采煤机胀销组件应用与研究.pdf

第3 2 卷第1 2 期煤矿机械 V o l3 2 N o ．1 2 竺 竺型丝 翌竺 翌竺 采煤机胀销组件应用与研究 膏士铁。刘晓辉，王振德。张远芳 f 三一重型装备有限公司．沈阳1 1 0 0 2 7 1 摘要从设计经验出发。归纳胀锖组件结构特点及其尺寸关系．并通过A n s y s 进行有限元分 析。计算胀销组件与阶梯直轴的强度安全系数及变形量。结果表明相同工作环境下。胀销组件具 有较高的强度安全东敷与较小的变形量。综合考虑胀销组件便于拆卸的特点，得出胀销组件相对 传统阶梯直轴具有较高的优越性。提出采煤机上应用胀销组件的建议。 关键词采煤机；胀镐；强度；变形量 中图分类号T D 4 2 1 ．6文献标志码B文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 1 1 2 0 1 9 9 0 2 A p p l i c a t i o na n dR e s e a r c hi nS a l e sE x p a n s i o nC o m p o n e n t so fM i n e r G A OS h i - t k , L I UX t ∞- - h u i , W A N GZ h e n - d e ，Z H A N GY m m - f a n g S a ．yH e a v yE q u i p m e n tC o ．，6 t d ，S h e n y a n g11 0 0 2 7 ．C h i n a A b s t r a c t F r o mt h ee x p e r i e n c eo fs p e c i f i cd e s i g n ，i n d u c t i o nt h ep r i n c i p l ea n dt h es i z er e l a t i o n s h i p so f s a l e se x p a n s i o nc o m p o n e n t s , a n dt h r o u g ht h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i st oc a l c u l a t ei n f l a t i o nc o m p o n e n ta n d s t e p p e do f ft h es t r e n g t ho fd i r e c ta x i ss a f e t yf a c t o ra n dd e f l e c t i o n ．T h er e s u l t ss h o w e d u n d e rt l l eg a m e w o r k i n ge n v i r o n m e n t ，e x p a n s i o no fm a r k e t i n gc o m p o n e n t sw i t hh i s hs t r e n g t hs a f e t yf a c t o ra n dt h es m a l l d e f o r m a t i o n ．C o ns i d e f i n gt h ee x p a n s i o no fm a r k e t i n gc o m P O n e n t st of a c i f i t a t et h ed e m o l i t i o no ft h e c h a r a c t e r i s t i c so fs w e l l i n go b t ai n e dc o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a ll a d d e rs o l dd i r e c ta x i sC O U l l 3 n n e n t0 f h i g l Is u p e r i o r i t y ，a p p l i c a t i o no fp r o p o s e de x pa n s i o no fm i n e ro nt h ec o m p o n e n t so ft h ep r o p o s e ds a l e ． K e yw o r d s m i n e r ；e x p o n s i o n p i n ；s t r e n g t h ；d e f o r m a t i o n 0 前言 随着采煤技术的发展．采煤机已逐步成为整体 可分离的积木式结构。如图1 所示．采煤机组由牵 引部9 、行走部7 、截割部2 、破碎部1 及电控部l O 等组成．通过联接件使各部形成采煤机整体。联接 件起着整机一体化的重要作用．尤其是工作在具有 相对运动铰接处的各个销轴．它们的强度及拆装难 易程度直接影响采煤机整机的工作效率与安全情 况。因此，采用何种联接方式以保证采煤机安全、高 效的作业尤为重要． 1采煤机联接方式比对 1 ．1 传统阶梯直轴联接特点 如图2 所示．传统采煤机联接部位采用阶梯直 轴进行联接．此种联接方式主要特点在于采用一根 呈阶梯状直轴串接被联接件．通常尺寸关系为D l 一 1 0m m D - D 一1 0t o n i 。阶梯直轴从大孔端装入．嵌入到 合适位置时盖上挡板．以防止阶梯直轴的轴向窜动。 图2 所示为传统阶梯直轴配合．由于井下作业 面为潮湿、粉尘环境．阶梯直轴通常会锈死在配合 处．为拆卸造成极大的难度，个别情况下需要采取 炮崩的方式。工作效率低．且存在安全隐患。 1 ．2 账销组件联接方式 胀销组件结构采用两端呈锥度的锁紧套与中 1 二。二■0 “部销轴配合使用 见图4 ，通过中心高强度长螺栓 啊1 垂量棚 一⋯⋯⋯⋯⋯一。“ 一⋯⋯一’一 1 ．破碎部2 截割部3 J j ’6 、 彀接处z 行走部幛引部1 0 ．电控部将2 个锁紧套与中间销轴紧固，锁紧套上开有若干 通信问题也日趋复杂．因此C A N 总线技术在防爆柴 趋势【J ] 矿山机槭．2 ∞4 9 2 0 - 2 1 ． 油机车自动保护装置及其他控制系统上的应用已 [ 3 l a t 焯周伟汽车电系电磁干扰源U ] 武汉汽车工业大学学报1 9 9 9 ，2 1 妻叁竺篓呈孳毫璺。．粤为多曼登兰蛩孝竺整量苎⋯；茹伟光，孙勇。等．c A N 总线在矿用肇油机车安全保护幕统中 气控制方案实现最优化和现代化矿井能实现防爆 一应用磊≥要萑；；j 亍荏分析⋯．I 矿自动化．2 0 1 1 1 5 蛳 柴油机车运输全矿井监控系统提供了强有力的技 f 5 ] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局．堪矿安全规 术支持。程【s ] 北京壤炭工业出版社，2 0 0 9 参考文t 作奢蕾介王帆 1 9 8 5 一 ．陕西旬阳人．助理工程师．在中国煤炭 [ 1 】李飞，陈亚．一种新型的腔轮车安全保护装置[ J ] ．工矿自动化， 科工曩团太原研究院工作．主要研究方向堞矿电气自动化．电于信 2 ] 李罅俸，陈子韩．我日煤矿地下无轨辅助运输设备的现状与发展责任螭辑马宝玲收稿日期2 0 1 I * 2 7 一1 9 9 一 燕 万方数据 生 型 墨堡垫竖堕塑堡壅塑皇墅壅二壹主壁簦笙 鲞笙 塑 个开放型槽．保证锁紧套与中心销轴配合时具有一 定的膨胀量，保证联接的稳固性。根据具体情况，可 在锁紧套上设置若干顶丝7 L ．在拆卸过程中可先将 长螺栓卸下．然后通过顶丝将锁紧套顶出．最后拆 出中间销轴，操作简单、安全，可降低劳动强度．提 高拆卸效率。 惑四 围2 阶梯直轴组件 1 ．螺栓2 挡板3 阶梯销轴 j “ 妒 J 图3 阶梯直轴联接 4 饮接耳2 中间耳3 阶梯销轴 翥 图4 胀销组件联接 1 、4 铰接耳2 中间耳3 ．胀销组件 2 胀销组件结构原理 如图5 所示。为胀销组件．其中中心销轴与两 端锁紧套为关键零件。中心销轴为铰接枢纽的关键 部位．它直接承受剪切力及采煤机各部件相对运动 时产生的摩擦力，因此要具有较高的强度。两端锁 紧套是胀销组件极具特色的部分．中心销轴与锁紧 套具有自锁角度相配合．中间通过高强度长螺栓联 接在一切．实现锁紧功能。 囊 ． j 。 r H ‘二‘t ； 粒。l 。 圭一一 。 ‘ 、 ‘● u 圈5 胀销组件 1 ．锁嚷套2 长螺栓3 护板4 螺母5 螺栓6 中心销轴 如图6 所示．中心销轴中部有通孔．两端呈锥 形分布，锥度大小符合自锁性要求 口≤8 ．5 3 0 ，属于 胀销组件的核心件．完成整个联接的支撑受力，同时， 与锁紧套配合进行锁紧。整体锻造而成．根据工作位 置及环境选择热处理方式．通常要求渗碳硬化层深度 1 ．4 , , - 2 ．0m m ．表面淬火硬度H R C 5 6 - 6 0 ．芯部淬火硬度 H R C 3 6 - - 4 2 ．具有较高的使用强度及耐磨性。 围6 中心销轴 如图7 所示．锁紧套上开有4 个开放型槽，其 中一处开到圆心处，保证锁紧套与中心销轴配合时 具有一定的膨胀量。锁紧套外圆尺寸D o D 5 便于 中心销轴的拆出 ，楔形面自锁角度日≤8 ．5 3 。，厚度 日≤铰接耳厚度‘，开槽宽口 2 3m m ，开槽端圆直径 西 撕．端面处设置若干顶丝} L ，拆卸时通过顶丝将 锁紧套顶出．然后拆出中心销轴。 圈7 锁肇套 3 强度计算及分析 3 ．1 材料属性参数的确定 为便于研究2 种联接销轴的强度．拟定胀销组 件阶梯直轴材料为4 2 C r M o ．最大许用应力 ￡r , 5 5 0M P a 材料最大许用剪切应力为0 ．5 口． 2 7 5M P a 。 计算选用材料弹性模量E 2 ．0 6G P a ．泊松比N 0 ．3 ，零件密度p - - 7 ．8 e 0 6r a m 弧g 。 3 ．2 胀销组件有限元分析 通过胀销组件应力云图 略 可以看出胀销组 件最大剪应力 ‰ 1 8 0 ．0 3M P a 材料最大许用剪切应力 [ , N - - o ．5 0 ％ 2 7 5M P a 可计算出此胀销组件强度安全系数 ／1 1 [ o - ] ／o ．． 2 7 5 ／1 8 0 ．0 3 1 ．5 2 8 从胀销组件总变形云图 略 分析可知．最大的位 移出现在胀销组件的中部上侧．最大变形量约为0 ．0 5 5 ． 3 ．3 阶梯直轴有限元分析 通过阶梯直轴剪应力云图 略 可以看出胀销 组件最大剪应力 口。。。F 3 0 7 ．6 8M P a 而材料最大许用剪切应力 [ 口] 0 ．5 口, 2 7 5M P a 可计算出此阶梯直轴强度安全系数 啦‘ [ 口] ，正咂 2 7 5 ，3 0 7 ．6 8 0 ．8 9 4 从阶梯直轴总变形云图 略 分析可知．最大的位 移出现在胀销组件的中部上侧．最大变形量约为 0 ．1 1 8 。 4 结语 相同工作环境下，胀销组件强度安全系数为 1 ．5 2 8 ．阶梯直轴的强度安全系数仅为0 ．8 9 4 胀销组 件最大变形量为O ．0 5 5 ．阶梯直轴最大变形量为 0 ．1 1 8 ．可以看出，胀销组件比阶梯直轴具有较高的 强度性能及较小的变形量。综合考虑胀销组件便于 拆卸的特点，提出采煤机上应用胀销组件的建议。 参考文献 [ 1 ] 李兵。何正嘉．胨雪峰A N S Y S W o r k b e n c h 设计、仿真与优化[ M ] 北京清华大学出版社．2 0 0 8 ． [ 2 ] t 8 亮．煤矿机械化开采[ M ] ．北京化1 2 丁业出版社．2 0 0 8 一催者简介高士铁 1 9 8 5 一 ．辽宁簿城人，机械T 裎师．工擎顽 ，生些王壅j 匕_ 大兰，旦从塞墨撵毋的型工韭一 一 责任编辑马宝玲收稿日期2 0 1 1 0 6 一1 5 万方数据