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“冷弯机的工作原理及其应用 添加时间:2017-10-14 17:15
河南英纳伟特冷弯机的应用
在现代隧道施工过程中,为了适应围岩地质较差的施工区段,设计上常常采用钢拱架支护。为了满足隧道施工中对支护钢拱架质量要求高、数量大,且随围岩变化而随机变化的特点,设计制作了钢拱架专用加工设备—冷弯机。
该设备实现了在保证钢材强度的基础上连续作业,满足了不同设计尺寸的多样要求,提高了产品质量,加快了加工速度,而且极大地降低了劳动强度,节约了大量的人力,物力,在实践中取得了良好的经济效益和社会效益。
一、工作原理
冷弯机是隧道支护钢拱架加工制作的新型设备。它由底座、机械转动、冷弯系统、液压系统、电器控制系统和辅助系统等六大部分组成。工作中,将所需冷弯加工的型钢由辅助系统的门式托架推放在两主动滚轮之间,启动液压系统使液压缸推动燕尾槽和冷弯滚轮冷压型材,待达到设计所需要弧度时关闭液压系统,启动机械传动系统,使主动滚轮转动并依靠摩擦力带动型钢平稳缓慢前行,从而实现连续冷弯作业。在冷弯结束时,关闭机械传动系统,同时启动液压系统,使液压缸收回。将冷弯型钢放置在辅助系统的门式托架上即可。这种冷弯作业,保证了材质的强度,提高了支护钢拱架的质量,极大地提高了工作,操作简单、明了。冷弯机与压床相比。具有良好的工作性能,二者比较见表1。
表1 冷弯机与压床工作的性能对比表

设备 冷弯机 压床
机械化程度 冷弯过程全部由机械完成,操作人员只需按钮控制即可,机械化程度高。 压床压制过程中,每一步都需要多名人工辅助,拖扛,调位全部人工完成。机械化程度低。
最大冷弯型钢 I25型工字钢 I18型工字钢
加工质量 冷弯机在水平面内连续不间断冷弯作业,钢拱架弧度准确,平整不易发生横向扭曲,加工质量高。 在立面内间断冷压,弧度不连续,易发生压偏扭曲,加工质量一般。
 
加工工效 每工日每5人可冷弯I18工字钢540M工效高。
 
每工日每5人可冷弯I18工字钢200M工效低。
 
加工成本 冷弯机造价低,工效高,单位数量钢拱架造价低廉。 压床造价高,工效低,单位数量钢拱架造价高。
操作难易程度 容易 一般
二、结构特点
2.1、机械传动系统
冷弯机有两套相同的传动系统。分别安装在冷弯滚轮前方两侧,机械传动系统主要由电机、减速器、齿轮和主动滚轮组成。整个机械传动为二级传动,主动滚轮的传动由电器系统控制。
在冷弯钢拱架的过程中,要求型钢行走缓慢,平稳,这样可避免因速度过快而使型钢发生翘曲变形,且易于实现控制。整个传动系统安装在底座上,传动结构要求紧凑,外廓尺寸小。因此一级传动选用摆线针轮减速器。一方面摆线针轮传动比大,传动效率高,传动平稳性和可靠性较好。另一方面摆线针轮减速器与底座可直接立式安装,使得整个传动系统紧凑。二级减速为斜齿圆柱轮传动,同时具备上述特点。充分满足生产要求。
冷弯型钢在行走时主要受到辅助系统门式托架的滚动摩擦阻力和冷弯滚轮的摩擦阻力。通过分析,这两种力都比较小。主要是受到冷弯滚轮通过型钢传递过来的挤压力。经分析得知,驱动主动滚轮转动的力矩并不是很大。所以驱动电机功率一般较小,4KW即可满足要求。
2.2、冷弯系统
冷弯系统由冷弯滚轮、燕尾槽和辅助轨道三部分组成。燕尾槽前部通过销轴与冷弯滚轮相连接,其后部通过销轴与液压缸相连接。轨道通过螺栓接在底座上,主要起导向作用。同时轨道外侧镶嵌了冷弯滚轮行程标示尺,以控制冷弯滚轮的行程
冷弯滚轮主要是受到型网冷弯时的反作用挤压力,因此一方面冷弯滚轮的强度和钢度不仅要满足要求,而且对支承滚轮的轴承位置分布和型号选择都必须严格设计和计算。轴承一般应沿滚轮轴向位均匀布置,同时轴承应以低速大载荷标准为宜
2.3、液压系统
冷弯机的液压系统是最基本的系统,即单缸泵系统,但在元件和油路的选择上有一定的特点。
齿轮泵具有外形尺寸小,结构紧凑,对油的污染不敏感,工作可靠的优点,因此其动力元件选用齿轮泵。
在冷弯加工制作过程中,液压缸的速度要求较为缓慢,一方面可避免因冷弯速度过快引起型钢失稳使强度遭到破坏,另一方面便于操作,液压缸行程定位易于控制,提高加工精度和质量。所以选择“O”型中位机能的电磁阀,通过手柄和点动操作,实现对液压缸行程的准确定位。
2.4、电器控制
冷弯机的电器控制包括电动机的正反转控制,液压泵的启动。有专门的电控柜,操作方便。
2.5、底座
 冷弯机的底座由钢板和工字钢拼焊而成,是整个设备的钢性支撑。冷弯机设备在安置的时候,一定要安装固定在水平的地面上才能
2.6、辅助系统
在冷弯型钢过程中,型钢与冷弯滚轮和传动系统两滚轮都必须在同一作用面上,所以在进料侧和出料侧都制作了门式托架,以确保型钢的平整,防止发生扭曲变形。
3、在实践中的应用
冷弯机是通过液压力使型钢弯曲,同时领先摩擦力带动型钢平缓前行,从而实现对型钢的连续不间断的冷弯。在大梅沙隧道,朱亭隧道,黄岭隧道和布陇箐隧道施工中都广泛应用了该设备加工钢拱架,取得了良好的经济效益和社会效益,得到设计院和建设单位,监理单位的一致好评。
4、结语
冷弯机是一种加工支护钢拱架的设备,易于运输,加工方便,操作简单,质量可靠,它为隧道施工提供了良好的支护保障。