拆柱机夹紧机构元件的设计探讨.pdf

1 9 9 9年 第 8期 煤矿机械 1 3 文章 编号 1 0 0 3 0 7 9 4 1 9 9 9 0 8 0 0 1 3 - 0 4 拆赶 栅夹紧机构元件硇 殳计搽翻 ’ 4 2 4 5 0 6 资 兴 矿 务 局 嘉 禾 煤 矿 阵 春 秀7 Z 7 摘 要通过 时拆 柱机 的几 种夹紧机构 、 夹紧元件 的设计探讨 ， 寻求设计一种 最 ／ _ - ● _ 一～ 优 的 夹 紧机 构 。 1 引 言 美键词 ； 垫塑垂 ； 堡苎篓苎 中 图 号 TD4 0 7 文 献 标 识 码 A 我 矿 的 拆 柱 机 先 后 采 用 了 抱 箍 型 和 三 爪 型 两 种 夹 紧 机 构 。 这 两 种 夹 紧 机 构 在 使 用 过 程 中都 存 在 一 定 的 缺 陷 ， 无 法 夹 紧支 柱 。 最 新 设计的一套偏心 轮夹 紧机 构 ， 通 过 2 a运行 ， 使 用 效 果 良好 。 2原有夹紧机构存 在的 问题 2 ． 1抱 箍型 夹 紧机 构 如 图 1所示 ， 抱箍 型 夹 紧机构其 元件 是 用 一 圆形 开一缺 口。 其 工作原理是 通 过外 加 原 动力 Q。 、 Q。 来压 紧抱箍 ， 使抱 箍变形 而抱 紧 支柱 。 这 种设 计从 原 理 上 看 是 可 行 的 。 但 在 拆 柱 时 ， 抱 箍 经 常 夹 不 紧 支 柱 而 无 法 拆 卸 支 柱。 分析其原因有 以下几种 。 1 当 Q 一 Q ， 且 支 柱 放 置 在 抱 箍 的中 心 位 置 时 ， 抱 箍 与支 柱 的 接 触 面较 大 ， 兜 紧 效 果 较好 。 2 在 实际操 作 中 ， 外 加 原动 力 常 出现 Q。 ≠ Q 的 现象 ， 且 被 拆 支 柱 也 常难 以放 至 中 心 位 置 。 故 当外 加 原动 力 Q。 与 Q 不 相 等 时 ， 抱 箍 的变 形很难 达到设计要 求的变形 ， 而使 抱 箍 与支 柱 间 的 接 触 面 积 减 少 ， 夹 紧 力 也 随 之 减 小 。 图 1抱 疆 型 夹 机 构 1 ．支柱2 ．抱羹 3 由于 要拆卸 的支柱一 般为在井 下使 用 了一 段时 间后 升井要修理 的支 柱 ， 这些 支 柱大多表面锈蚀严重 ， 粘附物多 。 当拆柱机兜 住 支 柱 启 动后 ， 由于转 动 和 振动 ， 支 柱上 的锈 斑 和粘 附 物 脱 落 ， 而 夹 紧 机 构 又无 恒 力 补偿 和 自锁 装置 ， 故 抱箍和支柱之 间存 在新 的间 隙而 无 法 夹 紧 支 柱 。 此 时若 要 再 次 夹 紧 ， 必 须 重新操作夹紧机构 ， 而此种夹紧机构操作较 将 数 据 自动代 人计 算 、 比 较 ， 得 出结 果 ， 从 而 避 免 人 工读 数 、 计 算 时 出 现 的误 差 ， 提 高 了工 作 效 率 ， 而 且使 试 验 的 收集 、 调 用 都 实 现 计 算 机 化 。 参 考 文 献 1 王正良． 微机电{ 点 拉簧技术[ M] ．大连 大连理工大学 出 版 牡 ． 1 9 9 3 2吴末辉． 张波 ． 轻橙学习Vi s u a l B s i c 4 ． o [ M] ． 北京 清 华大 学 出盅 社 ． 1 9 9 7 3 J o h n C l a r k C r a i g ． M i e r c o f t Vi s u a l B a s i c 4 0开 发 员 指南[ M] ．电子工业出版社． 1 9 9 7 作者筒 升 ；唐 兵 ， 1 9 6 2年生 ． 1 9 8 3年毕 业 于淮 南 矿韭 学院 机 电工程 幕 ． 1 9 8 3年 7月 至 1 9 9 2年 。 在 淮南矿 务局潘 一 矿 从事鲸 栗 机 电技 术 工作 ． 1 9 9 5年 7月毕 业于 中 国矿业 大学 北京研兜 生部 ， 获 工学班 士学位 - 1 9 9 8年 7月毕 韭于 中 且矿 业大学北 京拉 区 ． 获工学 博士学位 ． 1 9 9 8年 7 月 日拉任 教 ． 占 L 事 教学和 科研 工作 ． 1 9 9 2年 以来 ． 曾公 开发表 学 术论 文 8篇。 收穑 日期 1 9 9 9 0 4 1 2 维普资讯 1 4 煤矿机械 1 9 9 9年 第 8期 困难 ， 反 复 操 作 劳 动 强 度 大 ， 工 救 低 。 2 ． 2三 爪型 夹 紧机 构 如 图 2所 示 ， 三 爪 型 是 一 种 较 普 通 常 见 的 夹 紧 机 构 ， 虽 然 避 免 了 因 支 柱 不 能 准 确 放 置 在 中 心 位 置 而 影 响 夹 紧 效 果 的 问 题 ， 但 仍 然 无 恒 力 补 偿 装 置 。 在 夹 紧 支 柱 且 拆 柱 机 运 转 中 ， 当 支柱 上 的锈 斑 和 粘 附 物脱 落 时 ， 三 爪 与 支 柱 之 问 仍 然 存 在 问 隙 而 失 去 了夹 紧 的效 果 。 瞠 I 2三 爪 型 夹 紧 机 构 1 ．支 柱 2 ．卡 爪 3偏心 轮 夹 紧机 构 、 夹 紧 元件 的设 计 由于 以 上 两种 夹 紧 机 构 均 不 能 有效 地 夹 紧 支 柱 ， 因 此 笔 者 在 总 结 了前 人 研 究 成 果 的 基 础 上 ， 设 计 了一 套 带 棘 齿 的偏 心 轮 型 夹 紧 机 构 ， 如 图 3所 示 现 将 该 机 构 夹 紧 元 件 一 偏 心 轮 的 主 要 设计 参 数 表 述 如 下 。 图 3 偏 心轮 夹 紧机构 I ．位心 轮 2 支柱 3 ．半圆支承裴 3 ． 1偏 量 偏 心轮 的偏 心量 的大 小 影 响 其 夹 紧行 程 。 夹 紧 时 偏 心 轮从 0转至 y一 1 8 0 。 ， 但 为 操作方便 和机 构结构紧凑 ， 限制板转 角控 制为 4 5 ， 如 图 4 所 示。 机构工作时 ， 偏心 轮从 y一 0 转 到 4 5 。 ， 即利 用一 段 圆弧 o B， 这 时 偏 心 轮 行 程 为 5 一 h 一 h o R e c o s 4 5 。一 R 一 1一 c o s 4 5 。 故 。 F 叉 由 于S S S S ； S 式 中S 装卸支柱方便 所需的空隙 ， 取 S1 0 ． 3I nm S 。 夹 紧 元 件 弹性 变 形 的 补偿 量 ， S2 W 了 H ， 夹 紧 力 夹 紧元 件 的刚 度 取 S2 0 ． 0 5 mi l l S 支柱 在夹 紧 方 向上 的 尺 寸 误 差 补偿 量 ， 底 座 l 1 7mm， 缸 体 外 径 l 1 2I n m， 考 虑 到 锈 蚀 等 因素 ， 取 S 。一 7mm S ． 行 程 储 备 量 ， 考虑 偏 心 轮制 造 误 差 及磨 损 ， 取 S 4 0 ． 1 5 mi l l 由此 可 得 S 一7 ． 5i n m ￡25． 5m m 取 图 4 偏心 轮行程 计算示 意 图 3 ． 2偏 心轮 半径 R 偏 心 轮 偏 心 量 确 定 以 后 ， 偏 心 轮 半 径 主 要 取 决 于 自锁 条 件 ， 即 去掉 原 始 作 用 力后 ， 要 维普资讯 _ 1 99 9年 第 8期 煤矿机械 1 5 使 偏 心 轮 继 续 保持 夹 紧 力 。 这 时 ， 偏心 轮 受 力 情 况 如 图 5所 示 ． 所 受 的 力 小 轴 给偏 心 轮 的 反 作用力 R 及支柱 的作 用力 ， 这两个 力 应大 小相 等 ， 方 向相 反 ， 才 能 达 到 平衡 。 因而 e s i n45 。 t g 一R -- c o os 45 n 0 t g 口 一 t g e s i n 丽 4 5 ms 4 5 。 因 0很 小 ， 为简 化 计 算 可 忽略 ， 则 R ￡ s i n 45 c 0 s 4 5 z R ≥ c 0 s 4 5 ≥ 6 4 ． 1 2m 取 R 一 6 5mm 式 中 偏 心 轮 与支 柱 摩 擦 系 数 ， t g 0．4 ． o I I ／ ／ ‘／ l ＼ l 、 ， 图 5偏 心轮 受力情 况 3 ． 3夹綮 力 及 手 栖 长 度 L 根 据 实 测 可 知 ，在 一 般 情 况 下 ≤ 3 0 0 0 N， 夹紫 时， 偏心 轮上作 用 的力 有手 柄 上 的原 始力 Q 见 图 6 、 轴 销处 反作 用力 Rf 以及支柱反作 用力 W 夹紧反 作用力 及 摩擦力 F 台 力 ， 三者应处于平稳状态 。 对 转 动 中 心 o 取 转矩 可 得 t QL W e s i n 一 F2 R e c o s T R 。 一0 其 中 ， F2 一 ， R ≈ W ， P r p l 。 式 中 L 力 臂 长 小 轴 与偏 心 轮 摩 擦 系 数 ， 取 一0 ．1 支柱 与偏心轮摩擦系数 ， 取 z 一0． 4 R 偏 心 轮半 径 Q 手柄 上 的作 用 力 手推 力 ， 取 Q 1 1 1 0N L 兰 w| [ Rr 1 ￡ s i n z c o s 7 ] Q 3 0 0 0 r 0 ． 4 6 5 1 5 0 ， 1 2 6 s i n 4 5 一 0 ． 4 c o s 4 5 。 ] 1 1 10 1 03m m 取 L 1 0 5mm。 图 6倔 心 轮 上 作 用 力 3 ． 4 应说 明 的 两个 问题 1 在 上 述 式 中 ， 取 3 0 0 0 N 是大 多 数 支 柱拆卸时 的情 况 ， 实际上有少 数支柱需 要 的 夹 紧 力 远 大 于 此 值 。 若 按 上 述 公 式 计 算 ， L 将 按 此 比例增 大 ， 实 际 上 拆 柱 机 整 体 结 构 已 定 ， 即机 身 、 导轨 及 主 轴 的相 对 位 置 已确 定， L已 不能 无 限 度地 加 大。 为 了解决 此 问 题 ， 需在结构方面加以改善 ， 如加大构件 的厚 度 、 选 好 材 质 等 ， 当手 推 夹 紧 力 不 够 时 ， 可 用 手 锤 敲 ， 用 冲 击 力 以加 大 夹 紧 力 。 维普资讯