 使其整体结构向下发生压缩变形趋势。在整个变形过程中， 导向套会向阻力较小方向发生形变，高度的逐渐降低，会使 其结构整体横截面积增加，呈现变粗现象。因此，在镦粗过 程中，需有效控制导向套压缩变形后的高度，保证镦粗后结 构尺寸满足最终导向套的结构需求。 3.2 导向套冲孔 根据导向套的结构特点，其中心需进行通孔的加工。因 此，在完成导向套镦粗工艺后，需对其结构进行冲孔作业[7]。 由于导向套的中心通孔尺寸相对较大，在冲孔过程中，不能 一次性完成结构的冲孔工艺。最终，采用了第一次冲孔、第 二次冲孔的锻造方式进行通孔加工。其中，第一次冲孔采用 从导向套正面对通孔进行冲孔操作，之后将导向套翻转，从 另一面对导向套进行第二次冲孔，由此保证整个导向套的通孔 尺寸基本相同。导向套的具体冲孔示意图如图1、图2所示。 3.3 导向套扩孔 在完成导向套的冲孔作业后，中心孔的尺寸相对较小， 未到达设计的孔尺寸。为减小后期导向套的机加时间，需对 已完成冲孔后的导向套进行扩孔锻造加工。与冲孔基本相 同，首先将导向套固定在锻造平台上，从正面对其进行第一 次扩孔操作；之后，将导向套翻转，从背面对导向套上的通 孔进行扩孔操作，使扩孔后的导向套尺寸基本达到设计尺 寸；通过后期的快速车床加工，即可完成导向套结构的快速 加工生产。 3.4 导向套壁厚要求 由于导向套与连接头之间存在一定程度的相对摩擦，并 承受着一定的偏载力，因此，对其结构的壁厚提出了更高要 求[8]。在导向套锻造过程中，可采用组合模具方式对其结构件 翻边工艺操作，并设计拔模角度，由此，可防止材料出现浪 费情况，提高导向套的结构强度，其组合模具翻边工艺示意 图如图3所示。 4 导向套锻造效果 结合前文对导向套结构特点及锻造加工工艺的分析，采 用此锻造加工工艺方法，对导向套进行了实际的锻造加工操 作。首先采用了边角余料进行初始模型的下料加工，并将其 放置在锻造机工作平台上，采用2次冲孔、2次扩孔的锻造工 艺进行实际应用操作。锻造结果表明，采用此锻造工艺加工 方法，整体具有用料较省、加工快速、操作简单等特点，导 向套的材料质量减轻了约10 kg，单件导向套整体锻造加工时 间与原来的加工方式相比，缩短了约1 h；且整个锻造工艺更 加灵活，最终的导向套结构形状更加规则。同时，在后期导 向套的车床加工过程中，也节约了更多的加工时间。从而提 高了导向套的结构性能，缩短了其结构的加工时间，也增加 了企业的经济效益。 5 结束语 鉴于导向套为易磨损件，改变其结构的加工工艺方法， 提高其结构强度，已成为当下保证液压支架结构性能的重要 研究方向。因此，分析了当前矿用液压支架的结构性能，通 过对导向套结构特点进行分析，对其锻造过程进行了锻造工 艺设计，并将该锻造工艺方法进行了现场操作检验。锻造结 果表明采用此锻造方法对导向套进行加工，能大大提高导 向套的结构质量，缩短加工时间，这对提高矿用液压支架的 结构安全性、增加企业经济效益具有重要作用。 参考文献 [1] 张亚南,黎文强,马宗彬.液压支架油缸导向套制坯工艺分析 [J].能源与环保,2019,4108125-129. [2] 姜德娟.液压支架导向套锻造工艺研究[J].现代制造技术与装 备,201904123-124. [3] 姜德娟.液压支架推移连接头锻造工艺改进[J].科技风,2018 34151. [4] 王常伟.液压支架导向套锻造工艺研究[J].机械管理开发, 2017,320653-55. [5] 王富军.液压支架推移连接头锻造工艺改进[J].科学之友, 20130923-24. [6] 仝利.液压支架导向套锻造工艺研究[J].中国高新技术企业, 20130523-24. [7] 李金花.液压支架连接头结构设计探讨[J].煤矿机械,2005 0752-53. [8] 崔东卫.液压支架千斤顶耳轴锻造工艺的改进[J].矿山机械, 20030454-55. 作者简介郭成良 （1983-） ，男，山西大同人，大学本科， 工程师，研究领域为煤矿机械设计与研发。 （编辑 刁少华） 图1第一次冲孔图2第二次冲孔 图3导向套翻边工艺示意图 2020年06月机 电 工 程 技 术第49卷第06期 196