對截割頭截齒焊接定位方法的設計分析

1、<p>　　對截割頭截齒焊接定位方法的設計分析</p><p>　　摘要：通過對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)，在實踐中設計一種以此參數(shù)為依據(jù)進行齒座焊接的工藝裝置，可更高效、更精準的定位焊接截齒座。 </p><p>　　關鍵詞：截齒座定位參數(shù)螺旋線 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號： </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確焊接定位已成為決定掘進機性能的主要因素之一。公知截割頭截齒排列復雜，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)質檢工序難以進行。相對于傳統(tǒng)方法，現(xiàn)有一種自動化機械手安裝定位設備，但設備采購價格昂貴，不適用于

3、小批量生產。因此研制一種經(jīng)濟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>　　首相給出一個包絡面的定義，為用于放置截齒齒尖的旋轉曲面。用一個光滑的旋轉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，對包絡面的設計實際就是對包絡面母線的設計，截割頭包絡面一般分為主切

4、削段和過渡段兩部分。目前，縱軸式掘進機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，其主切削段包絡面母線為直線段或者拋物線，過渡段包絡面母線為圓弧段。通過對現(xiàn)有掘進機包絡曲線研究和建立相應的曲線數(shù)學方程，得知一個完整截割頭包絡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計是三維空間設計，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、轉角α、切削角δ（45°）。常規(guī)的設計方法很難適用，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構及特征 </p><p>　　截齒座三維空間范圍內定位關系復雜，在生產焊接組立過程中很難準確保證各個定位參數(shù)符合

6、圖紙要求。 </p><p>　　針對以上六個參數(shù)設計一種焊接齒座工藝裝置（如圖2），主要由截割半徑標尺、姿態(tài)角度定位系統(tǒng)、軸向距離標尺、圓周角標尺和底座五部分組成。其具體特征是：驅動電機通過螺栓固定于底座上，齒圈轉盤安裝在底座的軸承上，夾具固定在齒圈轉盤上，截割頭體放在齒圈轉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，軸向距離標尺用螺栓固定于底座上，截割半徑標尺與軸向距離標尺之間采用渦輪蝸

7、桿和齒輪齒條連接，可使截割半徑標尺沿軸向距離標尺上下滑動，并帶有自動鎖定功能，倒角β定位系統(tǒng)與截割半徑標尺之間采用齒輪齒條連接，倒角β定位系統(tǒng)可沿截割半徑標尺橫向滑動，切削角θ與轉角α定位系統(tǒng)與倒角β定位系統(tǒng)之間通過銷軸連接，齒座架與轉角轉動桿之間通過銷釘連接，并通過螺栓限定其轉動角度，轉角轉動桿安裝在倒角定位桿上，轉角轉動桿可繞倒角定位桿軸心線旋轉，并通過轉角調節(jié)螺釘調節(jié)其旋轉角度，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，并通過倒角調節(jié)螺釘調節(jié)其轉動角度。 </p><p>　　1、截割半徑標尺2、姿態(tài)角度定位系統(tǒng)3、軸向距離標尺4、圓周角θ標尺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，不斷地把截割下的煤巖運送出去。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面的三條等升角螺旋線上。由于截割頭包絡面不是簡單的圓柱面，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)方程得出每個齒尖點的坐標位置，分為空間坐標位置和空間姿態(tài)角度位置，組立焊接時必須先將截齒與齒座組裝在一起。 </p><p>　　3.1 空間坐標位置（Z、R、

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

11、p><p>　　圖3切削角δ與轉角α定位系統(tǒng)圖4 倒角β定位系統(tǒng) </p><p><b>　　4、結語 </b></p><p>　　該裝置在截割頭實際生產制作過程發(fā)揮了極其有效的作用，解決了截齒復雜的空間定位問題，滿足截割頭截齒螺旋線布置設計要求，而且使用操作簡便，大大提高了生產效率。若再配上自動控制方式，可更加提高其定位精準度和制作效率。 &

12、lt;/p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]陶馳東.采掘機械[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計方法. 煤礦機電，2005. </p><p>　　[3]黃日恒.懸臂式掘進機[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1996. &l