專利名稱:增力矩氣動(dòng)抓斗的制作方法
本發(fā)明屬于一種抓巖工具。
國(guó)內(nèi)外已有多種立井抓巖氣動(dòng)抓斗，此類抓斗以雙作用單活塞式的氣缸為動(dòng)力，活塞桿端部連有耳盤，耳盤的多個(gè)耳子和抓片的抓耳用銷軸絞接，氣缸和抓片之間由較長(zhǎng)的連桿絞接，當(dāng)活塞在氣壓的推動(dòng)下，來(lái)回運(yùn)動(dòng)時(shí)，與活塞桿絞接的耳盤帶著抓耳上下運(yùn)動(dòng)，由于連桿的拉、推，使多個(gè)抓片張開(kāi)與閉合，抓斗的氣缸頂部裝有配氣閥和消聲器。例如蘇聯(lián)1731743/22-3號(hào)專利圖1、圖2所示的掘進(jìn)多爪抓斗便是一個(gè)典型的例子。
已知的抓巖理論和電測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都表明，抓片抓巖閉合過(guò)程中，巖石的阻力矩是逐漸增大的，而現(xiàn)有的氣動(dòng)抓斗的傳動(dòng)力矩為逐漸減小的，如圖1所示，曲線1為理論巖石阻力矩，曲線2為增力矩傳動(dòng)特性曲線，曲線3為減力矩傳動(dòng)特性曲線，為了保證抓片接近閉合時(shí)有足夠大的傳動(dòng)力矩，就必須加大氣缸直徑，結(jié)果使抓斗具有過(guò)多的動(dòng)力(能容)發(fā)揮不出來(lái)，因而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不夠合理。
現(xiàn)有抓斗的消聲器的外形為一體積不大的圓桶狀，屬于擴(kuò)張氣室或微孔式，由于消聲器容積有限，擴(kuò)張比小，消聲效果不夠理想，豎井掘進(jìn)常采用冷凍法，井下溫度較低，而排氣時(shí)氣體膨脹是一吸熱過(guò)程，壓縮空氣中又帶有水份，常常使排氣微孔結(jié)冰堵死，為排除故障必須停止生產(chǎn)或不得不在沒(méi)有消聲器的條件下工作。
現(xiàn)有抓斗的爪尖和抓片是焊接成一體或做成一體的，由于抓巖過(guò)程中爪尖磨損相當(dāng)嚴(yán)重，爪尖的修復(fù)比較麻煩費(fèi)時(shí)。
現(xiàn)有抓斗在提吊時(shí)，抓斗的部分自重使抓片張開(kāi)，為克服自重的作用要多消耗動(dòng)力，在抓巖工作完成后，將抓斗吊離工作面時(shí)，抓斗氣缸中無(wú)氣壓，抓片會(huì)自動(dòng)張開(kāi)，因而很不安全，為保證抓片的閉合必須采取其它措施，即麻煩又浪費(fèi)工時(shí)。
本發(fā)明的目的是制造一種增力矩氣動(dòng)抓斗，使傳動(dòng)力矩的變化特性與巖石阻力矩變化特性相一致，同時(shí)克服以上提到的現(xiàn)有抓斗的缺點(diǎn)。
現(xiàn)有減力矩的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn)化為曲柄滑塊(或搖桿滑塊)機(jī)構(gòu)，如圖2，圖中的虛線表示抓片張開(kāi)(即閉合初始)位置，粗實(shí)線表示抓片閉合終了時(shí)位置。
圖2中的β角在傳動(dòng)中變化較小，一般β＜15°故 1/(COSβ) ≈1.0～1.035傳動(dòng)力N＝ (P)/(COSβ) ≈P(無(wú)增力作用)力臂h在抓片閉合過(guò)程中由大變小，即h初＞h終由力矩M＝ (Ph)/(COSβ) 知 (Ph初)/(COSβ) ＞ (Ph終)/(COSβ)因此，傳動(dòng)力矩為逐漸減少的。
本發(fā)明提出了漸增力矩四桿機(jī)構(gòu)，如圖3為一實(shí)施例機(jī)構(gòu)。
圖3中 β終≈40° 1/(COSβ) ≈1.3
