尾槽可转动式一运机槽间转动处侧挡板以折页滑移式连板替代弹簧侧板的优化设计

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尾槽可转动式一运机槽间转动处侧挡板以折页滑移式连板替代弹簧侧板的优化设计

王晓勇

（沈阳北方重矿机械有限公司 掘进机事业部，辽宁 沈阳 110142 ）

[摘  要]  尾料槽可转动式一运机是煤矿开采机械较常使用的，如联采机，装岩机等都有采用。随着对掘进机工作适用性要求的提高，一些特型掘进机也开始对其一运机引入可转动式尾料槽功能。由于料槽间有相对转动的要求，转动处槽侧挡板就必须是可变动的，以往常见的设备多采用滑移结合弹性弯曲的弹簧板来完成料槽的侧挡功能。本文提出了以折页滑移式连板取代弹簧侧板来完成料槽的侧挡功能的方案，可免去特殊弹性材料的使用，降低了成本，机械结构弯曲应力大为降低，且结构简单；同时文中进一步给出的采用折页滑移式连板做侧板的优化设计方法，在实际设计中起到了作用，具有一定的指导意义和借鉴价值。

[关键词]  煤矿开采；一运刮板运输机；结构弯曲应力；含一移动低副的四连杆机构原理；优化设计。

1        问题的提出

煤矿开采设备中常会遇到一种尾料槽可转动式的一运机，如在联采机，装岩机上都有采用。近来开发的特型掘进机，由于特殊作业的要求，也开始引入具有可转动式尾料槽功能的一运机。由于有转动的要求，在前后料槽间的转动处两侧的侧挡板必须是可变化的。现在常用的侧挡板是由特殊弹簧板制成的，弹簧板一端与尾料槽螺栓紧固，另一端安装在前料槽的滑道里，实现其可滑移性。当尾料槽与其前料槽发生相对转动时，弹簧板会在前料槽的滑道里发生相应滑移，同时发生相应的弯曲变形，以满足角度变化的要求。由此可见，使用弹簧板存在二点不足，需要给予解决：（1）材料较为特殊；（2）为满足转角变化，弹簧板要有弯曲变形，由此机械的相关部位会有较大的应力。

2  槽间侧挡板以折页滑移式连板替代弹簧板的方案

为了解决使用弹簧板作具有相对转动关系的料槽间侧挡板存在的不足，笔者提出以折页滑移式连板替代弹簧板的方案。此方案为：由前料槽铰接折页板的一端，折页板的另一端与滑移板的一端铰接，然后滑移板的另一端安装在尾料槽的滑道里。当前料槽与尾料槽间发生相对转动时，折页板会发生相应的转动，滑动板会发生相应的滑动，二者运动相结合实现料槽转动侧边的围挡。

由这一方案分析可见：（1）此方案是对含一移动低副的四连杆机构的运用，在料槽间发生相对转动时，折页板和滑移板组合的运动是唯一的，运动原理可行；（2）由于有铰接和滑动低副的作用，弯曲变形已不再需要，弯曲应力被大为减小，力学性能好；（3）不需采用特殊材料，制造成本减低；（4）原弹簧板形成的围挡呈圆弧状；而折页板滑移板组合形成的围挡呈折线状，对刮板链组运行的平稳性可能有影响。这是下面要进一步解决的问题。

3 折页滑移式连板的优化设计

由上节的初步分析可见，槽间侧挡板采用折页滑移式连板替代弹簧板具有较好的力学性能，无需使用特种材料，降低了制造成本等优点；而存在的不足——折页滑移式连板所形成的围挡呈折线状而非圆弧状，需要在设计上给予较认真的考虑，以降低其对刮板链组的运行平稳性的影响。

笔者通过多次试算及对结果进行比较发现，用优化设计方法可以找到理想的弧线拟合折线，其与圆弧线的尺寸差距很小，完全可以满足工程使用要求。

优化设计分为三个计算段。

（1）求解X和C.

本计算段功能——在设定Jmax, W 值的条件下，计算出X, C值。

参数说明：

Jmax —— 料槽最大转角（设定量）；

W ——槽宽（设定量）；

X ——折页板长度值；

Y ——过程计算值；

C ——槽端至转动中心距离。

（2） 求解R

本计算段功能——在已知W, C值的条件下，计算出随J而变化的R值。

参数说明：

J —— 料槽转角（设定量）；

R —— 转角J时转动内侧挡板弧半径；

R1 ——转角J时转动内外侧挡板弧中间半径；

R2 ——转角J时转动外侧挡板弧半径。

（3） 转动时折页滑移式连板与弹簧弧出现的最大偏差计算

本计算段功能——在已知W, C, Jmax, X值的条件下，通过调试J1值，实现AB=X，计算出随J而变化的Δ1，Δ2值。

参数说明：

J1 ——-折页板中铰点处夹角；

Kop ——折页板与对应转动弧最大偏离处（向外）的OP线斜率；

Δ1 ——折页板中铰点与对应转动弧的最大偏离值（向内）；

Δ2 ——折页板与对应转动弧的最大偏离值（向外）；

AB ——折页板长度值；

BC ——滑动板相应的伸出值。

根据以上计算步骤，在此引出三个算例结果如下：

由以上三个算例可以看出：变量Δ会随着J角的增大而逐渐增大。当J角为定值时，变量Δ会随着Jmax值的增大而增大。但其总体上变量Δ值随角度的变化值不大，此变量大小在工程中可以接受。

另外在产品设计中，尽可能以选取Jmax最小值为宜，这样可以得到更小的折页板与对应转动弧的最大偏离值。

4  结论

以折页滑移式连板替代弹簧板作转槽侧挡板方案，具有力学性能好，无需使用特种材料，制造成本低等显见的优点。本文在提出此方案的基础上进一步给出了折页滑移式连板具体设计的尺寸计算方法。由前面的算例分析可见，采用本文计算方法设计出的折页板与对应转动弧的最大偏离值Δ1，Δ2不大，完全可以满足工程使用要求。此技术在实际设计中也已得到了应用，并取得了良好的使用效果。因此将折页滑移式连板替代弹簧板作转槽侧挡板方案运用于实际是完全可行的，值得推广。

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