专利名称:增力矩气动抓斗的制作方法
本发明属于一种抓岩工具。
国内外已有多种立井抓岩气动抓斗，此类抓斗以双作用单活塞式的气缸为动力，活塞杆端部连有耳盘，耳盘的多个耳子和抓片的抓耳用销轴绞接，气缸和抓片之间由较长的连杆绞接，当活塞在气压的推动下，来回运动时，与活塞杆绞接的耳盘带着抓耳上下运动，由于连杆的拉、推，使多个抓片张开与闭合，抓斗的气缸顶部装有配气阀和消声器。例如苏联1731743/22-3号专利图1、图2所示的掘进多爪抓斗便是一个典型的例子。
已知的抓岩理论和电测实验数据都表明，抓片抓岩闭合过程中，岩石的阻力矩是逐渐增大的，而现有的气动抓斗的传动力矩为逐渐减小的，如图1所示，曲线1为理论岩石阻力矩，曲线2为增力矩传动特性曲线，曲线3为减力矩传动特性曲线，为了保证抓片接近闭合时有足够大的传动力矩，就必须加大气缸直径，结果使抓斗具有过多的动力(能容)发挥不出来，因而传动机构不够合理。
现有抓斗的消声器的外形为一体积不大的圆桶状，属于扩张气室或微孔式，由于消声器容积有限，扩张比小，消声效果不够理想，竖井掘进常采用冷冻法，井下温度较低，而排气时气体膨胀是一吸热过程，压缩空气中又带有水份，常常使排气微孔结冰堵死，为排除故障必须停止生产或不得不在没有消声器的条件下工作。
现有抓斗的爪尖和抓片是焊接成一体或做成一体的，由于抓岩过程中爪尖磨损相当严重，爪尖的修复比较麻烦费时。
现有抓斗在提吊时，抓斗的部分自重使抓片张开，为克服自重的作用要多消耗动力，在抓岩工作完成后，将抓斗吊离工作面时，抓斗气缸中无气压，抓片会自动张开，因而很不安全，为保证抓片的闭合必须采取其它措施，即麻烦又浪费工时。
本发明的目的是制造一种增力矩气动抓斗，使传动力矩的变化特性与岩石阻力矩变化特性相一致，同时克服以上提到的现有抓斗的缺点。
现有减力矩的传动机构可简化为曲柄滑块(或摇杆滑块)机构，如图2，图中的虚线表示抓片张开(即闭合初始)位置，粗实线表示抓片闭合终了时位置。
图2中的β角在传动中变化较小，一般β＜15°故 1/(COSβ) ≈1.0～1.035传动力N＝ (P)/(COSβ) ≈P(无增力作用)力臂h在抓片闭合过程中由大变小，即h初＞h终由力矩M＝ (Ph)/(COSβ) 知 (Ph初)/(COSβ) ＞ (Ph终)/(COSβ)因此，传动力矩为逐渐减少的。
本发明提出了渐增力矩四杆机构，如图3为一实施例机构。
图3中 β终≈40° 1/(COSβ) ≈1.3
N终＝ (P)/(COSβ) ≈1.3P(增力作用)N终＞N初所以N终·h终＞N初·h初因此，传动力矩为逐渐增大的，增力矩四杆机构关键是增大了偏心距e，缩短了连杆长AC。
为实现上述机构采用了短连杆和大的偏心距(抓耳绞点和连杆上绞点的水平距离)，在抓片闭合过程中，此机构使每个抓片上所受的传动力比气缸主动力大，所以产生较大增力作用，另外，抓岩过程中传动力对抓耳绞接点的力臂长是逐渐增大的，在抓片闭合位置附近力臂最大，因而传动力矩(传动力乘力臂)也为渐增的，抓片闭合时传动力矩也最大。
为了实现短连杆和大偏心距机构，连杆的上绞点位置必须向下和向外移，这样连杆上绞点的支承件(支腿)悬臂过长，为了保证支腿有足够的强度和刚性，在气缸体6外圈的十字柜梁3下端接有一个空腔环形梁12，环形梁12由上环板、下环板、内侧板、外侧板构成一封闭体其形状可为圆形或正多边形，环形梁12的下部又均布有和抓片数目相同的支腿11，支腿11的上部为一箱形结构，由侧板和上盖板、下盖板构成，支腿11的侧板上开有直角缺口，缺口和环形梁12外下角吻合并焊成一体，支腿11的下部和短连杆8的上端绞接，短连杆8的下端和抓片9绞接，抓片9的抓耳与耳盘10绞接，提吊抓斗的部位安装在气缸体6上端。
