一种掘进机刀盘溜碴板曲面的设计方法

摘要

本发明一种掘进机刀盘溜碴板曲面的设计方法属于掘进机刀盘结构的设计方法领域，特别涉及一种掘进机刀盘溜碴板曲面的设计方法。该方法考虑掘进机刀盘整体技术性能要求、施工要求、刀盘顺利排碴要求，通过改变岩碴在传统溜碴板上的排碴轨迹，利用“最速下降曲线”构造刀盘溜碴板曲面形状。分别设计第一、第二、第三、第四、第五、第六个刀盘溜碴板，并将设计好的溜碴板均匀焊接在在刀盘后面板及刀盘周边支撑板处。采用该方法设计的刀盘溜碴板曲面使岩碴下滑过程更加顺畅、有序，刀盘排碴效率得到提高，排碴轨迹的改变有效的减轻掘进机震动，降低噪音，缩短掘进机研制周期；从而延长掘进机刀盘的掘进寿命，降低了工程中的经济损失。

主权项

1.一种掘进机刀盘溜碴板曲面的设计方法，其特征在于：该方法考虑掘进机刀盘整体技术性能要求、施工要求、刀盘顺利排碴要求，通过改变岩碴在传统溜碴板上的排碴轨迹，利用“最速下降曲线”构造刀盘溜碴板曲面形状，掘进机刀盘共有6个刀盘溜碴板，分别设计第一、第二、第三、第四、第五、第六个刀盘溜碴板曲面（2、3、4、5、7、8），设计好后将6个刀盘溜碴板分别均匀焊接在刀盘后面板（6）和刀盘周边支撑板（1）上；方法的具体步骤如下：（1）掘进机工作时，刀盘按一定的角速度转动；刀盘边缘任意一点与刀盘中心均存在一条最速下降曲线；在刀盘边缘水平位置处取一点A，当刀盘转动α角度时，A点达到A1位置，它与刀盘中心点O之间存在一条最速下降曲线其方程为：$\left\{\begin{array}{c}X=\frac{r\sin \alpha }{2}(\theta -\pi -\sin \theta )\\ Y=\frac{r\sin \alpha }{2}(1+\cos \theta )\\ Z=0\end{array}\right.---\left(1\right)$其中：θ取值为0到γ，γ是曲线与刀盘后面板（6）内开口圆之间夹角；（2）当刀盘转动α+Δα时，点A达到A2位置；以过A2作平行于X轴的平行线交于Y轴于C2点，再以C2和O的连线为直径的圆为基圆作摆线，得到最速下降曲线方程为：$\left\{\begin{array}{c}X=\frac{r\sin (\alpha +\mathrm{\Delta \alpha })\alpha }{2}(\theta -\pi -\sin \theta )\\ Y=\frac{r\sin \alpha +\mathrm{\Delta \alpha }}{2}1+\cos \theta \\ Z=\frac{b}{5}\end{array}\right.---\left(2\right)$其中：δ为曲线与内壁交点对应的参数θ值，θ取值为0到γ；（3）当刀盘分别转动α+2Δα，α+3Δα，α+4Δα角度时，对应的会产生三条最速下降曲线这五条不同位置对应的曲线构成一个空间曲线族；若将这种离散的角度增量连续化，即角度增量趋于无穷小，则该曲线族在空间形成曲面，曲面方程为：$\left\{\begin{array}{c}X=\frac{r\sin (\alpha +\mathrm{\omega t})\alpha }{2}(\theta -\pi -\sin \theta )\\ Y=\frac{r\sin \alpha +(\alpha +\mathrm{\omega t})}{2}1+\cos \theta \\ Z=\frac{\mathrm{b\omega t}}{\beta }\end{array}\right.---\left(3\right)$其中：t取值为0到β/ω，θ取值为0到γ，δ、γ的取值与参数t,r,c有关，也可理解成该曲面是当参数θ取值为0到π时，形成的曲面被直径为2r和直径为2c的两个圆所截剩的部分；若定义曲线族两极限位置曲线在XOY平面内投影的夹角称为曲面扭转角φ，那么β值越大则φ角也越大，即曲面的扭转程度越大，β的取值根据排碴量的多少来选定，若排碴量大则单个溜碴板完全排尽岩碴所对应溜碴板转过的角度也大；（4）将按上述设计方法设计好的第一、第二、第三、第四、第五、第六个刀盘溜碴板曲面（2、3、4、5、7、8）分别焊接在刀盘后面板（6）和刀盘周边支撑板（1）上，构成掘进机刀盘溜碴板。