矿用刮板输送机驱动链轮的参数化和可视化设计.pdf

第2 7 卷第9 期煤矿机械 V 0 1 ．2 7 N o ．9 1 竺竺 星g 型丛i 璺曼丛垒尘i 翌呈翌竺 文章编号1 0 0 3 - 0 “ ／9 4 2 0 0 6 } 0 9 - 0 0 3 1 - 0 3 矿用刮板输送机驱动链轮的参数化和可视化设计 郭忠．张树民- 张建军 中煤集团张家口煤矿机械有限公司，河北张家口0 7 5 0 2 5 摘要驱动链轮组件是整个矿用刮板输送机的重要部件，而驱动链轮 简称链轮 又是其中 的关键件，因此链轮的设计对输送机传动性能的影响至关重要。为了更加准确、高效地对链轮进行 设计，利用支持参数化和可视化设计的三维C A D 软件P r o ／E ，结合参数、关系和程序控制，对链轮设 计进行专题研究，总结出一套用于实现链轮参数化和可视化设计的流程及模型O 关键词刮板输送机；驱动链轮；参数化；可视化；接链环；P m ／E ；模型树 中图号T D 5 2 8 ；T H 2 2 7文献标识码A P a r a m e t r i z a t i o na n dV i s u a l i z a t i o nD e s i g nt oD r i v e nS p r o c k e t o fA r m o u e dF a c eC o n v e y o r A F C U s e di nC o a lM i n e G U OZ h o n g ．Z H A N GS h u m i n 。Z H A N GJ i a n j u n Z h a n g j i a k o uC o a lM i n i n gM a c h i n e r yC o ．，L t d ．o fC h i n aC o a lG r o u p 。Z h a n g j i a k o u0 7 5 0 2 5 ，C h i n a A b s t r a c t T h ed r i v e ns p r o c k e ta s s e m b l yi sa l li m p o r t a n tc o m p o n e n to fA F C ，a n dt h ed r i v e n ．s p r o c k e ti sk e yp a r t o ft h ea s s e m b l y ．T h es p r o c k e td e s i g nc a ni n f l u e n c et h ed r i v i n gc a p a b i l i t y ．I no r d e rt od e s i g nt h es p r o c k e tm o r e a c c u r a t e l ya n de f f i c i e n t l y ，3 DC A DP r o ／Es o f t w a r ew h i c hC a ns u p p o r tp a r a m e t r i z a t i o na n dv i s u a l i z a t i o nd e s i g n i sa d o p t e d ．T h ef l o wa n dm o d e lf o rs p r o c k e tp a r a m e t r i z a t i o na n dv i s u a l i z a t i o nd e s i g ni ss u m m a r i z e d ，c o m b i n i n g p a r a m e t e r ，r e l a t i o n s h i pa n dp r o g r a mc o n t r 0 1 ． K e yw o r d s A F C ；d r i v e ns p r o c k e t ；p a r a m e t r i z a t i o n ；v i s u a l i z a t i o n ；c h a i nc o n n e c t o r ；P r o ／E ；m o d e lt r e e 0引言 驱动链轮组件是整个矿用刮板输送机的重要部 件，而驱动链轮 简称链轮 又是其中的关键件，因此 链轮的设计对输送机传动性能的影响至关重要。 目前矿用刮板输送机使用圆环刮板链，在链轮 驱动下运送矿物。链轮应有正确的几何尺寸和机械 性能，保证与链条稳定啮合，可靠传递动力。 链轮的设计需要大量的计算和相关知识，因此 实现链轮的参数化和可视化设计，对提高链轮设计 的准确性和设计效率有着非常重要的意义。 1 影响链轮设计的关键因素 设计链轮主要涉及的关键因素有 1 圆环链 圆环链关键尺寸包括链环公称直径、公称节距、 最大外圆半径和最大外宽等。 2 接链环 接链环的主要形式有梯齿式、卡块式和插接式 等，卡块式接链环只能用作平环，插接式接链环只能 用作立环，而梯齿式接链环既能用作平环，又能用作 立环，适应性强，使用方便，但强度相对较低，要根据 实际情况选用。 3 链轮齿数 影响链轮设计的另一个关键参数就是链轮齿 数，它需综合考虑刮板输送机传动性能、整体尺寸、 机械强度和链轮外形尺寸，最常见的是选用5 、6 、7 、 8 、9 、1 0 等。 2 链轮形式和尺寸 1 示例图 见图1 图1 链轮的关键尺寸 F i g ．1 K e yd i m e n s i o no fs p r o c k e t 3 1 万方数据 V 0 1 ．2 7 N o ．9 矿用刮板输送机驱动链轮的参数化和可视化设计郭忠，等第2 7 卷第9 期 2 计算公式 见表1 3 链轮材料的选用 表1链轮尺寸的计算公式 T a b ．1C a l c u l a t i o no fs p r o c k e td i m e n s i o n 链轮节距角0 0 希 链轮节圆直径。。。。√r i 三i 孬丽 链轮外径 参考值 D 。D 。 D 。 2 d 链轮立环立槽直径D 链轮立环立槽宽度 2 齿根圆弧半径兄2 链窝长度工 链轮中心至链窝底 平面的距离 链窝平面圆弧半径R 3 链窝中心距离 参考值 A 短齿厚度 参考值矽 齿形圆弧半径R t 立环槽圆弧半径凡 短齿根部圆弧半径如 D i 南 d t g 等一b - △ t g 百 j d 占 R 2 0 ．5 d L 1 ．0 7 5 p 2 d 日 o ．5 七一d t g 警圳 t g 可 R ，值等于扁平接链环圆弧部分的圆 心在扁平接链环中心线上，此中心线 平行链窝平面，距链轮中心的距离为 日 O ．5 d A 1 ．0 7 5 p d Ⅳ 2 日川s i n 等一A c o s 警 d R l p 1 ．5 d ，R l 值为参考值，圆弧 半径的中心在离链轮中心日 0 ．5 d 的直线上 R ‘ 0 ．5 d R 5 0 ．5 d 限制甲的最大值，能保证圆环链在 链窝中得到足够支撑，也能保证开口 式连接环和刮板在链窝中有足够的 链窝间隙r 间隙。但在某些重载情况下，平链环 的支撑面积有必要增加时，用户和厂 方商定，可以规定r 尺寸，而调整矽 之值。 3 关于链窝成形的说明 链窝是半个链窝横截面 圆弧段与带角度的直 线段，形状恒定不变 沿齿形圆弧曲线 平行于其法 向 ，从齿顶旋转扫描到链窝中心平面与齿形圆弧曲 线的交点处，然后自身旋转至与链窝中心平面重合， 再延展到链窝底平面，以上过程从链轮齿形槽处切 割链轮齿而形成的。 3 2 链轮的设计应符合M T 2 3 1 9 1 标准的要求，并 满足一定的机械性能要求。 1 中重型刮板输送机链轮材料 抗拉强度O “ b ／M P a ≥10 0 0 延伸率乱／％ I 9 冲击值c r k ／N 1 2 1 a m 。2≥6 0 链轮材料通常推荐按表2 或性能相近材料选 取。 表2 中麓型刮板输送机链轮材料的机械性能 T a b ．2M e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i co f ．m e d i u ma n dh e a v y A F Cs p r o c k e tm a t e r i a l 调质状态下标准试样的机械性能 材料牌号 O b ／M P a以／％a k ／N m c m 一2 4 实现参数化设计的程序段 P m ／E 中典型的程序通常包括以下部分 ①输入变量及当前值； ②关系； ③I F E L S E 语句； ④设计中所有特征、零件或组件的列表，当它们 包含在“I F 条件⋯E L S E ．．．E N D I F ”语句中时，创建 设计分支； ⑤E X E C U T E 语句 只对“组件” A s s e m b l y 模 式 ； ⑥I N T E R A C T 语句； ⑦特征隐含和次序； ⑧M A S S P R O P 语句。 1 控制关键和重要参数的输入 关键参数主要包括圆环链的公称直径、公称节 距、最大外圆半径和最大外宽、链轮齿数等。此外， 还有一些影响链轮齿形和链窝尺寸的重要参数。 I N P U T PN U M B E R ”请输入圆环链的公称节距” DN U M B E R ”请输入圆环链的公称直径” BN U M B E R ”请输入圆环链的最大外宽” D EN U M B E R ”请输入链轮外径” NN I I M B E R 万方数据 第2 7 卷第9 期 矿用刮板输送机驱动链轮的参数化和可视化设计郭忠，等V 0 1 ．2 7 N o ．9 ”请输人链轮齿数” R 3N U M B E R ”请输入链窝平面圆弧半径” A L P H AN U M B E R ”请输入链窝侧面斜角” LN U M B E R ”请输入链窝长度” D IN U M B E R ”请输入链轮立环立槽直径” L LN U M B E R ”请输入链轮立环立槽宽度” HN U M B E R ”请输入链轮中心至链窝底平面的距离” WN U M B E R ”请输入短齿厚度” R 1N U M B E R ”请输入齿形圆弧半径” I N C L U D EH O I 正Y E SN O 、 ”生成轴孔吗 ” I FI N C L U D E H O L E Y E S D ZN U M B E R 2 8 8 ”请输入轴孔直径” E N D I F E N DI N P U T 2 关系式及计算 关系式是用户定义符号和参数之间的数学表达 式。