本发明的耳盘10和气缸体6的下缸盖绞接，由销轴把提吊钢丝绳2楔套和气缸体6上部的两侧绞接，当提吊抓斗时，提吊钢丝绳2带着气缸体6与耳盘10向上，而与耳盘10在竖直方向上有相对运动的零部件，包括活塞杆4、活塞5、十字柜梁3、环形梁12、配气阀13和支腿11的自重就使这些零部件自身下滑，并通过连杆8作用到抓片9与连杆8的绞接点上，使抓片闭合。
环形梁12的径向截面积比较大，做为消声器的内腔比较理想，消声的扩张比(消声器横截面积与消声进气口面积之比)大，因而能较大的降低气流速度，达到较好的消声效果。
环形梁12的内腔和支腿两侧板的对应部位都装有径向隔板14，隔板14中心有一圆孔，消声器的排气弯管15从中心孔穿过，排气弯管15的管壁上又有许多小孔。
抓斗的配气阀13安装在环形梁12的上环板上面，配气阀13的排气孔向下，把气排入环形梁12的内腔，然后通过两个排气弯管15，排气弯管顺着两个方位相反的半圆弧，把气体从环形梁12上与配气阀13对应的另一端的排气口排出。
抓斗的爪尖是可拆卸式的，在抓片9的下端部焊有一个爪尖座17，爪尖座17后部为一槽形，并与爪片焊在一起形成中空的封闭截面，爪尖座17前端的两侧面各有一对斜面，爪尖18的斜面与爪尖座17两侧的斜面配合，承受抓岩阻力与抓斗下落插入岩石的冲击力，而爪尖18的柄部插入爪尖座17的中空部位，用斜铁16把爪尖座17与爪尖18连成一体。
本发明的抓斗容积为0.6立方米的增力矩气动抓斗实施例如图4所示，图5是沿图4B-B线的剖面图，图6是可拆卸式爪尖的剖视图。
抓斗的气缸体6处于抓斗的垂直中心线上，活塞杆4向上和十字框架3绞接，十字框架3的四根立柱的下端接有一个圆形空腹环形梁12，气缸体6可在环形梁的内圈中上下运动，气缸体6的下缸盖同耳盘10绞接，八个抓耳与耳盘10绞接，环形梁12的外圈下方焊有八个支腿11。支腿11的下端和短连杆8的上端绞接，八个短连杆8的下端与八个对应的抓片绞接。
活塞5使气缸分成上下两个腔，当压缩空气通过配气阀13进入上腔时，活塞5向下运动，(相对于气缸体)活塞5带着活塞杆4，十字框架3、环形梁12等也向下运动，气缸的压力和运动件的重力通过连杆8作用于抓片9上使抓片9围绕耳盘10绞点迥转，克服岩石阻力使抓片闭合，而压缩空气进入下腔时，活塞5向上运动，使抓片张开。
提吊抓斗的部位在气缸体6的上部，即连接在气缸体法兰的竖筋板7的上端，由销轴把钢丝绳楔套和竖筋板7绞接，在气缸体6的两侧一边一个楔套，一根钢丝绳绕过十字框架3上面的提吊板1，两个绳头朝下穿过十字框架3上的导绳套，各和一个楔套连接。
当提吊板1被吊起时，钢丝绳2带着气缸体6与耳盘10向上，而与耳盘10在竖直方向上有相对运动的零部件-活塞杆4、活塞5、十字框架3、环形梁12等靠自重下滑，这样二分之一以上的抓斗重量通过连杆8作用到抓片9上，使抓片闭合，因而抓斗被吊起时，抓片不会自行张开。
十字框架3的横截面为工字型，环形梁12由上圆环板、下圆环板、内侧板和外侧板构成一封闭体，径向截面为矩形，抗弯扭的特性比较好，支腿11的上部为箱形结构，由侧板、上盖板和下盖板构成，侧板上开有直角的缺口与环形梁矩形横截面的外下角吻合，并焊成一体。
可拆卸式爪尖如图6所示爪尖座17前端的两侧都有一对成45°角的斜面与爪尖18上的一对成45°角的斜面相配合，起定位作用，承受抓岩阻力和冲击力。
