矿用梭车转向块加工工艺研究

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摘要：转向块是矿用梭车转向机构的核心零件，要求其传力平稳，精度保持性好，故加工精度高。对转向块的2种加工工艺的优劣进行了分析和比较；并结合实际应用，证明了改进后的加工工艺的优越性，为同类零件的设计和加工提供了一定的参考价值。

关键词：梭车；转向块；加工工艺；改进设计

梭车是煤矿井下实现短距快速运输的一种无轨胶轮车辆，作为短壁机械化开采的重要设备之一，其主要功能是将连续采煤机的煤转运到给料破碎机上。梭车采用空间连杆全轮转向机构，由转向油缸推动转向块回转，转向块回转的同时驱动拉杆带动转向臂连同轮边减速器、轮胎一起回转。两侧转向块之间通过同步轴进行连接，保证了两侧轮胎转向的同步性。转向块是梭车转向机构中的关键零件，它担负着运动转换、传递动力的功能，因而要求其加工精度高，传力平稳，精度保持性好。本文对矿用梭车转向块的2种加工工艺进行了分析和比较。矿用梭车转向块的零件如图1所示。

1工况特点分析

（1）抗腐蚀性煤矿机械由于受煤矿所在地质和环境的影响，在井下作业，腐蚀现象比较严重，不仅有大气污染腐蚀（采煤废气、燃煤废气），还有大量的煤矿污水和各种酸、碱性腐蚀及化学腐蚀，所以，转向块应具有一定的抗腐蚀性，能够适应恶劣、复杂的工作环境；（2）强度高转向块为梭车转向系统的主要传力零件，其在高低速行驶、复杂工况条件下的转向和制动，均需要零件材质具有强度高的性能；（3）抗冲击性巷道底板不平整，甚至存在大范围的沟坑；梭车在高速行驶工况下转弯、停启均会造成煤与轮胎间剧烈撞击，这种碰撞力会通过转向机构传导至转向块，这些工况要求转向块不但具有高强度，而且应具有抗冲击性和过载能力；（4）工艺性转向油缸推动转向块回转，转向块驱动拉杆带动转向臂、轮边减速器、轮胎一起回转，两转向块与同步轴通过花键联结，转向块的机加工艺复杂，要严格控制加工流程；（5）可靠性由于井下条件的特殊性，检修作业比较困难，若转向块在使用中失效，将影响作业效率，降低了整机的可靠性。所以，要求该零件具有较高的可靠性。根据零件的使用性能、工艺性能，确定转向块的材质为Q550。

2原加工工艺分析

2.1原工艺路线

原材料→备料→划线→粗加工→探伤→精加工*中国煤炭科工集团有限公司青年基金项目（2016QN013）（dH7、准40H8、准52H7、…）→两件配作，装入工艺销dh6→调整转向块，使两孔准40H8间距L=L1±0.15→固定转向块→配作销孔2×准10H7→装入圆柱销10m6×90→取下工艺销dh6→加工内花键→打标记→检验→入库。转向块配作加工图如图2所示。

2.2主要问题

（1）工艺销孔2×准10H7取值的合理性分析转向块背靠背合套加工，单件零件（工艺孔区域）的厚度为35mm，2个零件累加厚度为70mm，且由于自身结构设计需要，两零件间打销孔区域存在间隙，间隙为4mm，如图2（b）所示。这个间隙使得零件配作是二次装夹。根据加工实践，将准10H7孔深度加工至74mm，钻孔垂直度偏差过大，无法保证公差要求。（2）工艺销孔2×准10H7加工前需固定2个转向块，固定方式的选择问题根据工艺设计要求，两转向块需采用一定方式固定后，才能进行下一钻孔加工工序。而零件的固定方式存在困难。若采用虚焊固定，可选择4点：A点；B点；C点；D点（见图2（a））。而实际上，A点、B点、C点并无直接接触、间隙为4mm，虚焊固定实际操作存在困难，且焊接工艺本身可导致两零件存在一定位移量，使得L=L1±0.15无法保证，故焊接固定方法无法采用。在实际操作上，装夹固定方法也同样存在困难，精度要求难以保证，加工成本高。（3）配件更换问题图纸设计要求转向块打标记配对使用，在实际使用一定时间后，转向块精度降低，无法满足使用要求时，需要更换。因转向块配作加工，必须更换2个，导致转向块的互换性差，设备后期维护成本高。这种加工方法主要优点是，由于配作加工，配对使用，故对内花键相位偏差加工精度要求低。

3改进后的加工工艺分析

在对转向块第1种加工工艺路线的优缺点进行分析的基础上，提出了该零件的第2种加工工艺路线：原材料→备料→划线→编程→机加各面、孔（准dH7加工至位；粗车孔准40H8、准52H7，留余量；精加工各面）→机床划线（2×准10H7）→线切割内花键→精加工孔准40H8→精加工锥孔准40H8→检验→入库。这种加工工艺路线避免了第1种工艺路线存在的缺陷，解决了因合套加工存在的问题，主要优点：①由于单件加工，每个零件相互均可互换，提高了互换性；②在对失效零件进行更换时，降低了维护成本；③加工工艺性好，便于批量生产；④降低了废品率，提高了经济效益。但第2种加工工艺对机床加工精度要求高，一般需要加工中心完成整个加工工序。

4结语

转向块是梭车转向机构的关键零件，在进行转向块工艺设计时，应结合零件的工况特点、配件更换、加工成本等，制定较合理的加工工艺流程，并选择最优方案。采用第2种加工工艺加工的转向块，在整机安装调试时顺利通过，在煤矿井下服役1a，没有发生因加工问题所导致的转向系统故障问题，从而验证了改进后工艺路线的可靠性。

作者:张东宝 单位:中国煤炭科工集团

参考文献：

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