雙向螺旋線截割頭齒座組焊定位工裝設(shè)計

許玉善

（佳木斯煤礦機械有限公司工藝研究院，黑龍江佳木斯154003）

1 引言

隨著我國制造水平的提升，掘進(jìn)機采用橫軸采掘形式也越來越多。橫軸掘進(jìn)機左右兩截割頭外形尺寸和齒座參數(shù)相同，但齒座螺旋排列方向相反，一個右旋另一個左旋。

掘進(jìn)機核心部件截割頭是組焊而成，齒座定位更是組焊前的重要工序。因齒座在圓球面上定位要約束6個參數(shù)，必須專用工裝才能實現(xiàn)。現(xiàn)介紹用同一工裝在兩截割頭上定位齒座螺旋排列方向相反，其它參數(shù)對稱的設(shè)計方法。

2 截割頭結(jié)構(gòu)及參數(shù)說明

2.1 截割頭結(jié)構(gòu)

齒座雙旋向截割頭如圖1所示。現(xiàn)以EBH150掘進(jìn)機左旋截割頭為例說明結(jié)構(gòu)和參數(shù)情況。截割頭是以截齒體尖為設(shè)計原點，在截割頭體上根據(jù)需要布置齒座。

2.2 齒座定位參數(shù)意義解析

圖1 齒座雙旋向截割頭俯視圖

圖2中截齒座位置參數(shù)是定位齒座所需6個參數(shù)值：（1）截齒體尖原點軸向參數(shù)Z、徑向參數(shù)R、圓周參數(shù)θ。這三個參數(shù)確定了截齒體尖原點空間位置。（2）截齒體中心軸線與截割頭中心軸線空間夾角β，參數(shù)β不但確定齒尖位置，還確定截齒體受力的方向，它是改變截割體的受力方向的一個要素。（3）齒座轉(zhuǎn)角α，此參數(shù)是某齒座以齒尖點為中心，以齒尖與截割頭中心軸線的連線（此連線的夾角即β）為軸（見圖5），為改變某齒座的受力方向而轉(zhuǎn)的角度。（4）齒座升角γ，它是齒尖原點作圓周運動時截割體軸線與切線方向的夾角（見圖2）。

圖2 EBH150左旋截割頭結(jié)構(gòu)及齒座位置參數(shù)表

3 工裝件的組成

根據(jù)齒座參數(shù)意義用單件工裝或組合件對各齒座參數(shù)分別定位約束。

3.1 工裝件定位原理

圖3 截齒座組焊定位工裝簡圖

圖3是左旋截割頭定位工裝安裝圖，利用截割頭體上端孔安裝定位盤8，再通過支板5、軸10和螺母9將彎板1組裝在截割體上，并可繞軸轉(zhuǎn)動。螺母9可調(diào)整彎板高度，彎板上齒尖原點與定位組件3上齒尖原點相重合，連板2（見圖4）上銷軸插入彎板孔內(nèi)，下端與圖5定位組件相聯(lián)。齒座經(jīng)夾板固定后，再利用刻度盤6圓周邊緣上刻度即值，初定每個齒座位置。

圖4 連板簡圖

3.2 Z、R、θ、β參數(shù)定位約束

根據(jù)各齒體原點參數(shù)軸向Z、徑向R及齒體軸線與截割頭軸線夾角β值確定彎板上每對孔的位置和齒體方向，則Z、R及β參數(shù)得到定位。即彎板上每對孔中心連線與截割頭中心軸線夾角即是β值。各齒原點圓周θ值是由彎板繞軸旋轉(zhuǎn)在底部刻度盤圓周上刻度確定的。

3.3 α、γ參數(shù)的定位

聯(lián)合幾個圖可看出，圖4連板和圖5定位組件，它們是聯(lián)接彎板固定齒座并使齒座按要求轉(zhuǎn)動的組合體。

圖5定位組件中，軸與上端組件套相聯(lián)，軸與定位軸中間由連板相聯(lián)，上面裝有刻度板，定位軸穿入齒座孔內(nèi)，再配合夾板（左右各1）固定齒座。齒座繞定位軸轉(zhuǎn)動的角即為α角，圖4中的指針和圖5中的刻度板即為確定α角而設(shè)，α角有“+、-”之分，可根據(jù)圖紙參數(shù)要求調(diào)整。

圖5 定位組件簡圖

連板與定位軸夾角是按γ值加工而成。由此定位組件確定了α、γ兩參數(shù)。

綜上所述，齒座的6個要素由圖3中彎板1（定位孔）確定參數(shù)Z、R、β，通過彎板1轉(zhuǎn)動在刻度盤上確定參數(shù)圓周θ。另外參數(shù)α、γ由圖5定位組件配合圖4連板聯(lián)合確定。

4 齒座螺旋方向的選擇

通過工裝定位約束了齒座6個基本要素，從圖3、圖5可看出，齒座螺旋方向是由截齒體的方向確定的，把定位組件定裝在彎板前面，齒座螺旋方向呈左旋向，如圖3所示。相反把定位組件旋轉(zhuǎn)180°。安裝在彎板后面齒座螺旋方向則呈右旋向，兩截割頭齒座螺旋方向相反，其它參數(shù)相同。

5 結(jié)語

通過對不同螺旋方向截割頭齒座定位工裝設(shè)計的闡述，6個參數(shù)均利用工裝件得以準(zhǔn)確定位約束，彎板與定位組件再用兩種不同安裝方式選擇了齒座螺旋方向，根據(jù)需要組立左旋或右旋截割頭，使用方便，一直應(yīng)用于生產(chǎn)中。

我公司是專業(yè)生產(chǎn)掘進(jìn)機工廠，有幾十種規(guī)格，截割電機功率從55kW至350kW。近十種產(chǎn)品榮獲國家或省科技進(jìn)步獎，產(chǎn)量和質(zhì)量在行業(yè)中名列前二位。本工裝應(yīng)用至今已20余年，證明截割頭齒座組焊定位工裝設(shè)計是成功的。