對(duì)截割頭截齒焊接定位方法的設(shè)計(jì)分析

1、<p>　　對(duì)截割頭截齒焊接定位方法的設(shè)計(jì)分析</p><p>　　摘要：通過對(duì)截齒在截割頭體上排列法則的研究，確定齒尖定位的參數(shù)，在實(shí)踐中設(shè)計(jì)一種以此參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行齒座焊接的工藝裝置，可更高效、更精準(zhǔn)的定位焊接截齒座。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：截齒座定位參數(shù)螺旋線 </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p

2、><p><b>　　前言 </b></p><p>　　截割頭主要功能是破碎和分離煤巖，目前，截割頭上的截齒座能否準(zhǔn)確焊接定位已成為決定掘進(jìn)機(jī)性能的主要因素之一。公知截割頭截齒排列復(fù)雜，定位參數(shù)繁多，傳統(tǒng)的定位方法只是靠人工量尺的方法，操作繁瑣、誤差較大、制作周期長，而且后續(xù)質(zhì)檢工序難以進(jìn)行。相對(duì)于傳統(tǒng)方法，現(xiàn)有一種自動(dòng)化機(jī)械手安裝定位設(shè)備，但設(shè)備采購價(jià)格昂貴，不適用于

3、小批量生產(chǎn)。因此研制一種經(jīng)濟(jì)適用新型截割頭截齒座安裝定位儀是急需解決的新課題。 </p><p>　　1 定位參數(shù)的確定 </p><p>　　首相給出一個(gè)包絡(luò)面的定義，為用于放置截齒齒尖的旋轉(zhuǎn)曲面。用一個(gè)光滑的旋轉(zhuǎn)曲面放置截齒有利于減少截齒在截割過程中的的載荷不均。包絡(luò)面的母線反映了沿截割頭軸線方向齒尖所在半徑的變化規(guī)律，對(duì)包絡(luò)面的設(shè)計(jì)實(shí)際就是對(duì)包絡(luò)面母線的設(shè)計(jì)，截割頭包絡(luò)面一般分為主切

4、削段和過渡段兩部分。目前，縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭形狀為圓柱體、圓錐體和球冠體的組合，拋面體和球冠的組合，其主切削段包絡(luò)面母線為直線段或者拋物線，過渡段包絡(luò)面母線為圓弧段。通過對(duì)現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)包絡(luò)曲線研究和建立相應(yīng)的曲線數(shù)學(xué)方程，得知一個(gè)完整截割頭包絡(luò)曲線是由幾段不同曲線組成。即截割頭分為圓柱面、圓錐面和球面。截齒齒尖在三段曲面上成三條螺旋線排布，因此截齒及齒座的安裝定位設(shè)計(jì)是三維空間設(shè)計(jì)，除齒尖軸向距離Z、截割半徑R和圓周角θ外，還包括齒座的三

5、維空間姿態(tài)角度參數(shù)倒角β、轉(zhuǎn)角α、切削角δ（45°）。常規(guī)的設(shè)計(jì)方法很難適用，需借助空間幾何模型找出定位方法。（如圖1） </p><p><b>　　圖1 截割頭模型 </b></p><p>　　2 齒座焊接定位裝置結(jié)構(gòu)及特征 </p><p>　　截齒座三維空間范圍內(nèi)定位關(guān)系復(fù)雜，在生產(chǎn)焊接組立過程中很難準(zhǔn)確保證各個(gè)定位參數(shù)符合

6、圖紙要求。 </p><p>　　針對(duì)以上六個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)一種焊接齒座工藝裝置（如圖2），主要由截割半徑標(biāo)尺、姿態(tài)角度定位系統(tǒng)、軸向距離標(biāo)尺、圓周角標(biāo)尺和底座五部分組成。其具體特征是：驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過螺栓固定于底座上，齒圈轉(zhuǎn)盤安裝在底座的軸承上，夾具固定在齒圈轉(zhuǎn)盤上，截割頭體放在齒圈轉(zhuǎn)盤上并通過夾具將其夾緊，圓周角指針固定于底座上，用于指示圓周角度，軸向距離標(biāo)尺用螺栓固定于底座上，截割半徑標(biāo)尺與軸向距離標(biāo)尺之間采用渦輪蝸

