采煤機破碎護罩多基點耦合測繪方法研究

□ 劉澤平

1.礦山采掘裝備及智能制造國家重點實驗室 太原 0300322.太重煤機有限公司 太原 030032

1 研究背景

在對機械設備廠商要求越來越高的時代,擁有經驗豐富的測繪工人、成熟精巧的測繪方法、以及一套好的測繪工具,無疑可以最大限度縮短設備的設計周期,大幅降低廢品率及投資成本,提升設備可靠性,從而獲得市場機遇[1-4]。

精確的測繪設備對環境的要求很高,特別是能夠測繪零部件的大型測繪設備,如大型三坐標測繪儀,往往被安裝在恒溫玻璃房和高標準修建的地基上,受重力、體積、使用要求等限制,無法進行任何移動,使很多大型零部件必須運輸到放置專用測繪設備的場所才能進行測繪,運輸時間、費用、手續等運轉成本常常遠高于新配件的價值[5-8]。

針對以上情況,筆者提出了一種利用便攜式可移動小型精密測繪工具,基于多基點耦合方式精密測繪大型部件的方法,可以節省測繪的時間及投入的成本,達到快速準確測繪大部件的要求[9-11]。

2 測繪實例

榆林神東郭家灣煤礦工作面煤塊片幫嚴重,最大煤塊尺寸為2 000mm×2 000mm×1 000 mm。所使用的7LS6C采煤機破碎煤塊工作強度大,原配破碎護罩早已破損報廢。要仿造破碎護罩,只能測繪報廢的舊件。破碎護罩的零部件變形、缺失嚴重,現場無法測繪,只得運回廠內。

破碎護罩除安裝板外其余零件變形嚴重,且形狀不規則。所安裝的破碎殼體頭尾連接孔位置固定,孔位誤差一旦積累,將會使測繪制作的破碎護罩無法正常安裝,臨時修整會使連接孔為豁口,成為廢品,常規測繪無法滿足設計要求。待測破碎護罩實物情況如圖1所示。

▲圖1 待測破碎護罩實物情況

破碎護罩為左右互換型,通過同一套零件變換組合后可滿足左右破碎共同使用,因此要求測繪精準,連接位置可靠,這樣才能正確安裝。對此,需對破碎殼體外形進行測繪,進而進行合套作圖,但是移動式三坐標測繪儀器回旋范圍有限,無法一次性測繪破碎殼體外形數據。

破碎護罩中的弧形擋煤板與破碎殼體連接處為螺栓螺紋固定,弧形擋煤板有十個螺孔,殼體有六個通孔,剩余四個孔在左右件互換時通用。經車間驗視,無法進行合套加工,因此要求測繪精準,一旦有誤差,螺孔無法擴修,新件將變為報廢件。實際工作中由于弧形擋煤板變形,多組利用三坐標測繪儀器測繪得到的孔系中心圓直徑數據中,最大誤差近6 mm,幾乎為無效數據。

3 測繪步驟

對變形的弧形擋煤板進行手工初測,在測繪過程中力求測繪準確,得出原始尺寸,作圖備用。

對破碎殼體進行外形位置測量。由于移動式三坐標測繪儀器回旋范圍不夠,采取雙基準法,破碎殼體頭部電機孔座和尾部鉸接孔各定一次基準,分別對殼體中部的截割電機扭矩軸拉拔孔進行精確測繪,并以其為耦合點,結合頂部平面位置,將兩個基準準確定位,進而得到破碎殼體外形的走向,為初測圖修正時提供基準。

測繪得到的破碎殼體外形圖如圖2所示。

▲圖2 破碎殼體外形測繪圖

弧形擋煤板與破碎殼體連接螺紋孔位置測繪不準確,最大為868.17 mm,最小為862.68 mm,相差6 mm。通過對弧形擋煤板其余邊角距離尺寸的多次測算,并進行修正,最終確定實際尺寸為862 mm，而非常規認為的經圓整的中間尺寸865 mm。

4 測繪方法總結

采煤機破碎護罩多基點耦合測繪方法總結如下:

(1) 在被測零件適當位置選取兩個基點,兩個基點距離必須小于測繪儀器的2倍測量半徑,約為測量半徑的1.5倍,且兩個基點之間必須至少有一個多尺寸的特征,尺寸有一定的精確度,作為一個耦合點;

(2) 以各自基點進行被測零件的尺寸測繪,在耦合點處測繪尺寸盡量多,用作作圖時的耦合比對;

(3) 基于各個基點的完整所測尺寸,應用CAXA電子圖板軟件進行作圖;

(4) 將兩個基點所作的圖在耦合點處重合、約束,匯成一個大件尺寸;

(5) 用CAXA軟件測量大尺寸,并圓整[5-6];

(6) 在實體零部件上進行尺寸核對、調整;

(7) 應用同樣的方法將各基點尺寸融合到一張圖上,再進行核對、調整;

(8) 繪制出完整的被測零件圖。

5 效果

測繪得到的破碎殼體三維圖如圖3所示。

▲圖3 破碎殼體三維圖

最終完成破碎護罩成套圖紙,按圖紙生產后正確安裝,如圖4所示。

▲圖4 破碎護罩安裝實物

這一測繪方法可實現移動式測量工具現場作業,節省大型測繪設備轉場運輸的費用,節約時間。

本次測繪中,弧形擋煤板與破碎殼體連接孔位置準確無誤,各零部件安裝配合幾近完美,無一塊板件孔位置有偏差,整體安裝效果平順,說明測繪結果非常精確,達到預期目標。

本次測繪中,破碎護罩中缺失部分按破碎工作姿態和破碎殼體外形位置修補得當,客戶反饋整體外形無限接近原廠產品。

按測繪圖紙生產的破碎護罩經現場使用約三個月,無損壞,客戶無任何不良反映。

6 結束語

使用小型精密測量工具在現場測繪,積累了在手工測繪不準的情況下通過測繪和作圖配合方式進行數據修整的經驗。筆者提出的采煤機破碎護罩多基點耦合測繪方法在非標準化設計、單件大件小批量設備生產模式中,具有靈活機動、周期短、成本低等優勢,具有推廣價值。