浅谈煤矿机械件的测绘方法和注意事项

刘小霞

（1.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西 太原030006；2.山西天地煤机装备有限公司，山西 太原030006）

0 导言

近年来，以国家能源集团为代表的煤炭行业启动了“国产化”战略，作出全面停止进口装备、配件采购，开展高端装备及配件国产化工作的决定，计划在2020年实现全公司所有装备的国产化研发、制造，煤机备件的国产化已成了煤机装备制造业的重点工作[1-3]。

在“国产化”关键之年，我公司将配件国产化开发提升为产品开发，要求从配件开发的前期测绘、材料选择、加工制造、热处理、加工工艺控制到装配服务等生命全周期严格管理、监督，以提升配件的可靠性，而配件的测绘作为配件开发的关键步骤，其测绘的准确性、测绘的效率直接影响着整个配件开发周期的进度，是配件能否开发成功的关键，因此，其测绘方法和测绘步骤显得尤为重要。

1 煤矿机械件的分类

机械配件按照材料、加工工艺、使用用途有不同的分类方式，本文主要按照高端配件短名单名称分为标准件、结构件、齿轮类等，不同配件有不同的测绘方法及注意事项。

1.1 标准件

标准件指结构、尺寸、画法、标记等各方面已经完全标准化，并由专业厂家生产的常用零部件，如销、键、弹簧、滚子链等。这类配件测绘比较简单，只需测绘基本参数，在标准中对应查询即可，如滚子链的基本参数为节距、滚子外径、内链接内宽、链节数和排距。

1.2 结构件

结构件按照使用功能的不同可以分为箱体类结构件、机加类结构件和组焊类结构件。

箱体类结构件是设备中的主要零件之一，一般起支撑、容纳和定位零件的作用，如减速器箱体、连接板、异形结构等。此类配件外形和结构复杂，箱体上通常布置螺纹连接孔、轴承安装孔、销轴孔、筋板等结构，螺纹连接孔、轴承安装孔等尺寸精度要求高，且很难直接测量，一般采用三维扫描+常规测绘或三坐标测量。

机加类结构件，如轴承座、浮封座、端盖等，此类配件需确定尺寸链中各尺寸原始设计的理论值和公差范围，一般采用卡尺、千分尺、沟槽齿等测绘。

组焊类结构件不仅需要精确测绘连接尺寸，还需要考虑焊接顺序、加工基准、材料的焊接特性等，如滑架、油位指示器。图1 为箱体类、机加类和组焊类结构件样图。

1.3 齿轮类

齿轮类包括直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等，直齿轮可以直接测绘齿数、齿顶圆直径、齿根圆直径、公法线长度、跨棒距和棒间距等参数，通过参数计算、校核反推出齿轮的其他参数，如模数、压力角、变位系数等。螺旋伞齿轮、直齿锥齿轮、外斜齿轮等的螺旋角需要借助专用的测绘工具测量。

2 煤矿机械件的测绘及注意事项

2.1 测绘流程

机械配件的测绘主要是在明确配件的用途后，按照装配关系绘制草图，使用合适的仪器测量相关尺寸并记录，记录零部件的技术要求等，主要流程如图2 所示。

图1 箱体类、机加类和组焊类结构件

（1）首先应明确配件的类型、用途及装配关系，如齿轮类配件不仅需要知道齿轮需测绘的参数（Z、Da、Df、Wk），还需要了解齿轮与其他关联件的装配关系等。

（2）绘制工程草图，草图要能够表达清楚配件的整体特征，包括倒角、圆角、焊缝形式等。

（3）使用合适的仪器测绘并记录，测绘数据精确到μm。

（4）记录零部件材料、硬度、加工工艺等技术要求，必要时拍照留存。

图2 煤矿机械件测绘流程图

2.2 注意事项

注意事项包括以下四点。

（1）零部件上的细小结构（如倒角、圆角、退刀槽、凸台等）必须在手绘草图中表达出来，不适当的倒角有可能在装配中形成干涉，有可能会造成应力集中。

（2）草图中尽量按照测绘尺寸标注，在绘制二维工程图时适当取舍相关尺寸。因为各设备采用的国家标准或度量单位不一致，如JOY 梭车、连采机采用美标，各尺寸单位为寸，换算为mm之后都有小数点。

（3）测绘过程中尽量将各测绘尺寸形成闭环，方便后续尺寸验证。

（4）测绘时应尽量选择正确的基准，以减少测量累积误差。

3 实例

以某煤机设备齿轮为例，如图3 所示，说明测绘方法和注意事项。该齿轮为JOY 直齿齿轮，初步了解该轮齿为径节制美国标准，外啮合方式，内孔安装调心滚子轴承，滚子轴承由齿轮和卡簧限位，齿轮内孔有卡簧安装槽。直齿轮部分需要测绘的参数有齿数、齿顶圆直径、齿根圆直径、跨齿数和公法线长度或跨棒距，其中跨齿数由公式（1）计算所得。公法线长度至少需要测绘两组数据Wk、Wk+1。轴承安装孔因轴承已标准化，可根据轴承外径尺寸推算所得，但是因为各厂家轴承的配合间隙有所差别，其公差范围需由测绘数据推算，故测绘精度要求高，需要公法线千分尺测绘。同样，由于卡簧已经标准化，卡簧槽的尺寸可按照卡簧的规格选择，但若测绘前对卡簧槽的标准、规格等不了解时，该部分的尺寸也需精确测绘，一般使用内卡钳、游标卡尺测绘。特别需要注意的是，轴承安装孔端面的圆角、倒角尺寸也要测绘，否则可能会与轴承发生干涉。

图3 直齿轮实例

式中 k——跨齿轮

a——齿轮的压力角

z——齿数

4 结论

本文分类总结了煤矿机械件中标准件、结构件、齿轮的特点，针对不同配件，选用合适的测绘工具和测绘方法，不仅可以提高测绘的准确性，还可加快国产化开发的进度。最后用齿轮实例说明测绘的注意事项，对配件的成功开发具有实际意义。