7、桿和齒輪齒條連接，可使截割半徑標(biāo)尺沿軸向距離標(biāo)尺上下滑動(dòng)，并帶有自動(dòng)鎖定功能，倒角β定位系統(tǒng)與截割半徑標(biāo)尺之間采用齒輪齒條連接，倒角β定位系統(tǒng)可沿截割半徑標(biāo)尺橫向滑動(dòng)，切削角θ與轉(zhuǎn)角α定位系統(tǒng)與倒角β定位系統(tǒng)之間通過銷軸連接，齒座架與轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)桿之間通過銷釘連接，并通過螺栓限定其轉(zhuǎn)動(dòng)角度，轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)桿安裝在倒角定位桿上，轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)桿可繞倒角定位桿軸心線旋轉(zhuǎn)，并通過轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)其旋轉(zhuǎn)角度，倒角刻度盤焊接在吊桿上，用于指示倒角角度值，倒角定位

8、桿與吊桿之間采用銷軸連接，并通過倒角調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度。 </p><p>　　1、截割半徑標(biāo)尺2、姿態(tài)角度定位系統(tǒng)3、軸向距離標(biāo)尺4、圓周角θ標(biāo)尺5、底座 </p><p><b>　　圖2 定位儀總圖 </b></p><p>　　3 截齒焊接定位的實(shí)現(xiàn)方法 </p><p>　　截割頭在工作過程中，不斷地截割下

9、煤巖，同時(shí)，不斷地把截割下的煤巖運(yùn)送出去。為了很好地排送切屑，截割頭上一般裝有螺旋葉片，沿著截齒布置。根據(jù)這一特征，考慮將齒尖布置在包絡(luò)面的三條等升角螺旋線上。由于截割頭包絡(luò)面不是簡(jiǎn)單的圓柱面，其螺旋線和普通的螺旋線不同，這就需要定義合理的螺旋線方程，根據(jù)方程得出每個(gè)齒尖點(diǎn)的坐標(biāo)位置，分為空間坐標(biāo)位置和空間姿態(tài)角度位置，組立焊接時(shí)必須先將截齒與齒座組裝在一起。 </p><p>　　3.1 空間坐標(biāo)位置（Z、R、

10、θ）定位 </p><p>　　即截齒齒尖點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)，包括軸向距離Z、截割半徑R和圓周角θ，通過軸向距離標(biāo)尺、截割半徑標(biāo)尺和圓周角標(biāo)尺找準(zhǔn)圖只要的齒尖位置。 </p><p>　　3.2 空間姿態(tài)角度位置（α、β、δ）定位 </p><p>　　即包括轉(zhuǎn)角、倒角和切削角三個(gè)參數(shù)，分別通過切削角δ與轉(zhuǎn)角α定位系統(tǒng)和倒角β定位系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)（如圖3、圖4） </

11、p><p>　　圖3切削角δ與轉(zhuǎn)角α定位系統(tǒng)圖4 倒角β定位系統(tǒng) </p><p><b>　　4、結(jié)語 </b></p><p>　　該裝置在截割頭實(shí)際生產(chǎn)制作過程發(fā)揮了極其有效的作用，解決了截齒復(fù)雜的空間定位問題，滿足截割頭截齒螺旋線布置設(shè)計(jì)要求，而且使用操作簡(jiǎn)便，大大提高了生產(chǎn)效率。若再配上自動(dòng)控制方式，可更加提高其定位精準(zhǔn)度和制作效率。 &

12、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]陶馳東.采掘機(jī)械[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1993. </p><p>　　[2]徐小粵.截割頭截齒安裝定位的設(shè)計(jì)方法. 煤礦機(jī)電，2005. </p><p>　　[3]黃日恒.懸臂式掘進(jìn)機(jī)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996. &l