磨机换衬板机械臂静力学与模态分析

闫 杰，徐莉萍，孙富强，楚 旭，张 良，黄 磊

1河南科技大学机电工程学院 河南洛阳 471003

2洛阳中重自动化工程有限责任公司 河南洛阳 471039

选 矿生产中矿石等物料都需要利用磨机粉碎后再进行加工和运输，因此磨机成为矿业生产中非常重要的机械设备。磨机工作时，其衬板不仅对磨机的筒体有保护作用，而且有提升物料的作用，促进了物料的粉碎，是磨机的主要易耗件，需要不定期更换[1]。衬板的更换以往都是由人工操作，不仅效率低，而且存在较大的安全隐患。目前，利用机器人技术更换磨机衬板已成为行业的研究热点，国内外均已开始研发磨机换衬板机械臂。衬板体积大、质量重，对换衬板机械臂的结构强度和稳定性提出了更高的要求，而相关的研究仍有不足[2-4]，需要对换衬板机械臂继续进行深入研究，以满足实际工作要求。

笔者根据磨机实际更换衬板的流程和要求，设计了一种换衬板机械臂，通过对换衬板机械臂的建模以及有限元分析，得到其应力及变形云图、固有频率以及振型，可为研究换衬板机械臂的其他动力响应和结构优化提供依据。

1 换衬板机械臂结构设计

利用换衬板机械臂更换衬板的工作流程为：磨机停机，将换衬板机械臂小车停放在磨机入口前并锚固，以增强机械臂工作时的稳定性；利用移动工作台将机械臂送入磨机内部，调整机械臂的位姿，抓取已拆除螺栓的旧衬板并送出磨机；抓取新衬板进入磨机内，调整到合适位置；……