N終＝ (P)/(COSβ) ≈1.3P(增力作用)N終＞N初所以N終·h終＞N初·h初因此，傳動(dòng)力矩為逐漸增大的，增力矩四桿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵是增大了偏心距e，縮短了連桿長(zhǎng)AC。
為實(shí)現(xiàn)上述機(jī)構(gòu)采用了短連桿和大的偏心距(抓耳絞點(diǎn)和連桿上絞點(diǎn)的水平距離)，在抓片閉合過(guò)程中，此機(jī)構(gòu)使每個(gè)抓片上所受的傳動(dòng)力比氣缸主動(dòng)力大，所以產(chǎn)生較大增力作用，另外，抓巖過(guò)程中傳動(dòng)力對(duì)抓耳絞接點(diǎn)的力臂長(zhǎng)是逐漸增大的，在抓片閉合位置附近力臂最大，因而傳動(dòng)力矩(傳動(dòng)力乘力臂)也為漸增的，抓片閉合時(shí)傳動(dòng)力矩也最大。
為了實(shí)現(xiàn)短連桿和大偏心距機(jī)構(gòu)，連桿的上絞點(diǎn)位置必須向下和向外移，這樣連桿上絞點(diǎn)的支承件(支腿)懸臂過(guò)長(zhǎng)，為了保證支腿有足夠的強(qiáng)度和剛性，在氣缸體6外圈的十字柜梁3下端接有一個(gè)空腔環(huán)形梁12，環(huán)形梁12由上環(huán)板、下環(huán)板、內(nèi)側(cè)板、外側(cè)板構(gòu)成一封閉體其形狀可為圓形或正多邊形，環(huán)形梁12的下部又均布有和抓片數(shù)目相同的支腿11，支腿11的上部為一箱形結(jié)構(gòu)，由側(cè)板和上蓋板、下蓋板構(gòu)成，支腿11的側(cè)板上開(kāi)有直角缺口，缺口和環(huán)形梁12外下角吻合并焊成一體，支腿11的下部和短連桿8的上端絞接，短連桿8的下端和抓片9絞接，抓片9的抓耳與耳盤10絞接，提吊抓斗的部位安裝在氣缸體6上端。
本發(fā)明的耳盤10和氣缸體6的下缸蓋絞接，由銷軸把提吊鋼絲繩2楔套和氣缸體6上部的兩側(cè)絞接，當(dāng)提吊抓斗時(shí)，提吊鋼絲繩2帶著氣缸體6與耳盤10向上，而與耳盤10在豎直方向上有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件，包括活塞桿4、活塞5、十字柜梁3、環(huán)形梁12、配氣閥13和支腿11的自重就使這些零部件自身下滑，并通過(guò)連桿8作用到抓片9與連桿8的絞接點(diǎn)上，使抓片閉合。
環(huán)形梁12的徑向截面積比較大，做為消聲器的內(nèi)腔比較理想，消聲的擴(kuò)張比(消聲器橫截面積與消聲進(jìn)氣口面積之比)大，因而能較大的降低氣流速度，達(dá)到較好的消聲效果。
環(huán)形梁12的內(nèi)腔和支腿兩側(cè)板的對(duì)應(yīng)部位都裝有徑向隔板14，隔板14中心有一圓孔，消聲器的排氣彎管15從中心孔穿過(guò)，排氣彎管15的管壁上又有許多小孔。
抓斗的配氣閥13安裝在環(huán)形梁12的上環(huán)板上面，配氣閥13的排氣孔向下，把氣排入環(huán)形梁12的內(nèi)腔，然后通過(guò)兩個(gè)排氣彎管15，排氣彎管順著兩個(gè)方位相反的半圓弧，把氣體從環(huán)形梁12上與配氣閥13對(duì)應(yīng)的另一端的排氣口排出。
抓斗的爪尖是可拆卸式的，在抓片9的下端部焊有一個(gè)爪尖座17，爪尖座17后部為一槽形，并與爪片焊在一起形成中空的封閉截面，爪尖座17前端的兩側(cè)面各有一對(duì)斜面，爪尖18的斜面與爪尖座17兩側(cè)的斜面配合，承受抓巖阻力與抓斗下落插入巖石的沖擊力，而爪尖18的柄部插入爪尖座17的中空部位，用斜鐵16把爪尖座17與爪尖18連成一體。
本發(fā)明的抓斗容積為0.6立方米的增力矩氣動(dòng)抓斗實(shí)施例如圖4所示，圖5是沿圖4B-B線的剖面圖，圖6是可拆卸式爪尖的剖視圖。
