劉建榮，劉寶開，張德軍，陳洪利，李金飛

（內(nèi)蒙古上海廟礦業(yè)有限責任公司，鄂托克前旗 016215）

內(nèi)蒙古上海廟礦區(qū)屬于富水軟巖地質(zhì)條件，其支護方式為“錨網(wǎng)噴+錨索+單層鋼筋網(wǎng)反底拱+鋼筋混凝土碹+壁后注漿”[2]，錨索作為煤礦巷道支護的主要材料，每年榆樹井煤礦與新上海一號煤礦每年約需6萬套錨索，內(nèi)蒙古德信礦業(yè)技術服務有限責任公司承擔礦區(qū)的錨索加工任務，為實現(xiàn)錨索加工的自動化、高效化，特研制了錨索自動化加工生產(chǎn)線。

1 錨索自動加工生產(chǎn)線研制前狀況

錨索作為礦井巷道支護的主要材料，特別是上海廟礦區(qū)又是富水軟巖地質(zhì)條件，錨索的長度一般不低于7米，原材料采用φ17.8mm的鋼絞線進行加工，平均每根重量約12kg，在加工時需要人工將鋼絞線拽出，工人使用尺子量好尺寸后，使用砂輪機人工切割、人工搬運。傳統(tǒng)的錨索加工存在工人勞動強度大、產(chǎn)品加工尺寸不標準、切割片崩碎與鋼絞線彈出傷人等安全隱患、加工效率低、加工成本高等問題。

2 錨索自動加工生產(chǎn)線研制的原因

為解決這類問題，德信公司技術人員通過考察調(diào)研，研制出全自動化錨索加工裝置，通過加工具有防護罩的鋼絞線轉(zhuǎn)盤、加工鋼絞線自動傳輸裝置、改造砂輪切割系統(tǒng)、加工成品錨索導料裝置、研制氣動動力系統(tǒng)、研制電氣控制系統(tǒng)，形成整套錨索全自動加工裝置，實現(xiàn)自動上料、自動切割、精確控制、自動導料、自動計數(shù)等功能。

3 系統(tǒng)簡介

3.1 系統(tǒng)結構示意圖

圖1 錨索自動加工生產(chǎn)線結構示意圖

說明：錨索自動加工生產(chǎn)線由鋼絞線轉(zhuǎn)盤、鋼絞線自動輸送裝置、自動切割裝置、錨索導料裝置、壓風動力系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)六部分組成。

3.2 工藝路線圖

圖2 工藝路線圖

4 主要結構設計

4.1 鋼絞線轉(zhuǎn)盤

為保證鋼絞線轉(zhuǎn)盤的強度及穩(wěn)定性，底托盤采用厚8mm切割成直徑1000mm的雙層圓形鋼板，兩層鋼板間的立柱根據(jù)上料最大重量使用Φ89mm高200mm焊管進行支撐，其中頂層鋼板中間留取Φ108mm直托輥的卡槽。

頂部使用Φ12mm圓鋼焊接成直徑1000mm圓形，轉(zhuǎn)動裝置采用Φ108mm托輥，外部使用6根Φ12mm圓鋼焊接形成防彈防護罩，其中底托盤鋼板按照防彈防護罩圓鋼的焊接間距，焊接6個Φ16mm高度100mm圓管，便于防彈防護罩的拆卸，以便叉車上料。見下圖：

圖3 鋼絞線轉(zhuǎn)盤結構示意圖

4.2 鋼絞線自動輸送裝置

采用電機及減速器作為鋼絞線拉線的動力來源，頂部采用與鋼絞線直徑相匹配的齒輪作為壓線裝置防止鋼絞線彈出，根據(jù)所需加工的長度、電機的運行速度、限位開關等，由時間繼電器進行控制電機的啟動，拉至規(guī)定長度至導料裝置，輸送電機自動停止（見圖2）。

4.3 自動切割裝置

改造砂輪切割機，在砂輪切割機的手柄上安裝氣缸，當鋼絞線拉至規(guī)定長度后，輸送電機停止，氣缸收縮，將砂輪機手柄下拉，實現(xiàn)自動切割，切割時間設定在10-40秒進行設定，如設定40秒，超過40秒未切割完成，系統(tǒng)提示故障停機。切割完成后，氣缸復位，等待下一次動作（見圖1）。

4.4 錨索導料裝置

錨索切割加工完成后，導料裝置收到信號后，底部兩氣缸同時伸長，將錨索卸至底部儲存位置后，氣缸復位，等待下一次動作（見圖1）。

4.5 壓風動力系統(tǒng)

錨索自動加工生產(chǎn)線的切割、導料均使用壓風動力系統(tǒng)，使用電磁換向閥控制氣缸進行收縮控制，完成切割、導料[1]。

4.6 電氣控制系統(tǒng)

本著實用簡單的原則，電氣控制系統(tǒng)由PLC控制程序、觸摸屏、編碼器、時間繼電器、交流接觸器、電壓表、電流表、壓力表、空氣開關等電氣開關組成，采用36V控制電壓，由一組啟停按鈕進行控制[1]。

控制柜上初始界面顯示“內(nèi)蒙古上海廟礦業(yè)有限責任公司錨索加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)”字樣，右下角有“進入”字樣，點擊后進入工作界面（見圖4）。

窗口界面顯示手動/自動、啟動、切割、導料、復位、急停、設置按鈕，右上角顯示運行/故障狀態(tài)顯示，中部有設定長度、加工根數(shù)設定，下部有實際長度、實際根數(shù)數(shù)據(jù)顯示功能，具有正在運行、正在送料、正在切割、正在導料、自動工作、手動工作狀態(tài)顯示功能。

工作流程（手動狀態(tài)）：開機后點擊自動/手動按鈕，狀態(tài)欄顯示手動工作后，設定錨索加工長度，點擊啟動，點擊送料，當實際長度達到設定長度后，輸送裝置停止，點擊切割按鈕，進行切割，切割后點擊導料按鈕，錨索自動導向儲存位置，加工的實際數(shù)量在界面顯示。

工作流程（自動狀態(tài)）：開機后點擊自動/手動按鈕，狀態(tài)欄顯示自動工作后，設定錨索加工長度，設定加工根數(shù)，點擊啟動，生產(chǎn)線自動運行，當出現(xiàn)故障后，右上角界面顯示故障，處理后點擊啟動系統(tǒng)按原設計方案自動運行，也可點擊復位功能進行重新設定。

圖4 加工生產(chǎn)線控制界面

5 關鍵技術創(chuàng)新點

能耗低，鋼絞線轉(zhuǎn)盤裝置采用機械轉(zhuǎn)盤設計，使用時無能耗；整條生產(chǎn)線功率為4.5kW。

結構簡單實用、操作方便，生產(chǎn)線總長約10米，占地空間少，能夠?qū)崿F(xiàn)自動上料、自動切割、自動導料等功能，各組件可拆卸，維護維修簡單。

整條生產(chǎn)線1人操作，對操作人員技術要求較低，研制前需要3人協(xié)同每小時平均加工30根，生產(chǎn)線使用后1人每小時平均加工60根，人均工效提升6倍。

6 結語

錨索自動加工生產(chǎn)線自投入德信公司使用后，性能穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率大幅提升，實現(xiàn)了快速、高效生產(chǎn)錨索，降低了生產(chǎn)成本，同時實現(xiàn)全過程的安全生產(chǎn)。

[1] 張竹康，劉俊峰，戰(zhàn)仕發(fā).數(shù)控全自動錨索切割機的研制[J].廣西輕工業(yè)，2008，4；33-34.

[2] 夏宇君，張海亮，郭磊等.富水軟巖大斷面巷道支護工藝[J].建井技術，2014，35（3）：4-6.