凿井井架在加工及安装中出现的问题探析

[摘　要]   钢管凿井井架是煤矿建井单位常用的建井设备,其结构为螺栓组件。分析了钢管凿井井架在加工及安装中出现的法兰对接错口螺栓穿不上等问题,提出了解决方案及措施。
[关键词] 　凿井井架;加工;安装;分析原因;方案及措施
0 　引　言
钢管凿井井架是煤矿建设单位常用的临时建井设备,它的结构为螺栓组件,而且在一个接点上有几个方向的法兰联接,它的加工和安装比较复杂,如果加工不准确,势必造成安装的困难,延误矿建开工时间,造成经济损失。现对IV 型凿井井架在加工及安装中的几个问题进行探讨。
1 　井架两个侧面二面角的计算
在凿井井架加工中,两个相邻侧面二面角的问题往往易被误解,在人们的直觉中,侧面两个横梁夹角为90°,在加工中以立柱为轴线旋转对接法兰的话,也应为90°。其实不然,应该旋转两个侧面二面角的角度为90°32′,这个角度的计算如下:
AB = 21 000 mm , BC = ( 14 000 - 7 000 )P2 =3 500 mm , 在直角三角形ABC 中, AC =AB2 +BC2 ≈21 290 mm。同样可知DH = DE = 21 290 mm。EF =BC = 3 500 mm ,在三角形DEF 中∠DFE = arctgEFPDE = 8016643°; 在△DEF 中,由E 向DF 作垂线EG, 在△EGF 中, sin ∠GFE =EGPEF , ∠GFE = ∠DFE , EG = EF ·sin ∠GFE =3 453164 mm; 同样可求出HG = EG =
3 453164 mm。
△EFG 为等腰三角形, EF = HF =3 500 mm ,EH = EF2 + HF2 = 2EF = 4 909175 mm
在△EGH 中过G 作EH 的垂线GI , 由于△EGH 为等腰三角形,所以EI = HI ,在直角三角形EGI 中, sin ∠EGI = EIPEG, ∠EGI = arcsinEIPEG= 451774°≈45°46′, ∠EGH = 2·∠EGI = 91°32′。因为EG⊥DF 而且HG⊥DF ,所以∠EGH 为两个侧面的二面角。所以在加工中以DF 即立柱为轴线旋转对接横梁法兰,必须旋转91°32′。

2 　井架安装中出现的问题[1～3 ]
据考查,凿井井架在安装中存在不少问题,主要是法兰对接错口螺栓穿不上,不得不气割螺栓孔,这在规程中是不允许的,再有在安装横梁时,一端法兰与立柱法兰上好后,另一端无法与立柱联接,不得不用葫芦强行拉到位组装,或气割下法兰的连接板,重新焊接,给安装带来了极大困难。
3 　分析原因
法兰对接错口及螺栓穿不上,主要原因是加工中螺栓孔的位置误差造成的,加工中如果采用
每个法兰划线定位钻孔,必然造成随机误差,每个法兰孔的位置各不相同,造成螺栓穿不上。据调查,以前加工井架在焊接立柱上两个与横梁对接的法兰时,采用在立柱上划线,然后以两个方向的法兰连接板来控制角度,这样一定会造成加工误差,因为中间连接板焊接在管子上,它的偏斜或加工误差都会造成两个法兰夹角的不准。
4 　解决方案及措施
针对以上出现的问题,采用以下解决方案及措施:
(1) 在加工法兰时, 在法兰中心钻Ф22 mm孔,作为工艺孔,然后以中心孔定位,在分度盘中心固定定位销,然后压紧,旋转分度盘钻孔,这样既保证了孔的同心,也减少了随机误差,每个法兰盘孔的位置均在有效范围内。
(2) 在立柱上对接法兰时,做旋转法兰模型板。首先将立柱上法兰吊线焊接,然后在平台上
放好井架大样,在立柱横梁、斜梁位置做几个1 m高的支架,找好平台,把焊好上下法兰的立柱及横梁、斜梁置于支架上与大样重合,将模型法兰孔1、2、3、4 与立柱法兰孔1′、2′、3′、4′用4 个销钉销紧,将模型法兰连接板焊于立柱上,卸下螺栓与销
钉,旋转立柱使5、6、7、8 与5′、6′、7′、8′对准,并用销钉销紧,再用相同工艺完成另一侧面法兰的焊接,这样保证了旋转角度的准确性及法兰的对接。
5 　结　语
通过上述方法实践证明是可行的,已取得良好成效,并且法兰孔全部完好无损,无一强行组
装,而且安装工期大大提前,为安装单位带来了效益,为施工单位羸得了时间,获得了较好的社会经济效益。