抓斗的氣缸體6處于抓斗的垂直中心線上，活塞桿4向上和十字框架3絞接，十字框架3的四根立柱的下端接有一個(gè)圓形空腹環(huán)形梁12，氣缸體6可在環(huán)形梁的內(nèi)圈中上下運(yùn)動(dòng)，氣缸體6的下缸蓋同耳盤10絞接，八個(gè)抓耳與耳盤10絞接，環(huán)形梁12的外圈下方焊有八個(gè)支腿11。支腿11的下端和短連桿8的上端絞接，八個(gè)短連桿8的下端與八個(gè)對(duì)應(yīng)的抓片絞接。
活塞5使氣缸分成上下兩個(gè)腔，當(dāng)壓縮空氣通過(guò)配氣閥13進(jìn)入上腔時(shí)，活塞5向下運(yùn)動(dòng)，(相對(duì)于氣缸體)活塞5帶著活塞桿4，十字框架3、環(huán)形梁12等也向下運(yùn)動(dòng)，氣缸的壓力和運(yùn)動(dòng)件的重力通過(guò)連桿8作用于抓片9上使抓片9圍繞耳盤10絞點(diǎn)迥轉(zhuǎn)，克服巖石阻力使抓片閉合，而壓縮空氣進(jìn)入下腔時(shí)，活塞5向上運(yùn)動(dòng)，使抓片張開(kāi)。
提吊抓斗的部位在氣缸體6的上部，即連接在氣缸體法蘭的豎筋板7的上端，由銷軸把鋼絲繩楔套和豎筋板7絞接，在氣缸體6的兩側(cè)一邊一個(gè)楔套，一根鋼絲繩繞過(guò)十字框架3上面的提吊板1，兩個(gè)繩頭朝下穿過(guò)十字框架3上的導(dǎo)繩套，各和一個(gè)楔套連接。
當(dāng)提吊板1被吊起時(shí)，鋼絲繩2帶著氣缸體6與耳盤10向上，而與耳盤10在豎直方向上有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件-活塞桿4、活塞5、十字框架3、環(huán)形梁12等靠自重下滑，這樣二分之一以上的抓斗重量通過(guò)連桿8作用到抓片9上，使抓片閉合，因而抓斗被吊起時(shí)，抓片不會(huì)自行張開(kāi)。
十字框架3的橫截面為工字型，環(huán)形梁12由上圓環(huán)板、下圓環(huán)板、內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板構(gòu)成一封閉體，徑向截面為矩形，抗彎扭的特性比較好，支腿11的上部為箱形結(jié)構(gòu)，由側(cè)板、上蓋板和下蓋板構(gòu)成，側(cè)板上開(kāi)有直角的缺口與環(huán)形梁矩形橫截面的外下角吻合，并焊成一體。
可拆卸式爪尖如圖6所示爪尖座17前端的兩側(cè)都有一對(duì)成45°角的斜面與爪尖18上的一對(duì)成45°角的斜面相配合，起定位作用，承受抓巖阻力和沖擊力。
0.6立方米增力矩氣動(dòng)抓斗的主要技術(shù)參數(shù)抓斗重量 (公斤) 2450氣缸直徑 (毫米) 500活塞行程 (毫米) 640功/升(公斤力米/升) 12.6工作氣壓 (巴) 4-7抓斗閉合直徑 (毫米) 1750抓斗張開(kāi)直徑 (毫米) 2160噪聲 (dBA) ＜100
各種型號(hào)0.6立方米氣功抓斗主要技術(shù)參數(shù)
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、采用增力矩的四桿機(jī)構(gòu)，使傳動(dòng)力矩的變化特性與巖石阻力矩特性相一致，因而使主動(dòng)力比減力矩抓斗減少百分之三十，耗氣量也降低百分之三十，功/升(抓取1升容積的松散巖石所消耗的功)降低百分之二十至百分之四十。
2、采用環(huán)形梁結(jié)構(gòu)，不但解決了支腿的外伸過(guò)長(zhǎng)引起的強(qiáng)度、剛性問(wèn)題，而且合理的利用環(huán)形梁內(nèi)腔作為消聲器，增大了消聲器容積，可較大地降低排氣流速，消聲效果比較好，不必另加消聲器。
3、整個(gè)抓斗重心低，安全平穩(wěn)，爪片閉合后也不易傾倒。
4、抓斗的二分之一以上的自重促使抓片閉合，當(dāng)抓巖和提吊抓斗配合得當(dāng)時(shí)，可提高抓巖效率，而在供氣管無(wú)氣壓時(shí)，抓片不會(huì)靠自重自行張開(kāi)，所以無(wú)論是抓巖還是提升抓斗時(shí)都比較安全。
5、抓尖為可拆卸式，所以可以很方便地更換磨損了的爪尖，使爪尖能夠經(jīng)常保持銳利，容易插入碎巖堆中，提高抓巖效率。
文條名稱 頁(yè) 行 補(bǔ)正前 補(bǔ)正后說(shuō)明書 7 10 米/升 18.3 米/公升 16.318.0權(quán)利要求
書 1 8 紋接 絞接
權(quán)利要求
1.一種包含有活塞桿4、活塞5、氣缸體6、配氣閥13、提吊鋼絲繩2和耳盤10和絞接連桿的增力矩氣動(dòng)抓斗，其特征在于抓斗的氣缸體6處于抓斗的垂直中心線上，活塞桿4向上與十字框架3絞接，十字框架3的四根立柱下端接有一個(gè)構(gòu)成封閉體的空腹環(huán)形梁12，氣缸體6可在環(huán)形梁12的內(nèi)圈中上下運(yùn)動(dòng)，氣缸體6的下缸蓋同耳盤10絞接，環(huán)形梁12下部又均布有和抓片數(shù)目相同的支腿11，支腿11的下部和短連桿8的上端絞接，短連桿8的下端和抓片9紋接，抓片9的抓耳與耳盤10絞接，提吊抓斗的部位安裝在氣缸體的豎筋板上端。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的增力矩氣動(dòng)抓斗，其特征在于其中的空腹環(huán)形梁12為圓形或正多邊形，其內(nèi)腔裝有徑向隔板14，隔板14中心有一圓孔，消聲器的排氣彎管15從中心孔穿過(guò)，排氣彎管15的管壁上又有許多小孔，兩根排氣彎管15順著兩個(gè)方位相反的半圓弧安裝，環(huán)形梁12上裝有配氣閥13，與配氣閥13對(duì)應(yīng)的另一端有排氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的增力矩氣動(dòng)抓斗，其特征在于其中的支腿11的上部為一箱形結(jié)構(gòu)，并且與環(huán)形梁12焊成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的增力矩氣動(dòng)抓斗，其特征在于其中的抓片9下端部焊有一個(gè)抓尖座17，爪尖座17后部為一槽形，與抓片構(gòu)成中空的封閉截面，爪尖座17前端的兩側(cè)各有一對(duì)斜面，爪尖18的一對(duì)斜面與爪尖座17的兩側(cè)的雙斜面配合，而爪尖18的柄部插入爪尖座17的中空部位，用楔鐵16把爪尖座17與爪尖18連成一體。
專利摘要
增力矩氣動(dòng)抓斗屬于一種抓巖工具。其結(jié)構(gòu)是在氣缸體6外圈的十字柜梁3的下端接有一個(gè)封閉的空腔環(huán)形梁12，并用它作為消聲器。在它的外圈壁上裝有支腿11，支腿11和連桿8絞接，連桿8和抓片9絞接，抓片9和耳盤10絞接，耳盤10和氣缸體6絞接，提吊部位在氣缸體6上，抓尖是可拆卸式。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，消聲效果好，工作時(shí)安全可靠，可提高抓巖效率。
文檔編號(hào)E21B25/00GK86102084SQ86102084
公開(kāi)日1987年2月11日 申請(qǐng)日期1986年3月26日
發(fā)明者袁超 申請(qǐng)人:山西省機(jī)械設(shè)計(jì)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan