矿用梭车转向块加工工艺研究论文

时间:2021-08-31

  摘要:转向块是矿用梭车转向机构的核心零件,要求其传力平稳,精度保持性好,故加工精度高。对转向块的2种加工工艺的优劣进行了分析和比较;并结合实际应用,证明了改进后的加工工艺的优越性,为同类零件的设计和加工提供了一定的参考价值。

矿用梭车转向块加工工艺研究论文

  关键词:梭车;转向块;加工工艺;改进设计

  梭车是煤矿井下实现短距快速运输的一种无轨胶轮车辆,作为短壁机械化开采的重要设备之一,其主要功能是将连续采煤机的煤转运到给料破碎机上。梭车采用空间连杆全轮转向机构,由转向油缸推动转向块回转,转向块回转的同时驱动拉杆带动转向臂连同轮边减速器、轮胎一起回转。两侧转向块之间通过同步轴进行连接,保证了两侧轮胎转向的同步性。转向块是梭车转向机构中的关键零件,它担负着运动转换、传递动力的功能,因而要求其加工精度高,传力平稳,精度保持性好。本文对矿用梭车转向块的2种加工工艺进行了分析和比较。矿用梭车转向块的零件如图1所示。

  1工况特点分析

  (1)抗腐蚀性煤矿机械由于受煤矿所在地质和环境的影响,在井下作业,腐蚀现象比较严重,不仅有大气污染腐蚀(采煤废气、燃煤废气),还有大量的煤矿污水和各种酸、碱性腐蚀及化学腐蚀,所以,转向块应具有一定的抗腐蚀性,能够适应恶劣、复杂的工作环境;(2)强度高转向块为梭车转向系统的主要传力零件,其在高低速行驶、复杂工况条件下的转向和制动,均需要零件材质具有强度高的性能;(3)抗冲击性巷道底板不平整,甚至存在大范围的沟坑;梭车在高速行驶工况下转弯、停启均会造成煤与轮胎间剧烈撞击,这种碰撞力会通过转向机构传导至转向块,这些工况要求转向块不但具有高强度,而且应具有抗冲击性和过载能力;(4)工艺性转向油缸推动转向块回转,转向块驱动拉杆带动转向臂、轮边减速器、轮胎一起回转,两转向块与同步轴通过花键联结,转向块的机加工艺复杂,要严格控制加工流程;(5)可靠性由于井下条件的特殊性,检修作业比较困难,若转向块在使用中失效,将影响作业效率,降低了整机的可靠性。所以,要求该零件具有较高的可靠性。根据零件的使用性能、工艺性能,确定转向块的材质为Q550。

  2原加工工艺分析

  2.1原工艺路线

  原材料→备料→划线→粗加工→探伤→精加工*中国煤炭科工集团有限公司青年基金项目(2016QN013)(dH7、准40H8、准52H7、…)→两件配作,装入工艺销dh6→调整转向块,使两孔准40H8间距L=L1±0.15→固定转向块→配作销孔2×准10H7→装入圆柱销10m6×90→取下工艺销dh6→加工内花键→打标记→检验→入库。转向块配作加工图如图2所示。

  2.2主要问题

  (1)工艺销孔2×准10H7取值的合理性分析转向块背靠背合套加工,单件零件(工艺孔区域)的厚度为35mm,2个零件累加厚度为70mm,且由于自身结构设计需要,两零件间打销孔区域存在间隙,间隙为4mm,如图2(b)所示。这个间隙使得零件配作是二次装夹。根据加工实践,将准10H7孔深度加工至74mm,钻孔垂直度偏差过大,无法保证公差要求。(2)工艺销孔2×准10H7加工前需固定2个转向块,固定方式的选择问题根据工艺设计要求,两转向块需采用一定方式固定后,才能进行下一钻孔加工工序。而零件的固定方式存在困难。若采用虚焊固定,可选择4点:A点;B点;C点;D点(见图2(a))。而实际上,A点、B点、C点并无直接接触、间隙为4mm,虚焊固定实际操作存在困难,且焊接工艺本身可导致两零件存在一定位移量,使得L=L1±0.15无法保证,故焊接固定方法无法采用。在实际操作上,装夹固定方法也同样存在困难,精度要求难以保证,加工成本高。(3)配件更换问题图纸设计要求转向块打标记配对使用,在实际使用一定时间后,转向块精度降低,无法满足使用要求时,需要更换。因转向块配作加工,必须更换2个,导致转向块的互换性差,设备后期维护成本高。这种加工方法主要优点是,由于配作加工,配对使用,故对内花键相位偏差加工精度要求低。

  3改进后的加工工艺分析

  在对转向块第1种加工工艺路线的优缺点进行分析的基础上,提出了该零件的第2种加工工艺路线:原材料→备料→划线→编程→机加各面、孔(准dH7加工至位;粗车孔准40H8、准52H7,留余量;精加工各面)→机床划线(2×准10H7)→线切割内花键→精加工孔准40H8→精加工锥孔准40H8→检验→入库。这种加工工艺路线避免了第1种工艺路线存在的缺陷,解决了因合套加工存在的问题,主要优点:①由于单件加工,每个零件相互均可互换,提高了互换性;②在对失效零件进行更换时,降低了维护成本;③加工工艺性好,便于批量生产;④降低了废品率,提高了经济效益。但第2种加工工艺对机床加工精度要求高,一般需要加工中心完成整个加工工序。

  4结语

  转向块是梭车转向机构的关键零件,在进行转向块工艺设计时,应结合零件的工况特点、配件更换、加工成本等,制定较合理的加工工艺流程,并选择最优方案。采用第2种加工工艺加工的转向块,在整机安装调试时顺利通过,在煤矿井下服役1a,没有发生因加工问题所导致的转向系统故障问题,从而验证了改进后工艺路线的可靠性。

  参考文献:

  [1]马凯.梭车传动轴与轮胎动态干涉的分析研究[J].煤炭技术,2016,35(1):245-247.

  [2]张东宝,王静.矿用破碎转载机破碎机构的改进设计[J].煤矿机械,2015,36(4):205-206.

  [3]张东宝.矿用滚珠丝杠的热处理工艺探讨[J].煤炭技术,2014,33(8):247-248.

  [4]杨久书,李大新,杨秀玲,等.薄壁轴套加工工艺及工装分析[J].新技术新工艺,2013(5):18-19.

  [5]成大先.机械设计手册[K].北京:化学工业出版社,2007.