一种连续采煤机铲板星轮装置的制作方法

本发明属于连续采煤机技术领域，具体涉及一种连续采煤机铲板星轮装置。

背景技术：

连续采煤机是一种集截割、装载、转运、行走、降尘于一体的综合体，在煤矿地下巷道掘进、边角煤开采、三下压煤开采以及不规则块段开采等方面发挥着越来越大的作用。连续采煤机的铲板部采用星轮装置，星轮装置的作用是将截割机构切割下来的煤岩装载至中间刮板输送机上，然后转运至连续采煤机后配套运输设备上运出。星轮装置是连续采煤机装载机构的重要组成部分，其结构设计是否合理，将直接影响整机的装载效率、煤岩颗粒适应性及可靠性。

目前,连续采煤机星轮装置星轮的结构多采用三爪结构，星轮工作转速在50r/min左右。三爪结构的星轮装载效率较低、甩煤量较高，将直接影响整机的装载效率；三爪结构的星轮采用较高的转速，导致所需的装载功率较高；星轮的转频和啮合频率较大，使得星轮转起来所带起的粉尘量较大并产生较高的噪声，严重影响现场工人的作业环境；并且三爪结构星轮的耙爪曲线为非参数化曲线，星轮加工制造的难度较大。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供了一种连续采煤机铲板星轮装置，不仅可以提高整机的装载效率，减轻甩煤量，而且星轮在30r/min转速下运行，所需的装载功率显著下降，星轮的转频和啮合频率较小，可以有效地降低粉尘量和噪声对现场工人造成的伤害；耙煤侧即星轮耙爪的第二侧曲线采用gaussian型参数化拟合曲线设计，使得星轮可以实现精确加工制造。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种连续采煤机铲板星轮装置，包括带有驱动装置控制的星轮，所述星轮具有七个耙爪。

所述星轮由两部分构成，与驱动装置相连的部分为星轮本体，用于耙煤的部分为耙爪，所述耙爪端部固定套装有滑靴，所述耙爪的另一端为耙爪根部。

所述七个耙爪的每个耙爪的两侧沿着其旋转方向排布，分别为第一侧和第二侧，第一、第二侧的圆弧曲线从耙爪的根部到端部依次分别为第一弧形段和第二弧形段，第一弧形段和第二弧形段平滑连接，其中第一弧形段曲率大于第二弧形段的曲率。

耙爪的宽度由耙爪的根部到端部逐渐变窄，与滑靴套装的耙爪一端的高度小于非套装部分的高度，整个耙爪面为弧形面，星轮的结构形式为刀形。

所述的第二侧弧形的第二段曲线为gaussian型参数化拟合曲线，公式为：

式中:、，为自变量，为因变量。

公式中的系数分别为:

；；；；；。

带入系数后的公式：

。

本发明与现有技术相比，降低了装载功率，减轻了星轮装置星轮旋转中的甩煤量，大大提高了装载效率，且星轮的转频和啮合频率减小，使得工作现场的粉尘量和噪声大大降低，改善了工人现场作业环境，星轮上的耙爪也可以实现精确加工制造。

附图说明

图1是本发明连续采煤机铲板星轮装置的结构示意图；

图2是本发明图1中b部分放大结构示意图；

图3是星轮三维结构示意图；

图4是本发明一个实施例的结构示意图；

图5为30r/min的七爪结构的星轮与50r/min的三爪结构的星轮装载质量流率曲线图；

图6为30r/min的七爪结构的星轮与50r/min的三爪结构的星轮甩煤质量流率曲线图。

图中：1为星轮，2为滑靴，3为螺钉，4为铲板，5为驱动装置，4a为轮爪的第一侧，4b为轮爪的第二侧，l1为轮爪的第二侧弧形第二段曲线，l2为轮爪的第一侧和第二侧弧形的第一段曲线，l3为轮爪的第一侧弧形的第二段曲线，b1为星轮本体部分，b2为星轮耙爪部分。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图4所示，一种连续采煤机铲板星轮装置，包括安装在铲板4上的驱动装置5，且星轮1与驱动装置5连接，驱动装置5控制星轮1沿图示的方向旋转，这样连续采煤机星轮工作时，星轮的驱动装置将动力传递给星轮，进行周期性的装载动作。星轮1为带有七爪结构耙爪，滑靴2分别套装在星轮的七个耙爪端部，并通过螺钉3紧固。

如图2、图3所示，星轮由两部分构成，与驱动装置5相连的部分为星轮本体b1，用于耙煤的部分为耙爪b2。所述耙爪b2与滑靴2套装的一端为耙爪端部，所述星轮耙爪b2的另一端为耙爪根部。

如图2、图3所示，七爪结构星轮的每个耙爪的两侧沿着其旋转方向排布且分别为第一侧4a和第二侧4b。第一侧4a的圆弧曲线从耙爪的根部到端部依次分别为弧形的第一段l2和弧形的第二段l3，且弧形的第一段l2和弧形的第二段l3平滑连接，其中弧形的第一段l2曲率大于弧形的第二段l3的曲率。第二侧4b的圆弧曲线从耙爪的根部到端部依次分别为弧形的第一段l2和弧形的第二段l1，且弧形的第一段l2和弧形的第二段l1平滑连接，其中弧形的第一段l2曲率大于弧形的第二段l1的曲率。耙爪的宽度由耙爪的根部到端部逐渐变窄，耙爪的宽度变化对其强度是有利的，与滑靴2套装的耙爪一端的高度小于非套装部分的高度，这样在高度上的设计有利于滑靴的固定，所以整个耙爪爪面为弧形面，星轮的结构形式为刀形，星轮的这种结构形式有利于提高装载效率和减轻甩煤量。

如图2所示，第二侧4b弧形的第二段l1曲线为gaussian型参数化拟合曲线，公式为：

式中:、，为自变量，为因变量。

公式中的系数分别为:

；；；；；。

带入系数后的公式：

。

拟合结果：误差平方和（sse）为0.9206，决定系数（r-square）为1，其中误差平方和越接近0曲线的拟合效果越好，决定系数越接近1曲线的拟合效果越好，所述的弧形的第二段l1曲线误差平方和为0.9206，决定系数为1，说明拟合效果非常好。实际中，第二侧4b弧形的第二段l1曲线形状的好坏对星轮的装载效率和甩煤量有很大的影响，同时，该gaussian型参数化拟合曲线有利于星轮的精确加工制造。

为了具体了解本发明的有效效果，申请人利用基于离散单元法模拟和分析颗粒系统过程处理和生产操作的国际通用的edem软件对三爪结构的星轮和七爪结构的星轮的耙料行为和耙料状况进行仿真，具体分析了星轮装载过程中的装载效率和甩煤量，其中质量流率反映了实际上单位时间内通过某一区域的所有颗粒总质量，在edem中可以通过统计质量流率来反映装载效率和甩煤量。仿真时间10s后的结果如下：

由图5可以看出：30r/min的七爪结构星轮装载质量流率曲线类似于正弦波，其周期为0.3s，峰谷之间波动较小，50r/min的三爪结构星轮装载质量流率曲线也呈现出周期性，其周期为0.4s，峰谷之间波动较大，30r/min的七爪结构星轮装载质量流率曲线比50r/min的三爪结构星轮装载质量流率曲线偏向上方，由此可见，30r/min的七爪结构星轮比50r/min的三爪结构星轮装载效率高。原因分析：星轮耙煤过程可以分为收集与拨出两个过程。当星轮耙爪首次与物料接触，星轮沿着其旋转方向将物料收集于两个星轮耙爪之间，物料会在两星轮耙爪之间聚集并随着星轮耙爪一起运动，即为收集过程，当物料即将到达出料槽部位时，星轮耙爪将物料拨出，即为拨出过程，煤受到重力作用后落入出料槽中。星轮耙煤过程中，星轮耙爪交替将煤拨出，因此煤落至出料槽中是周期性的，故两种结构星轮装载质量流率曲线图呈现出周期性；30r/min七爪结构星轮与50r/min的三爪结构星轮相比，物料被拨出的频率快，且在较低转速下工作，物料被拨出的距离小，又物料从拨出到落至出料槽中所需的时间短，故30r/min的七爪结构星轮峰谷之间波动小，50r/min的三爪结构星轮与此相反，因此，30r/min的七爪结构星轮装载质量流率曲线比50r/min的三爪结构星轮装载质量流率曲线偏向上方。

由图6可以看出：30r/min的七爪结构星轮甩煤质量流率曲线类似于锯齿波，其周期为0.24s，峰值较小，而50r/min的三爪结构星轮甩煤质量流率曲线也类似于锯齿波，其周期为0.38s，峰值较大，通过两条曲线对比可见，30r/min的七爪结构星轮甩煤量比50r/min的三爪结构星轮甩煤量低。原因分析：在星轮耙爪将煤拨出的过程中，如果煤受到重力作用后不能及时落入出料槽中，这部分煤将会被星轮耙爪带回，这就是甩煤现象。由于拨煤的过程是周期性的，甩煤同时也具有周期性，故两星轮甩煤质量流率曲线图呈现出周期性。

因此本发明的七爪结构星轮增加了装载效率，减轻了甩煤量。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。