0.6立方米增力矩气动抓斗的主要技术参数抓斗重量 (公斤) 2450气缸直径 (毫米) 500活塞行程 (毫米) 640功/升(公斤力米/升) 12.6工作气压 (巴) 4-7抓斗闭合直径 (毫米) 1750抓斗张开直径 (毫米) 2160噪声 (dBA) ＜100
各种型号0.6立方米气功抓斗主要技术参数
本发明的优点是1、采用增力矩的四杆机构，使传动力矩的变化特性与岩石阻力矩特性相一致，因而使主动力比减力矩抓斗减少百分之三十，耗气量也降低百分之三十，功/升(抓取1升容积的松散岩石所消耗的功)降低百分之二十至百分之四十。
2、采用环形梁结构，不但解决了支腿的外伸过长引起的强度、刚性问题，而且合理的利用环形梁内腔作为消声器，增大了消声器容积，可较大地降低排气流速，消声效果比较好，不必另加消声器。
3、整个抓斗重心低，安全平稳，爪片闭合后也不易倾倒。
4、抓斗的二分之一以上的自重促使抓片闭合，当抓岩和提吊抓斗配合得当时，可提高抓岩效率，而在供气管无气压时，抓片不会靠自重自行张开，所以无论是抓岩还是提升抓斗时都比较安全。
5、抓尖为可拆卸式，所以可以很方便地更换磨损了的爪尖，使爪尖能够经常保持锐利，容易插入碎岩堆中，提高抓岩效率。
文条名称 页 行 补正前 补正后说明书 7 10 米/升 18.3 米/公升 16.318.0权利要求
书 1 8 纹接 绞接
权利要求
1.一种包含有活塞杆4、活塞5、气缸体6、配气阀13、提吊钢丝绳2和耳盘10和绞接连杆的增力矩气动抓斗，其特征在于抓斗的气缸体6处于抓斗的垂直中心线上，活塞杆4向上与十字框架3绞接，十字框架3的四根立柱下端接有一个构成封闭体的空腹环形梁12，气缸体6可在环形梁12的内圈中上下运动，气缸体6的下缸盖同耳盘10绞接，环形梁12下部又均布有和抓片数目相同的支腿11，支腿11的下部和短连杆8的上端绞接，短连杆8的下端和抓片9纹接，抓片9的抓耳与耳盘10绞接，提吊抓斗的部位安装在气缸体的竖筋板上端。
2.根据权利要求
1所述的增力矩气动抓斗，其特征在于其中的空腹环形梁12为圆形或正多边形，其内腔装有径向隔板14，隔板14中心有一圆孔，消声器的排气弯管15从中心孔穿过，排气弯管15的管壁上又有许多小孔，两根排气弯管15顺着两个方位相反的半圆弧安装，环形梁12上装有配气阀13，与配气阀13对应的另一端有排气口。
3.根据权利要求
1所述的增力矩气动抓斗，其特征在于其中的支腿11的上部为一箱形结构，并且与环形梁12焊成一体。
4.根据权利要求
1所说的增力矩气动抓斗，其特征在于其中的抓片9下端部焊有一个抓尖座17，爪尖座17后部为一槽形，与抓片构成中空的封闭截面，爪尖座17前端的两侧各有一对斜面，爪尖18的一对斜面与爪尖座17的两侧的双斜面配合，而爪尖18的柄部插入爪尖座17的中空部位，用楔铁16把爪尖座17与爪尖18连成一体。
专利摘要
增力矩气动抓斗属于一种抓岩工具。其结构是在气缸体6外圈的十字柜梁3的下端接有一个封闭的空腔环形梁12，并用它作为消声器。在它的外圈壁上装有支腿11，支腿11和连杆8绞接，连杆8和抓片9绞接，抓片9和耳盘10绞接，耳盘10和气缸体6绞接，提吊部位在气缸体6上，抓尖是可拆卸式。本结构设计合理，消声效果好，工作时安全可靠，可提高抓岩效率。
文档编号E21B25/00GK86102084SQ86102084
公开日1987年2月11日 申请日期1986年3月26日
发明者袁超 申请人:山西省机械设计研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan