采煤机叶片下料.doc

0 基于Auto CAD的采煤机滚筒螺旋叶片下料设计 所投刊社及刊社评论 | 作者个人资料 投票 0条评论 收藏 推荐本文 博客引用 作者张利蓉 所属分类 矿业工程 正文 字体大小大 中 小 1 引言 螺旋叶片是螺旋输送设备的重要组成零件。螺旋叶片的应用历史可以追溯到古希腊时代。第二次世界大战后，螺旋叶片得到广泛应用。螺旋叶片作为工作机构，在农机、化工、轻工、建材、粮食、矿山等各个部门担当了输送粉状及颗粒状物料的重要角色。 滚筒式采煤机能极好地适应各种煤层赋存条件，直接用于煤炭的地下开采，是煤矿最为重要的大型设备，其技术水平的高低是煤矿现代化水平高低的标志。采煤机螺旋滚筒是采煤机的主要工作部件，其中螺旋叶片是截齿的载体，又是滚筒装煤的重要组件，直接影响采煤机割煤能力和装煤效率，进而影响整台采煤机的工作性能。 采煤机滚筒螺旋叶片的成形主要包括下料、压制和焊接等过程，其中下料是最重要的环节之一。本文对各种叶片的下料方法进行了比较，给出了效果较好的方法，并将该方法引入AutoCAD，利用其二次开发功能，在Visual LISP的集成环境下利用AutoLISP语言编写设计程序，实现参数化绘图，大大提高了设计的效率和质量。 2 螺旋叶片下料方法 常用的螺旋叶片下料的方法有常用公式法、精确展开计算法、三角形法等。各种下料方法有不同的特点。其中，常用公式法计算螺旋叶片的下料尺寸所用公式简单，但存在计算出的坯料内径偏小、尺寸偏差较大、工艺用料较多的问题，它们适用于少量或现场补缺螺旋叶片时采用。精确展开计算法计算螺旋叶片下料尺寸所用公式复杂，虽然可以精确计算出螺旋叶片的下料尺寸，但过于复杂。另外，此法中提出的修正系数k值，需要从大量的实验中获取，不同的材料具有不同的k值，比较麻烦。相比较而言，三角形法公式虽然稍显复杂，但是可以精确计算出原坯下料的尺寸，并且可以依此压制成形。限于篇幅，这里仅给出三角形法的推导过程。 将一个完整螺距的螺旋叶片展开成一个直角三角形，以螺旋叶片的螺距t（此螺旋叶片的螺距包括两个部分，即滚筒的轴向长度与端盘的轴向长度之和）和圆柱正截面的圆周长 或 作为直角三角形的两条直角边，将螺旋叶片的内、外螺旋线l或L展开做直角三角形的斜边，得到 1 2 为了得到一个完整螺距的螺旋叶片，通常在下料中需要切除一个小扇形，则 3 其中α下料中切除的小扇形的圆心角 θ整个下料的圆心角 D1下料的外径 d1下料的内径 根据弧长公式 ，可分别计算下料的各个尺寸，推导如下 由 得 所以有 4 5 6 一个完整螺距的螺旋叶片在与滚筒焊接的过程中，一端要与端盘连接，由于端盘的盘面具有一定的倾斜角度，所以螺旋叶片在与端盘相接的一端需要截掉一小段坯料，才能使叶片与端盘完全吻合（如图2）。先求出端盘的轴向长度所对应的螺旋线长，即要切掉的坯料所具有的弧长，再根据弧长等于半径与圆心角之积，求出这段弧所对应的圆心角（如图3）。 公式推导如下 （7） 其中 δ端盘轴向的长度 lδ被截掉部分的弧长 lδ所对应的圆心角 3 基于Auto CAD的叶片下料设计 AutoLISP作为一种LISP编程语言，是AutoCAD内嵌的编程工具，是AutoCAD整体的一部分。它易于使用并很灵活，可以实现AutoLISP程序与AutoCAD绘图命令的结合，使设计与绘图成为一体；还可以通过AutoLISP程序实现AutoCAD图形数据的直接访问、修改等处理，以便对图形进行绘制、编辑等时实处理，实现图形的交互设计绘制。利用AutoLISP进行AutoCAD二次开发，对螺旋叶片下料进行计算并参数化绘图，可以更充分利用AutoCAD，从而大大节省绘图时间、提高工作效率。 根据三角形法的计算公式，在Visual LISP集成开发环境中进行编程。计算及绘图程序主要包括以下内容定义输入变量、必要数据的计算、给出下料点、尺寸标注、完成绘图。 定义的输入变量里主要有叶片的内径、叶片的外径、叶片外缘的螺旋升角、围包角和端盘倾角。 必要的数据计算有导程、内外螺旋线长、端盘的轴向长度、下料的内和外径、下料圆心角以及被剪掉的小段坯料的圆心角。 以某型号采煤机螺旋叶片为例叶片内径860mm，外径1470mm,外缘升角 ，围包角 ，端盘倾角 。数据输入与绘图结果如下图所示。 计算结果及绘图经现场使用检验，满足生产要求。 图4 输入参数的对话框 图5 叶片下料图 Fig. 4 Dialog box with parameter Fig. 5 Cutting drawing of vane 4 结语 螺旋叶片的下料方法繁多，且各种方法均有其特点及优势，但一般以三角形法为主。在此基础上本文提出了下料计算与参数化绘图相集成的设想。并利用AutoCAD的二次开发功能，在Visual LISP集成开发环境下完成下料的程序设计，实现参数化绘图，提高了设计的效率和质量。 值得指出的是下料仅是螺旋叶片加工成形的第一步，为了提高叶片的成形质量，我们还需在成形工艺选择、辗压胎具的设计、回弹量的控制等方面做更深入的探讨。 参考文献 [1] 靳光法.螺旋叶片展开尺寸的几种计算方法.机械工程师, 2003年02期 [2] 丁飞,李新国,李贵轩.万能螺旋叶片成形胎具的设计方法.煤矿机械,2003年01期 [3] 徐文锋,练子富,张守柱.螺旋叶片成形胎具的一种设计方法.辽宁工程技术大学学报,1998年05期 [4] 练子富,徐文锋.采煤机滚筒螺旋叶片胎具设计.煤矿机电, 1998年05期