关系式捕捉特征之间、参数之间的设计联系，它 是捕捉设计意图的一种方式。用户可以用它驱动模 型一改变关系也就改变了模型。 5 参数化三维模型 1 模型的模型树 特征间的参照和关联要完全符合设计意图，不 应有缺少或多余的参照和关联。应利用“组”和“重 命名”等方法，组织好模型树，使特征层次清晰，顺序 合理，命名规范，便于利用该模型进行参数化设计时 重复使用。 2 关键和重要参数的输入 见图2 F i g ．2I n p u to fs p r o c k e tp a r a m e t e r 3 由参数驱动生成的实体模型 见图3 链轮模型主要包括链轮体、台阶、齿形槽、链窝 和轴孔、键槽等。 图3 链轮的实体模型 F i g ．3E n t i t ym o d e lo fs p r o c k e t 6 结语 影响链轮设计的相关因素较多，而且需要大量 的计算和相关知识，通过分析相关条件和关键及重 要参数，进行专题研究，建立一个参数驱动的模型， 实现链轮的参数化和可视化设计，从而可以极大地 提高链轮设计的准确性和设计效率。 参考文献 [ 1 ] 国际标准．矿用刮板输送机驱动链轮组件I S O5 6 1 3 1 9 8 4 [ S ] ． ‘北京中国标准出版社，1 9 8 4 ． [ 2 ] 中华人民共和国煤炭行业标准．矿用刮板输送机驱动链轮 M T 2 3 1 9 1 [ S ] ．北京中国标准出版社，1 9 9 2 ． [ 3 ] 詹友刚．P r o ／E N G I N E E R 中文野火版一通用模块[ M ] ．北京清华 大学出版社。2 0 0 3 ． [ 4 ] 中华人民共和国国家标准．矿用高强度圆环链 ；B I T1 2 7 1 8 2 0 0 1 [ s ] ．北京中国标准出版社。2 0 0 1 ． 作者简介郭忠 1 9 7 1 一 ，内蒙古兴和人，1 9 9 5 年毕业于太原理 工大学机械制造与设计专业，工学学士，已获得J a v a 7 ．国际程序员认 证，曾从事机械制造工艺、计算机系统网络维护和软件开发工作。完 成多项课题研究．主要从事煤矿机械产品设计工作。T e l 0 3 1 3 2 0 5 6 0 4 2 ．E m a i l o k 0 0 5 1 6 3 ．c o r n ． 收稿日期2 0 0 6 ．0 6 ．1 4 兴隆庄选煤厂煤泥水处理设备技术改造 兖州矿业 集团 公司兴隆庄煤矿选煤厂对煤泥水处理系统进行了全面的技术改造，煤泥回收率达到1 0 0 ％，杜绝了洗煤 黑水外排污染环境的现象。 该厂投产时便留下浮选尾煤处理设备、精煤过滤和生产能力不足、洗水不平衡和粗选煤泥回收效果差等问题。他们补建 了压滤车间，利用压滤机代替圆盘过滤机来处理煤泥；又改造了浮选机，使处理能力提高2 0 ％以上；接着把中煤过滤机改为精 煤过滤机，浮选精煤过滤能力提高1 倍；最后攻克了煤泥分级旋流器溢流不进入浮选的顽症，解决了煤泥在洗水中积聚的问 题，有效地降低了洗水浓度。他们还对底流泵、尾煤浓缩机系统和絮凝剂添加系统等进行了改造，将浮选、过滤脱水、浓缩澄 清3 个相互关联的工序放在一起考核，严把物料粒度、浮选、煤泥压滤3 道关口，确保了洗水平衡，形成了严密、稳定的洗水闭 路循环保证体系，实现了浓缩机周边溢流，清水消耗量由原来的原煤0 ．1 7 矗，t 猛降到了0 ．0 6m ，I t 以下。李剑峰供稿 3 3 万方数据 矿用刮板输送机驱动链轮的参数化和可视化设计矿用刮板输送机驱动链轮的参数化和可视化设计 作者郭忠， 张树民， 张建军， GUO Zhong， ZHANG Shu-min， ZHANG Jian-jun 作者单位中煤集团,张家口煤矿机械有限公司,河北,张家口,075025 刊名 煤矿机械 英文刊名COAL MINE MACHINERY 年，卷期2006,279 被引用次数8次 参考文献4条参考文献4条 1.GB/T 12718-2001.矿用高强度圆环链 2001 2.詹友刚 Pro/ENGNINEER中文野火版教程-通用模块 2003 3.MT 231-1991.矿用刮板输送机驱动链轮[期刊论文]-北京中国标准出版社 1992 4.ISO 5613-1984.矿用刮板输送机驱动链轮组件 1984 引证文献8条引证文献8条 1.郭忠.龚晓燕.陈贺 刮板输送机链轮传动系统动力学仿真分析[期刊论文]-煤矿机械 20109 2.李幸平.郭忠.贺晓春 刮板输送机中部槽联接长环结构有限元分析及校验[期刊论文]-煤矿机械 20107 3.刮板输送机驱动链轮的参数化及其优化[期刊论文]-煤矿机械 200912 4.张靳.董长双 基于UG的圆环链轮参数化设计[期刊论文]-机械工程与自动化 20093 5.张军.张建国.郅强.郭忠 加强CAE技术在产品设计中的应用[期刊论文]-煤矿机械 20091 6.贾东升.郭忠.杨万朝.李立红 齿轮联轴器失效原因分析和结构优化[期刊论文]-煤矿机械 20086 7.吴永芳.李爱军 基于SolidWorks的矿用刮板输送机驱动链轮三维参数化建模[期刊论文]-煤矿机械 20085 8.郭忠.王春霞.张君杰 有限元分析中的单元格划分技术[期刊论文]-煤矿机械 20083 本文链接