掘進(jìn)機(jī)截割頭鎬齒設(shè)計(jì)與有限元分析-論文.pdf

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1、科學(xué)論壇I■China8cienceandTechnologyReview掘進(jìn)機(jī)截割頭鎬齒設(shè)計(jì)與有限元分析戴宏勝(婁底市高級(jí)技工學(xué)校湖南婁底417000)[摘要]按照掘進(jìn)機(jī)截割頭設(shè)計(jì)要求完成截割頭運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析，鎬齒的空間排列與載荷計(jì)算，并對(duì)鎬齒進(jìn)行有限元分析。[關(guān)鍵詞】掘進(jìn)機(jī)截割頭鎬齒有限元分析中圖分類(lèi)號(hào)：TD421．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—914x(2014)42—0180—03在掘進(jìn)機(jī)中，截割頭是主要的工作零部件，主要承擔(dān)著破碎和分離煤巖的式中∞表示截割頭的回轉(zhuǎn)角速度，v表示截割頭的縱

2、向進(jìn)給速度；z表示任務(wù)，由于其工作狀態(tài)復(fù)雜，使得截割頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加困難。截割頭在結(jié)構(gòu)螺距。上主要由截割頭體、截齒座和截齒組成，其中有些掘進(jìn)機(jī)的截割頭上還安裝有=鎬齒的空間捧列與藏荷計(jì)算噴水座等。本文將就EBZ40~掘進(jìn)機(jī)的工作性質(zhì)，對(duì)截割頭上的鎬齒排列進(jìn)行對(duì)于掘進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō)，截齒有扁形和鎬齒形，而鎬齒形截齒一般用于縱軸式掘設(shè)計(jì)計(jì)算，完成截割頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并針對(duì)鎬齒的受力狀態(tài)完成其有限元進(jìn)機(jī)，并切向安裝在截割頭上，其安裝位置主要由切削角和旋轉(zhuǎn)角確定。分析。1、鎬齒的排列規(guī)律一，設(shè)計(jì)要求與運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1

3、)空間位置1、設(shè)計(jì)要求在縱向截割頭上，鎬齒一般通過(guò)齒座固定在截割體上，齒座與截割體之間截割頭作為掘進(jìn)機(jī)的主要工作零部件，其設(shè)計(jì)要受到諸多因素的影響，如通過(guò)焊接連接在一起，鎬齒的空間位置將由鎬齒與截割體來(lái)確定，并用齒尖圓煤巖特性參數(shù)、截割的工藝特性參數(shù)以及截割頭本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)等，截割頭的柱坐標(biāo)和鎬齒的中心線(xiàn)來(lái)描述。最佳設(shè)計(jì)目標(biāo)是：在截割頭的每一轉(zhuǎn)中，參與切削的各個(gè)截齒都能從巖石帶中(a)鎬齒尖位置切除同樣大小體積的煤巖，使每個(gè)刀齒的受力均衡、磨損量相等、運(yùn)行平衡。如圖1所示為鎬齒尖的圓柱坐標(biāo)系，對(duì)于第i

4、個(gè)鎬齒，其齒尖的坐標(biāo)為：因此對(duì)于截割頭，其設(shè)計(jì)要求主要包括：，其中Zi表示鎬齒的軸向距離，為齒尖的回轉(zhuǎn)半徑，為齒尖與(1)各個(gè)截齒受載均勻，切割平衡，振動(dòng)小-Y軸的角度，并用CO來(lái)表示截割頭的角速度，表示截割頭的縱向進(jìn)給速度。(2)截割比能耗低、截齒消耗少，(b)截齒中心線(xiàn)(3)切割效率高，無(wú)粉塵產(chǎn)生。截齒中心線(xiàn)為一空間直線(xiàn)，主要由切削角、旋轉(zhuǎn)角和安裝角組成，同時(shí)在截剖頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要滿(mǎn)足國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。如圖2所示。對(duì)于本研發(fā)的鎬齒，取切削角=45。，這樣可以確保截齒以較好2、運(yùn)動(dòng)規(guī)律截割頭工作

5、時(shí)有四個(gè)運(yùn)動(dòng)，即的位置楔人巖煤中，旋轉(zhuǎn)角隨鎬齒的安裝位置不同而變化，取=8。-35。，(1)截割頭繞本身軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于縱軸掘進(jìn)機(jī)，該運(yùn)動(dòng)主要通過(guò)液壓其目的是為了確保鎬齒在齒座中產(chǎn)生自旋，安裝角是為了能有效切割煤巖，馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)，并帶動(dòng)分布在截割頭上的截齒旋轉(zhuǎn)，是主要的切削運(yùn)動(dòng)；在主要切割區(qū)有=0，而在其它位置則有口=30。-70。(2)水平擺動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)將通過(guò)水平回轉(zhuǎn)油缸控制回轉(zhuǎn)平臺(tái)的擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，實(shí)現(xiàn)煤巖的橫向切割，此時(shí)截齒尖的運(yùn)動(dòng)軌跡為平面擺線(xiàn)，其方程為：、、一X+(．y—v)=r

6、(式一1)式中v為水平擺動(dòng)的速度，，．表示截齒刀尖的回轉(zhuǎn)半徑t(3)上下升降運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)將通過(guò)上下升降油缸控制工作機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖的上下切割，此時(shí)截齒尖的運(yùn)動(dòng)軌跡為平面擺線(xiàn)，其方程與式(6—1)相類(lèi)似，式中v為上下升降的速度，(4)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)將通過(guò)縱向進(jìn)給油缸來(lái)驅(qū)動(dòng)。與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖的縱向切割，此時(shí)截齒尖的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓柱螺旋線(xiàn)，其方程為：(a)lX+Y=，1JA陽(yáng)BX：，．sin—COz(式一2)【v(b)(c)圖4截割頭鎬齒的受力情況圖1鎬齒尖的坐標(biāo)系圖2位

7、置截齒4l——齒座2——鎬齒3——硬質(zhì)合金刀具4——卡環(huán)圖3截割頭的外形輪廓圖5鎬齒的安裝示意圖l80{科技博覽